Московский экономический журнал 4/2021

image_pdfimage_print

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10248

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРНЫХ ДЕФЕКТОВ МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ECONOMIC ASSESSMENT OF STRUCTURAL DEFECTS OF MOS-TOY STRUCTURES

Бебес Андрей Олегович, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Воронин Максим Александрович, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Гаврилов Антон Александрович, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Овченков Вадим Витальевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Беляк Владислав Сергеевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Bebes Andrey Olegovich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Voronin Maxim Alexandrovich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Gavrilov Anton Alexandrovich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Ovchenkov Vadim Vitalievich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Belyak Vladislav Sergeevich, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Siberian Federal University» (SFU)

Аннотация. В статье рассматриваются экономическая оценка дефектов мостовых конструкций. Был рассмотрен опыт, в процессе которого пять смесей HPC, обозначенных как смеси A, B, C, D и E, были успешно перемешаны с использованием высокоэнергетической лопаточной мешалки. Продолжительность перемешивания составляла от 18 до 20 минут, а результаты испытаний на сыпучесть показали средний диаметр разбрасывания от 550 мм до 650 мм. Прочность на сжатие для различных смесей рассчитывалась как среднее значение испытания 3 баллонов в любом возрасте. Перед испытанием на прочность на сжатие испытываемые цилиндры шлифовали по концам, как показано, для получения хорошей испытательной поверхности цилиндра.

Summary. The article discusses the economic assessment of defects in bridge structures. An experiment was considered in which five HPC blends, designated blends A, B, C, D and E, were successfully mixed using a high energy paddle mixer. The mixing time was 18 to 20 minutes, and the results of flow tests showed an average spreading diameter of 550 mm to 650 mm. Compressive strength for various mixtures was calculated as the average value of testing 3 cylinders at any age. Before testing the compressive strength, the test cylinders were ground at the ends as shown to obtain a good cylinder test surface.

Ключевые слова: строительство, экспертиза и недвижимость, инженерные исследования, оценка проекта.

Keywords: construction, expertise and real estate, engineering research, project appraisal.

Введение

Федеральное управление шоссейных дорог (FHWA) и различные департаменты транспорта (DoTs) в настоящее время используют разные методы для улучшения инвентаризации мостов, включая. Использование новых подходов и строительных технологий для строительства новых мостов и минимизация затрат на техническое обслуживание старые мосты.

На сегодняшний день FHWA использует новую технику строительства мостов, известную как ускоренное строительство мостов (ABC), для строительства автомобильных мостов с разными пролетами, углами наклона и с использованием различных строительных материалов. Инновационный подход ABC к планированию, методам строительства и выбору материалов приводит к возведению прочных мостов с более длительным сроком службы и меньшими затратами.

Методы исследования:  сравнительный, сопоставительный.

Результаты. Три различных технологии ABC в настоящее время приняты и продвигаются FHWA и государственными DoT в различных проектах строительства и обслуживания мостов. К этим технологиям относятся:

1) строительство раздвижных мостов;

2) геосинтетическая армированная грунтовая мостовая система (GRS-IBS);

3) сборные мостовые элементы и системы (PBES). Реализация каждой технологии зависит от конкретных целей проекта, геотехнических условий, топографии площадки, пролета моста и предполагаемого использования моста.

Конструкция надвижного моста (SIBC). Строительство скользящего моста (SIBC) — это одна из основных технологий ABC, принятая FHWA, чтобы предоставить строителям мостов экономичный инструмент для замены существующего моста без ущерба для мобильности или безопасности движения на месте строительства моста. В настоящее время дорожные агентства штата работают с FHWA над разработкой их руководств по внедрению SIBC и руководств по строительству в рамках инициативы Every Day Counts. Основная цель сотрудничества FHWA с государственными агентствами — предоставить стандартные спецификации для технологии SIBC и принять методы SIBC как часть стандартной практики в строительстве мостов. Национальный реестр мостов США включает более 600 000 автомобильных мостов с пролетами более 20 футов (6,1 м). Примерно 9% инвентаря мостов структурно дефектны, а 14% мостов являются функционально устаревшими. Мосты с дефектами конструкции нуждаются в немедленном частичном ремонте несущих элементов, чтобы избежать разрушения моста, в то время как функционально устаревшие мосты не обеспечивают достаточной работоспособности из-за неправильного выравнивания, небольших полос движения, небезопасного наклона подхода или геометрических проблем, которые могут привести к увеличению аварий или задержки трафика [1].

Оценка состояния моста основана на следующих факторах:

1) материальное состояние моста;

2) состояние настила;

3) состояние надстройки;

4) состояние инфраструктуры моста (опор). 

Общие рейтинговые условия моста варьируются от нуля (неисправные мосты) до девяти (отличное состояние). Состояние моста считается неудовлетворительным, если рейтинг любой из вышеупомянутых частей составляет четыре или менее. Отчетная карта инфраструктуры 2017 года, опубликованная Американским обществом инженеров-строителей (ASCE), показывает, что почти 4 из каждых 10 мостов в Соединенных Штатах имеют возраст 50 лет и старше, и в среднем 188 миллионов ежедневных поездок совершаются через мост с дефектами конструкции. Повышенный износ и старение национальной сети мостов приводит к более высокому риску для безопасности пассажиров [2].

Примеры структурных дефектов включают в себя: растрескивание и отслаивание настила моста, трещины бетонных балок, коррозия стальных балок, чрезмерная оседание основания моста, растрескивание опор моста и любое структурное ухудшение, которое может представлять любую опасность для структурной целостности моста в в случае несвоевременного обслуживания. Структурные недостатки включают износ настила моста, проблемы с компенсационными швами, износ балок и коррозию стали. о

SIBC позволяет предварительно изготовить новый мост на объекте сборного железобетона или на месте с использованием временных опор, примыкающих к стареющему мосту. После завершения строительства моста выполняется кратковременное отключение с полным трафиком, чтобы снести стареющий мост и сдвинуть новый мост, чтобы занять то же место до восстановления движения [2].

Геосинтетическая армированная грунтовая интегрированная мостовая система (GRS-IBS).Мостовая система с геосинтетическим армированным грунтом (GRS-IBS) — это инновационный подход, который позволяет подрядчикам по строительству мостов выполнять проект строительства моста в короткие сроки за счет использования материалов на месте строительства мостов. Подход GRS-IBS зависит от использования слоев уплотненного гранулированного заполнителя, естественно доступного на строительной площадке, в качестве альтернативы с геосинтетическим армированием, которое обеспечивает стабильный бесшовный подход к пролету моста. В результате простых земляных работ создается интегрированный абатмент или полуинтегральный абатмент.

Сборные мостовые элементы и системы (ПБЭС). Сборные мостовые элементы и системы (PBES) — одна из основных стратегий ABC, используемых при строительстве новых мостов или замене изношенных элементов стареющих мостов. PBES — это структурные компоненты, которые производятся вне строительной площадки и перемещаются на строительную площадку для непосредственной установки. PBES включает в себя функции, которые обеспечивают быстрое строительство, и в основном изготавливаются с использованием высококачественных материалов для повышения прочности и улучшения долгосрочных характеристик построенного или реконструированного моста. Изготовление мостовых элементов за пределами площадки позволяет подрядчикам проекта работать в контролируемых условиях, что улучшает качество проекта. Кроме того, строительство за пределами площадки повышает общую безопасность проекта и сокращает продолжительность проекта. ПБЭС включает в себя следующие элементы и системы:

1.Элементы настила, которые производятся за пределами площадки и передаются для непосредственного монтажа, исключают работы, связанные с традиционным устройством настила, включая опалубку, опалубку, укладку арматурной стали, заливку и отверждение бетона, а также снятие опалубки. Примеры элементов настила включают сборные панели настила, легкие сборные панели, панели настила FRP и «легкие» панели из армированных волокном полимерных сот.

2.Балочные элементы, в том числе балки AASHTO, балки NU, балки-тройники и примыкающие коробчатые балки. Элементы фермы, изготовленные для PBES, заливаются и отверждаются вне строительной площадки с использованием передовых методов отверждения, что приводит к высокой начальной прочности бетона и более низкой проницаемости из-за более высокой консолидации.

3.Элементы опалубки, сокращающие время, необходимое для опалубки, укладки арматуры, заливки и выдержки бетона. Элементы опоры включают сборные кессоны, заглушки опор, сборные опоры и колонны [3].

В дополнение к сборным элементам, сборные системы могут использоваться в качестве метода ABC, чтобы минимизировать или исключить использование временных выравниваний или временных мостовых конструкций. Примеры сборных систем включают в себя балочный пролет во всю ширину с настилом и Pi-балку, разработанный исследователями из Массачусетского технологического института.

Разработанная Pi-балка была изготовлена заранее из запатентованного бетона со сверхвысокими характеристиками (UHPC), что привело к получению относительно неглубокого и легкого конструктивного участка. Однако натурные испытания Pi-балки показали, что требуется дальнейшая оптимизация размеров балки для улучшения ее конструктивных характеристик. Оптимизация Pi-балки привела к Pi-балке 2-го поколения, которая спроектирована как модульный компонент с использованием аналогичной смеси UHPC. Ширина балки составляет 100 дюймов (2,54 м) (перпендикулярно направлению движения), глубина балки — 33 дюйма (0,83 м), а толщина плиты — 4,1 дюйма (0,1 м). Колба балки вмещает до 16 прядей предварительного напряжения. Вышеупомянутая конструкция позволяет балке пролетать на расстояние 87 футов (26. 5 м) без нарушения каких-либо Технических условий проектирования моста AASHTO LRFD. Отношение пролета к глубине у Pi-балки 2-го поколения составляет 31: 1, что позволяет сэкономить материалы, облегчить конструкцию и свести к минимуму потребность в тяжелой строительной технике. 

В настоящее время наиболее распространенным применением UHPC в строительстве мостов является соединение сборных элементов, включая соединение соседних сборных железобетонных предварительно напряженных коробчатых балок.

Основные препятствия на пути широкого распространения UHPC в приложениях для ускоренного строительства мостов включают высокую стоимость материалов патентованных смесей UHPC (2000 долларов США за кубический ярд или 2600 долларов США за кубический метр) и необходимость специальных процедур дозирования, смешивания и заливки. 

Обсуждение. На основании анализа литературы было выявлено, что при разработке смеси для высокопроизводительных вычислений рассматриваются следующие рекомендации:

1Максимальное содержание вяжущего (цемент + SCM) — 1200 кг на кубический метр бетона.

2СКМ могут использоваться при поэтапной замене цемента, допускается не более 40% от общего содержания вяжущего (по весу).

3Максимальное соотношение воды и связующего не должно превышать 0,25. HRWR может использоваться для частичной замены воды для смешивания. Минимальное соотношение воды и порошка с учетом HRWR составляет 0,15.

4Гранулированные материалы, включая портландцемент, SCM и заполнители, предварительно смешиваются в течение 2 минут. Сухое смешивание необходимо для улучшения порядка укладки смеси и достижения минимального соотношения пустот для затвердевшего бетона.

5Вода для перемешивания, наполненная HRWR, добавляется к предварительно перемешанной гранулированной смеси после 2 минут сухого перемешивания, и влажное перемешивание продолжается в течение 18 минут (общее время перемешивания составляет 20 минут) [10].

Разработанный высокопрочный бетон (прочность на сжатие 105 МПа) и более крупные пряди предварительного напряжения 18 мм (0,7 дюйма) были успешно использованы для проектирования 32-метровой балочной панели моста с 4 двутавровыми балками, расположенными на расстоянии 3,6 м. (12 футов) вместо 6 двутавровых балок, расположенных на расстоянии 2,4 м. (8 футов) для тех же условий нагрузки. Альтернативный дизайн, показаны. Использование высокопрочного бетона и прядей предварительного напряжения большего размера привело к прямой экономии материала на 14%. Использование меньшего количества балок привело к более легкой надстройке, сокращению сроков строительства, экономии рабочей силы и оборудования и повышению безопасности на рабочей площадке.

Стоимость материалов непатентованных смесей HPC составляла в среднем 275 долларов США за кубический ярд (360 долларов США за кубический метр) по сравнению со средней стоимостью 2000 долларов США за кубический ярд (2600 долларов США за кубический метр) для собственных смесей. Снижение стоимости бетонных смесей сторонних производителей позволит предприятиям по производству сборного железобетона использовать HPC при использовании технологии PBES для ускоренного строительства мостов. Кроме того, включение SCM в частичную замену увеличивает экологическое соответствие конкретных строительных проектов [4].

Экономическая оценка структурных дефектов мостовых конструкций находится в корреляционной взаимосвязи с цифровой экономикой и отечественным законодательством [5-22].

Вывод. Техника ABC успешно применяется при ускоренном строительстве мостов. Преимущества ABC включают сокращение продолжительности проекта, экономию материалов, сокращение рабочей силы и повышение общей безопасности проектов строительства мостов. Основные методы ABC включают геосинтетические армированные грунтовые интегрированные мостовые системы (GRS-IBS), строительство скользящих мостов (SIBC) и сборные элементы и системы мостов (PBES).Преимущества технологии PBES максимизируются, когда при изготовлении мостовых элементов используются высококачественные материалы. В этом исследовании для изготовления сборных / предварительно напряженных двутавровых балок используются высококачественный бетон и предварительно напряженные пряди большого диаметра. Изготовленные фермы демонстрируют превосходную стойкость к сдвигу и изгибу, что приводит к уменьшению секций балок, более высокому отношению пролета к глубине и увеличению расстояний между осями балок. Успешное внедрение высококачественного бетона на рынок ABC значительно улучшит состояние мостовой сети США, увеличит срок службы проектов и сведет к минимуму необходимость в обслуживании и ремонте проектов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. Учеб. для строит. спец. вузов. – 2 изд. – М.: Высш. школа, 2012.
  2. Грабчак Л.Г. Горноразведочные работы. Учебник для вузов. – М.: Высш. школа, 2013. – 661 с.
  3. Кобахидзе Л.П. Экономика геологоразведочных работ. Монография. – М.: Недра, 2003. – 301 с
  4. Салье Е.А., Гоц А.С. Организация и планирование геологоразведочных работ. Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1990. – 319 с.
  5. Егорова М.А. Категория «контроль юридического лица» как основной критерий формирования группы лиц // Конкурентное право. – 2014. – № 1. – С. 8-13.
  6. Егорова М.А. Основания государственного вмешательства в регулирование экономических отношений // Юрист. – 2015. – № 20. – С. 17-21.
  7. Егорова М.А. Место саморегулирования в системе социальных норм // Конкурентное право. – 2013. – № 2. – С. 19-25.
  8. Егорова М.А. Частно-публичные начала приобретения статуса саморегулируемой организации некоммерческой // Предпринимательское право. – 2013. – № 1. – С. 25-32.
  9. Егорова М.А., Кинев А.Ю. Правовые критерии картеля // Право и экономика. – 2016. – № 4(338). – С. 4-11.
  10. Егорова М.А., Ефимова Л.Г. Понятие криптовалют в контексте совершенствования российского законодательства // Lex russica (Русский закон). – 2019. – № 7(152). – С. 130-140.
  11. Егорова М.А. Аннулирование договора в российском законодательстве // Журнал российского права. – 2010. – № 1(157). – С. 63-74.
  12. Егорова М.А. К вопросу о правовом статусе саморегулируемых организаций в Российской Федерации // Право и экономика. – 2016. – № 5(339). – С. 11-22.
  13. Егорова М.А. Особенности расторжения договора купли-продажи недвижимости // Законы России: опыт, анализ, практика. – 2009. – № 2. – С. 61-67.
  14. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Criminal legal ensuring of security of critical information infrastructure of the Russian Federation // Revista Gênero e Direito. – 2019. – Vol. 8. – No 6. – P. 283-292.
  15. Begishev I.R., Khisamova Z.I., Mazitova G.I. Information Infrastructure of Safe Computer Attack // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5639-5642.
  16. Bokovnya A.Yu., Khisamova Z.I., Begishev I.R. Study of Russian and the UK Legislations in Combating Digital Crimes // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5458-5461.
  17. Бегишев И.Р. Ответственность за нарушение правил эксплуатации средств хранения, обработки или передачи компьютерной информации и информационно-телекоммуникационных сетей // Вестник УрФО. Безопасность в информационной сфере. – 2012. – № 1(3). – С. 15-18.
  18. Бегишев И.Р. Уголовная ответственность за приобретение или сбыт цифровой и документированной информации, заведомо добытой преступным путем // Актуальные проблемы экономики и права. – 2010. – № 1. – С. 123-126.
  19. Бегишев И.Р. Проблемы уголовной ответственности за обращение со специальными техническими средствами, предназначенными для негласного получения информации // Следователь. – 2010. – № 5. – С. 2-4.
  20. Бегишев И.Р. Изготовление, сбыт или приобретение специальных технических средств, предназначенных для нарушения систем защиты цифровой информации: правовой аспект // Информация и безопасность. – 2010. – Т. 13. – № 2. – С. 255-258.
  21. Бегишев И.Р. Правовые аспекты безопасности информационного общества // Информационное общество. – 2011. – № 4. – С. 54-59.
  22. Бегишев И.Р. Проблемы ответственности за незаконные действия с информацией, заведомо добытой преступным путем // Безопасность информационных технологий. – 2010. – Т. 17. – № 1. – С. 43-44.

LIST OF REFERENCES

  1. Ananyev V. P., Potapov A.D. Engineering geology. Study. for builds. special universities. — 2nd ed. — Moscow: Higher School, 2012.
  2. Grabchak L. G. Mining exploration works. Textbook for universities. — Moscow: Higher school, 2013 – — 661 p.
  3. Kobakhidze L. P. Ekonomika geologorazvedochnykh raboty. Monograph. — M.: Nedra, 2003 – — 301 p.
  4. Salye E. A., Gotz A. S. Organization and planning of geological exploration works. Textbook. — 2nd ed., reprint. and add. — M.: Nedra, 1990 – — 319 p.
  5. Egorova M. A. Category control «legal entity» as the main criterion for the formation of a group of persons // Competition law. – 2014. – No. 1. – P. 8-13.
  6. Egorova M. A. Grounds of governmental interference in the regulation of economic relations // Lawyer. – 2015. – No. 20. – P. 17-21.
  7. Egorova M. A. Place of self-regulation in the system of social rules // Competition law. – 2013. – No. 2. – P. 19-25.
  8. Egorova M. A. Private-public beginning acquire the status of a self-regulatory organization non-profit // Business law. – 2013. – No. 1. – P. 25-32.
  9. Egorova M. A., Kinev A. Yu. Legal criteria of the cartel // Law and Economics. – 2016. – № 4(338). – P. 4-11.
  10. Egorova M. A., Efimova L. G. The concept of cryptocurrencies in the context of improving Russian legislation / / Lex russica (Russian Law). – 2019. – № 7(152). – Pp. 130-140.
  11. Egorova M. A. Annulment of the contract in the Russian legislation / / Journal of Russian Law. – 2010. – № 1(157). – P. 63-74.
  12. Egorova M. A. On the question of the legal status of self-regulating organizations in the Russian Federation / / Pravo i ekonomika. – 2016. – № 5(339). – Pp. 11-22.
  13. Egorova M. A. Features of the termination of the contract of sale of real estate / / Laws of Russia: experience, analysis, practice. – 2009. – No. 2. – P. 61-67.
  14. Begishev I. R., Khisamova Z. I., G. I. Mazitova Criminal legal ensuring of security of critical information infrastructure of the Russian Federation // Revista Gênero e Direito. – 2019. – Vol. 8. – No 6. – P. 283-292.
  15. Begishev I. R., Khisamova Z. I., G. I. Mazitova Information Infrastructure of Safe Computer Attack // Helix. – 2019. – Vol. 9. – No 5. – P. 5639-5642.
  16. Bokovnya A.Yu., Khisamova Z.I., Begishev I.R. Study of Russian and the UK Legislations in Combating Digital Crimes // Helix. — 2019. — Vol. 9. — No 5. — P. 5458-5461.
  17. Begishev I. R. Responsibility for violation of the rules of operation of means of storage, processing or transmission of computer information and information and telecommunications networks // Bulletin of the Ural Federal District. Security in the information sphere. – 2012. – № 1(3). – Pp. 15-18.
  18. Begishev I. R. Criminal liability for the acquisition or sale of digital and documented information, knowingly obtained by criminal means / / Actual problems of economics and law. – 2010. – No. 1. — p. 123-126.
  19. Begishev I. R. Problems of criminal liability for handling special technical means intended for tacit receipt of information / / Investigator. — 2010. — No. 5. — p. 2-4.
  20. Begishev I. R. Production, sale or purchase of special technical means intended for violation of digital information protection systems: a legal aspect / / Information and security. – 2010. Vol 13. – No. 2. – P. 255-258.
  21. Begishev I. R. Legal aspects of security information society Information society. – 2011. – No. 4. – P. 54-59.
  22. Begishev I. R. Problems of responsibility for illegal actions, information, knowingly obtained by criminal means // Safety of information technology. — 2010. — Vol. 17. — No. 1. — p. 43-44.