УДК 528.48:624.21

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10028

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ СБОРКИ СТАЛЬНЫХ МОСТОВ НА СТАПЕЛЕ

GEODETIC METHODS OF OBSERVATIONS FOR DEFORMATIONS OF STEEL BRIDGES ASSEMBLY AT STAPEL

Зверева Татьяна Геннадьевна, Соискатель учёной степени кандидата технических наук Кафедры прикладной геодезии Геодезического факультета Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК); Заместитель директора Института химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» по развитию; преподаватель Колледжа геодезии и картографии МИИГАиК, г. Москва, Россия

Zvereva Tatiana G., Candidate of scientific degree of candidate of technical Sciences of the Department of applied geodesy faculty of Geodesy, Moscow State University of Geodesy and Cartography; Deputy Director of the Institute of Chemical Reagents and High Purity Chemical Substances of the National Research Centre “Kurchatov Institute” for development; lecturer of the College of Geodesy and Cartography of Moscow State University of Geodesy and Cartography, Moscow, Russia

Аннотация: В статье обосновано использование геодезических методов наблюдений за деформациями сборки на стапеле для контроля соблюдения стандартов и достижения заданных параметров качества при строительстве стальных мостовых переходов. Исходя из того, что одновременные деформации конструкции сводятся к растяжению-сжатию и сдвигу, исследованы определяемые геодезическими методами наблюдений факторы, влияющие на соответствие возводимых конструкций действующим стандартам. При этом использование методов геодезического наблюдения рассмотрено при условии того, что переменными параметрами являются температура внешней среды, высота сборки и уровень солнечной радиации. Сделан вывод о том, что основным из геодезических методов наблюдений является метод бокового нивелирования, использование которого позволяет обеспечить прямолинейность конструкции и ее проектное положение относительно оси пролета в процессе монтажа на стапеле. Проведённые исследования имеют практическое значение для проведения строительно-монтажных работ.

 Summary:   The article substantiates the use of geodesic methods of observations of assembly deformations on the staple to monitor compliance with standards and achieve the specified quality parameters in the construction of steel bridge crossings. Based on the fact that simultaneous deformations of the structure are reduced to stretching-compression and shifting, the factors determined by geodesic methods of observation are investigated, affecting the conformity of the erected structures to the current standards. At the same time, the use of geodesic observation methods is considered on condition that the variable parameters are the temperature of the external environment, the height of the assembly and the level of solar radiation. It is concluded that the main of geodesic methods of observation is the method of lateral leveling, the use of which allows to ensure the directness of the structure and its design position relative to the overflight axis during the installation on the The staple.

Ключевые слова: национальные проекты; стандарты; качество; технология строительства; строительный процесс; мостовые переходы; инженерные коммуникации; сборка пролёта на стапеле; прикладная геодезия; геодезические методы наблюдений; боковое нивелирование.

Key words: national Projects; Standards The quality Construction technology The construction process Bridge crossings Engineering communications Assembling a span on a staple; applied geodesy; Geodesic observation methods; side leveling.

Введение 

Транспортное строительство и строительство инженерных коммуникаций являются важными мероприятиями в ходе реализации ряда Национальных проектов, таких как «Безопасные и качественные автомобильные дороги», «Жильё и городская среда», «Международная кооперация и экспорт», а также Комплексного плана модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года, определённых Указом Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 года № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года».

Сложные природно-климатические условия и особенности рельефа местности на всей территории Российской Федерации делают возведение мостовых переходов для транспортных путей и других коммуникаций одной из наиболее сложных инженерно-строительных задач. Успешное решение этих задач во многом зависит от соблюдения действующих стандартов и, как следствие, достижение необходимых параметров качества как самих мостовых переходов, так и объектов связанной с ними инфраструктуры. При этом одним из важнейших факторов в данном строительном процессе является использование геодезических методов наблюдений. 

При строительстве мостовых переходов для проведения дорог или инженерных коммуникаций через природные или техногенные препятствия используют методы надвижки пролетного строения на капитальные опоры и, особенно часто, для перекрытия водной преграды или железнодорожных путей с интенсивным движением поездов.

При этой технологии строительства на одном или обоих берегах (в зависимости от природных условий, сроков строительства, технических возможностей) строятся стапельные площадки, оси которых строго совмещаются с осями пролетов моста (2-3 мм, согласно СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы» (рис. 1), на них монтируются пролеты.

Фундаменты временных стапельных опор, как правило, располагаются на естественном природном основании. Некоторые из них являются перекаточными, по размеру – выше вспомогательных, в их верхней части монтируются металлические обоймы, в которые временно закладываются стальные или фанерные прокладки на проектную отметку монтажа главных балок (рис. 2). При этом требуется высокая точность их положения по высоте и в плане. В дальнейшем, для перекатки пролета, прокладки заменяются на резиновые опорные части (РОЧ), на верх которых загружаются стальные плиты с приваренными к ним листами из нержавеющей стали (табл. 1, ∆7).

На стапельные опоры устанавливаются главные балки, скрепленные временными связями (см. рис. 2). Далее внутренние балки пролета объединяются ветровыми связями болтовым скреплением. Внутренние и наружные балки объединяются в несущие коробки ввариванием внизу ребристых плит, вверху – ортотропных. Эта конструкция составляет блок. Объединенные между собой блоки составляют плеть мостового пролета (см. рис. 1).

Монтаж пролета на стапеле выполняется с высокой точностью взаимного расположения его элементов (см. табл. 1), в том числе относительно оси моста.

Для обеспечения требуемой точности строительства моста создаются Техническое задание, Рабочая программа проведения наблюдений и геодезическая разбивочная планово-высотная основа (ГРО) как часть исполнительной геодезической документации в соответствии с проектным решением согласно СП 70.13330.2012, СП 126.13330.2012 и ГОСТ 2268-76, характеризующаяся средними квадратическими погрешностями: в плане – 6 мм; по высоте: капитальные реперы – 3 мм, временные (разбивочные) – 5 мм согласно СП 46.13330.2012. Выполнение монтажных работ с высокой точностью (см. табл. 1) требует сгущения ГРО, и в первую очередь, закрепления осей пролетов на стапельных площадках и реперов капитальными знаками длительной сохранности у каждого стыковочного узла. Это позволяет выполнять разбивочные и контрольно-геодезические работы на коротких расстояниях 10-15 м, что обеспечивает требуемую точность с использованием электронного тахеометра и нивелира.

При сборке пролета на стапеле существенное влияние на его положение, размеры и геометрию оказывают деформации, вызываемые сварочными работами и солнечной радиацией, т.е. условиями внешней среды. Наиболее простые виды деформаций тела: растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб, кручение. Чаще всего наблюдается одновременно несколько деформаций конструкции, но их можно свести к двум наиболее простым: растяжению-сжатию и сдвигу. Деформация вполне определяется, если известен вектор перемещения каждой точки конструкции. В табл. 2 приведены допустимые значения деформаций элементов стальных мостов согласно СТО 01393674-735-2006 «Методика расчета и технологии правки деформаций в стальных конструкциях мостов».

Особенно сложно учесть суммарную величину деформаций, вызываемых сварочными работами и состоянием внешней среды одновременно. Вследствие этого выполнялись исследования влияния температуры воздуха на сварочные деформации при сварке: нижних поясов главных балок, вертикальных вставок в стенки балок, вставок в верхние пояса балок и продольных ребер стенок балок. Сбор, обработку и анализ данных производили при проведении сварочных работ последующих стыков блоков. Выполненные исследования [1, 4] позволили построить графики учета таких деформаций (см. рис.3), исходя из того, что имеется два вида решения задачи определения величины смещений: по двум координатам или по одной координате [5].

Приведенные на графиках результаты исследований следует использовать при сборке мостовых пролетов из блоков длиной 21 м при температурах внешней среды от -6°С до +18°С, т.е. определить величину опускания свободных концов балок ниже проектных отметок до начала сварочных работ. После их выполнения концы балок займут проектное положение по высоте.

Неравномерное воздействие солнечной радиации на собираемое пролетное строение на стапеле приводит к его деформации. По данным наблюдений изменение температуры воздуха от +10°С до +28°С приводит к перемещению на стапеле незафиксированного конца блока на 26 мм в плане (перпендикулярно оси пролетного строения). Контроль положения в плане и по высоте балок пролетного строения после их установки выполняется рано утром, когда все части конструкции имеют одинаковую температуру, а также перед сваркой нижних поясов стыкуемых блоков.

Убедившись, из геодезических измерений – боковым нивелированием (рис. 4), что балки в месте опирания находятся в плане в проектном положении (см. табл. 1, ∆16), их концы фиксируются металлическими захватами (целесообразно талрепами) к закладным элементам в фундаменте, как показано на рис. 4 [2, 3]. Метод бокового нивелирования здесь более эффективен, так как по оси пролета всегда имеется прямая видимость, что позволяет определять положение стенки балки относительно оси пролета в любом месте, в частности – у ветровых связей, что очень важно.

Если «хвост» блока отклоняется от проектного положения, то, используя талрепы, это легко устраняется, так как они удерживают его в растяжке. Удлиняя один и укорачивая другой талреп, перемещается конструкция в нужном направлении. Таким образом, обеспечивается прямолинейность конструкции и ее проектное положение относительно оси пролета в процессе монтажа на стапеле.

Таким образом, рассмотрены лишь две главные составляющие, изложение мер по учету всех деформаций при строительстве стальных мостов возможно в рамках серии научных статей.

Заключение

При контроле за параметрами деформации сборки стальных мостов на стапеле для обеспечения соблюдения действующих стандартов использование геодезических методов наблюдений как инструментария прикладной геодезии является наиболее адекватным в условиях выполнения строительно-монтажных работ с учётом всех реалий, в том числе качества строительных материалов, качества строительных машин и механизмов и уровня технологической культуры. Приведённые результаты исследований в виде систематизированных данных использования геодезических методов наблюдений за деформациями сборки стальных мостов на стапеле позволяют обеспечить возведение стальных мостовых переходов, отвечающих современным требованиям к объектам инженерной инфраструктуры качества мирового уровня.  

Список литературы

1. Климов В.А., Коротин В.В., Чемеринский О.И., 1996. Монтаж пролетных строений моста Чубук в Турции. Вестник мостостроения, № 3-4, с. 20-24.
2. Швидкий В.Я., Зверева Т.Г., 2017. Деформации и их учет при сборке пролета цельносварного металлического моста на стапеле. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, Том 61, № 2, с. 36-41.
3. Швидкий В.Я., Зверева Т.Г., 2018. Геодезическое обеспечение продольной надвижки железобетонного пролетного строения эстакады на капитальные опоры и его установки на опорные части. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, Том 62, № 3, с. 265-270., https://doi.org/10.30533/0536-101X-2018-62-3-265-270.
4. Швидкий В.Я., Коротин В.В., 1996. Геодезическое обеспечение сборки цельносварных металлических мостов. Вестник мостостроения, № 3-4, с. 14-19.
5. Зайцев А.К., Марфенко С.В., Михелев Д.Ш. и др., 1991. Геодезические м етоды исследования деформаций сооружений. М.: Недра. С. 272.