Методи обстеження та випробовування тунельного шляхопроводу з металевих гофрованих конструкцій на км 228+160 автомобільної дороги Київ–Харків–Довжанський

Опубліковано:
Номер: Випуск 21(2020)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Cторінковий інтервал статті: 250-269
Ключові слова: випробування, металева гофрована конструкція, напружено-деформований стан, несна здатність, транспортна споруда
Як цитувати статтю: Ковальчук В. В., Коваль П. М., Коваль М. П. Методи обстеження та випробовування тунельного шляхопроводу з металевих гофрованих конструкцій на км 228+160 автомобільної дороги Київ–Харків–Довжанський // Дороги і мости. – 2020. – Вип. 21. – С. 250-269.
Як цитувати статтю (references): Vitalii Kovalchuk, Petro Koval, Maksym Koval Methods of tunnel inspection and testing of metal corrugated structures at km 228 + 160 of Kyiv-Kharkiv-Dovzhansky highway // Dorogi і mosti [Roads and bridges]. – 2020. – Iss. 21. – P. 250-269. [in Ukrainian].

Автори

ТзОВ «НВП «Тріада», м. Львів, Україна.
https://orcid.org/0000-0003-1244-1738
Національна академія образотворчого мистецтва і архітектури, м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-0040-5900
Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна
https://orcid.org/0000-0003-4350-1756

Анотація

Вступ. Приведено відомості про виробників металевих гофрованих конструкцій в Україні та за кордоном. Представлені приклади транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій (МГК). Обґрунтовано необхідність удосконалення нормативної бази України у частині розрахунків, обстеження та випробування транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій.

Проблематика. Досвід експлуатації транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій вказує на те, що в ряді випадків не забезпечується їх нормативний термін служби, який повинен відповідати проєктній довговічності. В умовах експлуатації споруди із МГК схильні до утворення залишкових деформацій поперечного перерізу конструкцій, що впливає на їх несну здатність. Для недопущення зазначених пошкоджень необхідно проводити обстеження та випробовування таких транспортних споруд. Це у свою чергу вимагає розробки достовірних аналітичних методів оцінки несної здатності транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій при взаємодії із ґрунтовою ущільнюючою засипкою та удосконалення експериментальних методів випробовування цих споруд статичними та динамічними навантаженнями.

Мета. Мета роботи полягає у розробці аналітичного та експериментального методів оцінки несної здатності транспортної споруди із металевих гофрованих конструкцій, яка експлуатується у тілі насипу автомобільної дороги, під час проведення її обстеження та випробування.

Результати. Запропоновано програму робіт під час обстеження та випробування тунельного шляхопроводу із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах України. Наведено аналітичну методику оцінки несної здатності металевих гофрованих конструкцій шляхопроводу під час дії статичних навантажень від автомобільних транспортних засобів та отримано розподіл напружень у конструкціях при різних комбінаціях завантаження тунельного шляхопроводу. Проведено оцінку несної здатності металевих гофрованих конструкцій методом скінченних елементів. Запропоновано методику експериментальних випробувань тунельного шляхопроводу із металевих гофрованих конструкцій та проведено натурні експериментальні випробування шляхопроводу статичним навантаженням.

Висновки. Різниця напружень отриманих під час завантаження шляхопроводу одним та чотирма автосамоскидами становить до 15 %. Це дозволяє зробити висновок, що кут розподілу навантажень є меншим за 45°, тому такі конструкції можуть використовуватися під багатосмуговими автомобільними дорогами чи багатоколійними залізницями за умови, що висота ґрунтової засипки є більшою за 2,0 м. При цьому запас несної здатності тунельного шляхопроводу складає 80 %.

Посилання

  1. Компанія ViaCon. URL: http://viacon.ua/gallery.html (дата звернення: 20.04.2020).
  2. Коваль П. М., Бабяк І. П., Сітдикова Т. М.  Нормування при проектуванні і будівництві споруд з металевих гофрованих конструкцій. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. Дніпропетровськ, 2010. №39. С.114–117.
  3. Металлические гофрированные конструкции: достоинства и перспективы. Евразия Вести. Транспортная газета. Москва, 2008. № 2.
  4. ARMTEG/Gonsiraction Products; 15 Campbell Road, Р:0; ВохЗООО, Ontario, N1H6P2.
  5. Fracasso. Catalogo Generale. Metalmeccanica Fracasso SpA, Italy, MOD.301/1000/3.2001/LP.
  6. Алтунин В. И., Черных О.Н., Федотов М. В. Водопропускные сооружения транспортных магистралей из металлических гофрированых структур. Москва, 2016. 304 с.
  7. Свечников В. А. Совершенствование конструкций мостовых сооружений из металлических гофрированых элементов с применением армогрунтовых систем: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2015. 139 с.
  8. Ковальчук В. В. Основні засади розрахунку металевих гофрованих конструкцій методом скінченних елементів при взаємодії з ґрунтовою засипкою. Вісник ОДАБА. Одеса, 2014. Вип. № 56. С. 94–102.
  9. Стасюк Б. М., Станкевич В. З., Ковальчук В. В., Лучко Й. Й. Дослідження напружено-деформованого стану металевих гофрованих конструкцій при взаємодії з ґрунтом засипки. Збірник наук. праць Дніпропет-ровського нац. ун-ту залізн. транспорту ім. академ. В. Лазаряна  «Мости та тунелі: Теорія, дослідження, практика». Дніпропетровськ, 2014. Вип. 5. С. 105–111.
  10. Ковальчук В. В. Скінченно-елементний розрахунок напружено-деформованого стану металевих гофрованих конструкцій при взаємодії із ґрунтом засипки у програмному середовищі NX NASTRAN. Вісник Львівського національного аграрного університету. Львів, 2015. № 16. С. 19–25.
  11. Ковальчук В. В. Перспективи застосування металевих гофрованих конструкцій на залізничних та автомобільних дорогах України. Науково-практичний журнал «Залізничний транспорт України». Київ, 2015. № 2 (111). С. 32–37.
  12. Ковальчук В. В. Характер зміни величини тиску на вершину металевої гофрованої труби у залежності від висоти засипки над нею при дії рухомого складу залізниць. Збір. наук. праць «Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди». Рівне, 2015. № 30. С. 441–447.
  13. Ковальчук В. В. Вплив товщини гофрованого елемента на напружено-деформований стан металевих гофрованих конструкцій. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна «Наука та прогрес транспорту».  Дніпропетровськ, 2015. Вип. 3 (57). С. 199–207. DOI: http://dx.doi.org/10.15802/stp2015/46079 (дата звернення: 20.04.2020).
  14. Ковальчук В. В. Напружено-деформований стан залізобетонних труб, підсилених металевою гофрованою трубою, при взаємодії із ґрунтовою засипкою. Вісник ОДАБА. Одеса, 2015.  Вип. 58. С. 176–185.
  15. Лучко Й. Й., Ковальчук В. В., Набоченко О. С. Дослідження несучої здатності металевої гофрованої конструкції за критерієм розвитку пластичного шарніру. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна «Наука та прогрес транспорту».  Дніпропетровськ, 2015. Вип. 5 (59). С. 180–194.
  16. Luchko Josef, Kovalchuk Vitalii Methods of assessing the bearing capacity of corrugated metal structures. Вісник Тернопільського національного технічного університету. 2016. № 3 (83). С. 79–90.
  17. V. Kovalchuk, J. Luchko, I. Bondarenko, R. Markul, B. Parneta Research and analysis of the stressed-strained state of metal corrugated structures of railroad tracks. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkov, 2016. N 6/7 (84). Р. 4–10. DOI: http://dx.doi.org/10.15587/1729-4061.2016.84236 (дата звернення: 20.04.2020).
  18. Лучко Й. Й., Ковальчук В. В., Ковальчук Ю. Є. Напружено-деформований стан металевих гофрованих конструкцій при взаємодії із ґрунтом засипки. Вісник національного університету «Львівська політехніка». Серія: Теорія і практика будівництва. Львів, 2017. № 877. С. 131–136.
  19. Kovalchuk V. The study of strength of corrugated metal structures of railroad tracks / V. Kovalchuk, R. Markul, O. Bal, A. Мilyanych, A. Pentsak, B. Parneta, O. Gajda. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkov, 2017. N 2/7 (86). Р. 18–25. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.96549 (дата звернення: 20.04.2020).
  20. Kovalchuk V. Study of the stressstrain state in defective railway reinforcedconcrete pipes restored with corrugated metal structures. V. Kovalchuk, R. Markul, A. Pentsak, B. Parneta, O. Gajda, S. Braichenko. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkov, 2017. N 5/1 (89). Р. 37–44. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109611 (дата звернення: 20.04.2020).
  21. Kovalchuk Vitalii. Estimation of carrying capacity of metallic corrugated structures of the type multiplate mp 150 During interaction with backfill soil. Vitalii Kovalchuk, Yuri Kovalchuk, Mykola Sysyn, Volodymyr Stankevych, Oleksiy Petrenko. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkov, 2018. N 1/1 (91). Р. 18–26. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123002 (дата звернення: 20.04.2020).
  22. Luchko Josef. Investigation of influence of the metal corrugated pipe diameter on its stress-strain state / Josef Luchko, Vitalii Kovalchuk, Ivan Kravets. Вісник Тернопільського національного технічного університету. 2018. № 3 (91). P. 26–35.
  23. Kovalchuk Vitalii. Study of the temperature field and the thermos-elastic state of the multilayer soil-steel structure.Vitalii Kovalchuk, Yuriy Hnativ, Joseph Luchko, Mykola Sysyn. Drogi i Mosty. 19 (2020) 65–78. DOI: http://dx.doi.org/10.7409/rabdim.020.004 (дата звернення: 20.04.2020).
  24. Luchko J.J. Experimental researches of temperature distribution on surfaces of transport facilities from metal corrugated structures / J.J. Luchko, V.V. Kovalchuk, I.B. Kravets, V.S. Dzhus. ODABA Bulletin. Odessa, 2019. Issue № 76. P. 52–62. (Лучко Й. Й. Експериментальні дослідження розподілу температур на поверхнях транспортних споруд із металевих гофрованих конструкцій. Й. Й. Лучко, В. В. Ковальчук,  І. Б. Кравець, В. С. Джус. Вісник ОДАБА. Одеса, 2019. Вип. № 76. С. 52–62.)
  25. Nabochenko O. Studying the railroad track geometry deterioration as a result of an uneven subsidence of the ballast layer. O. Nabochenko, M. Sysyn, V. Kovalchuk, Yu. Kovalchuk, A. Pentsak, S. Braichenko. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkov, 2019. N 1/7(97). Р. 50–59. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154864 (дата звернення: 20.04.2020).
  26. Gera B. A study of the effects of climatic temperature changes on the corrugated structure of a culvert of a transportation facility. B. Gera, V. Kovalchuk. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Kharkov, 2019. N 3/7(99). Р. 26–35. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.168260 (дата звернення: 20.04.2020).
  27. Sysyn M. P. Die Tragfähigkeit von Eisenbahndurchlässen in Abhängigkeit von der Bauausführung und der Instandhaltung. M. P. Sysyn, W. W. Kowaltschuk, O. S. Nabotschenko, Ulf Gerber. ETR. Eisenbahntechnische Rundschau. Euralpres, Deutschland, 2016. Wol. 5. S. 39–44.
  28. Gerber U. Assessment of the load-carrying capacity of flexible metal culverts with residual deformations on the Ukrainian Railways. U. Gerber, M. P. Sysyn, V. V. Kovalchuk, O. S. Nabochenko. Věda a výzkum pro práce na železniční dopravní cestě. 2016. P. 188–191.
  29. ДБН В.1.2-15:2009 Мости та труби. Навантаження і впливи. Київ, 2009. 84 с. (Інформація та документація).
  30. ВБН В.2.3-218-198:2007 Споруди транспорту. Проектування та будівництво споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах загального користування. Київ, 2007. (Інформація та документація). 
  31. Посібник до ВБН В.2.3-218-198:2007 Споруди транспорту. Проектування та будівництво споруд із металевих гофрованих конструкцій на автомобільних дорогах загального користування. Київ, 2007. 122 с. (Інформація та документація).
  32. Звіт з обстеження та випробування тунельного шляхопроводу із металевих гофрованих конструкцій на км 228+160 автомобільної дороги М-03 Київ–Харків–Довжанський. Київ, 2015. 124 с. (Інформація та документація).
  33. ДБН В.2.3-14-2006 Мости та труби. Правила проектування. Київ, 2006. – 217 с. (Інформація та документація).
  34. ДБН В.2.3-22:2009 Мости та труби. Основні вимоги проектування. Київ, 2009. 73 с. (Інформація та документація).
  35. ДБН В.2.3-6:2009 Мости та труби. Обстеження і випробування. Київ, 2009. 49 с. (Інформація та документація).
  36. ДСТУ-Н Б.В.2.3-23:2009 Споруди транспорту. Настанова з оцінювання і прогнозування технічного стану автодорожніх мостів. Київ, 2009. 54 с.
  37. ДБН В.2.3-20-2008 Мости та труби. Виконання та приймання робіт. Київ, 2008. 102 с. (Інформація та документація).
  38. Pettersson L. Fatigue design of soil steel composite bridges. L.Pettersson, J. Leander, L. Hansing. Archives of institute of civil engineering. 2002. Nr. 12. Р. 237–242.
  39. BSK 99  Boverkets handbok om stålkonstruktioner, Boverket, 1999. (In Swedish, The National Board of Housing, Building and Planning: Design standard for steel structures).
  40. Kloppel K. Theoretische und experimentelle Untersuchungen zu den Traglastproblemen beigewiecher, in die Erde eingebetteter Rohre. K. Kloppel, D. Glock. Veroffentlichung des Instituts Statik und Stahlbau der Technischen Hochschule Darmstadt. 3/1979, H-10.
  41. Wysokowski A. Mostowe konstrukcje gruntowo–powlokowe. Laboratoryjne badania niszczace. A. Wysokowski, L. Janusz. Awarie w czasie budowy i eksploatacji: XXIII konferencja naukowo-techniczna. Szcecin, 2007. S. 541–550.