Дослідження ефективності зовнішнього попередньо напруженого армування для підсилення мостових конструкцій

Опубліковано:
Номер: Випуск 31(2025)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Cторінковий інтервал статті: 205-214
Ключові слова: довговічність залізобетонних конструкцій, зовнішнє попереднє напруження, напружено-деформований стан, підсилення мостів, реконструкція мостів.
Як цитувати статтю: Мінюкова А. Д., Сташук П. М. Дослідження ефективності зовнішнього попередньо напруженого армування для підсилення мостових конструкцій. Дороги і мости. Київ, 2025. Вип. 31. С. 205–214.
Як цитувати статтю (references): Anna Miniukova, Pavlo Stashuk. Research on the effectiveness of externally pre-stressed reinforcement for strengthening bridge structures. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2025. Issue 31. P. 205–217 [in Ukrainian].

Автори

Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-1830-0189
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5221-7015

Анотація

Вступ. Залізобетонні мостові конструкції зазнають значних навантажень у процесі експлуатації, що призводить до їх фізичного зносу, утворення тріщин та поступового зниження несної здатності. Одним із методів продовження терміну служби мостів без їхньої повної реконструкції є використання зовнішнього попереднього напруженого армування, яке дозволяє підвищити жорсткість конструкції та рівномірно розподілити навантаження, мінімізуючи деформації.

Проблематика. Більшість мостів, що експлуатуються в Україні, були збудовані в 60–80-х роках XX століття відповідно до нормативних вимог того періоду. Проєктні навантаження та інтенсивність руху, передбачені під час їх будівництва, значно нижчі за сучасні реальні умови. Зростання інтенсивності руху, поява великовагового транспорту та фізичне старіння матеріалів призводять до перевантаження мостів, що викликає деформації прогонових будов, збільшення прогинів, появу тріщин у бетоні, корозію арматури, зниження жорсткості конструкцій та значні витрати на капітальний ремонт.

Мета. Оцінити ефективність застосування зовнішнього попереднього напруженого армування для підвищення довговічності залізобетонних мостових конструкцій на основі експериментальних даних.

Результати. Дослідження показало, що застосування методу зовнішнього попередньо напруженого армування зменшує розтягувальні напруження у бетоні, що підвищує тріщиностійкість конструкції, підвищує жорсткість мосту та забезпечує стабільність анкерних блоків, що підтверджує надійність кріплення натягнутих елементів. Використання зовнішнього попередньо напруженого армування дозволяє підвищити клас навантаження мосту без необхідності його капітальної реконструкції.

Висновки. Застосування зовнішнього попереднього напруженого армування є ефективним рішенням для відновлення та продовження експлуатації залізобетонних мостових конструкцій. Метод дозволяє рівномірно перерозподілити навантаження, зменшити деформації та підвищити довговічність конструкції без значних фінансових витрат. Для досягнення максимального ефекту необхідно проводити інженерний моніторинг стану мосту, моделювання напружено-деформованого стану та контроль якості робіт при натягу арматурних пучків.

Посилання

  1. Jung, W. T., Park, J. S., Kang, J. Y., Park, H. B. Strengthening effect of prestressed near-surface-mounted CFRP tendon on reinforced concrete beam. Adv. Mater. Sci. Eng. 2018, 9210827.
  2. Park, H. B., Park, J. S., Kang, J. Y., Jung, W. T. Fatigue Behavior of Concrete Beam with Prestressed Near-Surface Mounted CFRP Reinforcement According to the Strength and Developed Length. Materials 2019, 12, 51.
  3. Jung, W. T., Park, J. S., Kang, J. Y., Keum, M. S. Flexural behavior of concrete beam strengthened by near-surface mounted CFRP reinforcement using equivalent section model. Adv. Mater. Sci. Eng. 2017, 2017, 1–16.
  4. Kim, S. H., Park, S. Y., Park, Y. H., Jeon, S. J. Friction characteristics of post-tensioning tendons in full-scale structures. Eng. Struct. 2019, 183, 389–397.
  5. Kim, S. H., Park, S. Y., Jeon, S. J. Long-term characteristics of prestressing force in post-tensioned structures measured using smart strand. Appl. Sci. 2020, 10, 4084.
  6. Potson, R. W., Frank, K. H., West, J. S. Enduring strength. Civ. Eng. ASCE 2003, 73, 58–63.
  7. Lee, B. J. Park, J. K., Kim, M. Y., Shin, H. M., Park, C. H. Experimental study on flexural behavior of PSC I girder and the effect of external prestressing. J. Korea Concr. Inst. 2007, 19, 755–762.
  8. ДБН В.2.3-14:2006 Мости та труби. Правила проектування. Київ, 2006. 48 с. (Інформація та документація).
  9. РВ.3.2-03450778-832:2013 Рекомендації з проектування монолітних попередньо-напружених мостів з напруженням на бетон (пост-напружені системи). Київ, 2013.
  10. РВ.3.2-218-03450778-741:2008 Рекомендації з підсилення конструкцій мостів під навантаженням, в т.ч. з регулюванням зусиль. Київ, 2008.
  11. Більченко А. В., Кіслов О .Г., Синьковська О. В., Ігнатенко А. В. Довговічність залізобетонних конструкцій є основою життєвого циклу мостових споруд. Дороги і мости, 2015. С. 25-31.
  12. Страхова Н. Є., Голубев В. О., Ковальов П. М. Експлуатація і реконструкція мостів, В.В. 2-е вид., випр. К., 2002. 408 с., іл. за редакцією Лантуха-Лященка А. І.
  13. ДСТУ 9181:2022 Настанова з оцінювання та прогнозування технічного стану автодорожніх мостів. Київ, 2022. 32 с. (Інформація та документація).
  14. Лантух-Лященко А. І. Модель визначення надійності прогонової будови в умовах неповної інформації // Зб. «Автомобільні дороги і дорожнє будівництво». Вип. 62. – К., 2001.
  15. Лантух-Лященко А. І. Оцінка надійності споруди за моделлю марковського випадкового процесу з дискретними станами // Зб. «Автомобільні дороги і дорожнє будівництво». Вип. 57. 1999. С. 183–188.
  16. Дегтяр В. Г. До проблеми оцінки зносу елементів моста / В. Г. Дегтяр, А. І. Лантух-Лященко // Зб. «Автомобільні дороги і дорожнє будівництво». Вип. 59. Український транспортний університет. К., 2000. С. 12–20.
  17. ДБН В.2.3-22:2009. Мости та труби. Основні вимоги проектування (Інформація та документація).
  18. Борщов, В. І., Закора, О. Л. Мости і труби. Підручник. Том 2. Залізобетонні мости. Дніпро: Вид-во ДНУЗТ, 2012. 393 с.
  19. Попович, М. М.; Миронюк, О. С.; Борщов, В. І. Підсилення залізобетонних балкових прогінних будов з використанням шпренгелів і попередньо напружених стрижнів.