Глеб Александрович Ефремов – аспирант кафедры «Мосты», ведущий специалист ООО «Научно-исследовательский и проектный институт “Транспортной и строительной безопасности”»
Санкт-Петербург
Gleb A. Efremov – Postgraduate of the Bridges Department, Leading Specialist of the Research and Design Institute of Transport and Construction Safety
St. Petersburg
Дмитрий Александрович Шестовицкий– кандидат технических наук, доцент кафедры «Мосты»
Санкт-Петербург
Dmitriy A. Shestovitskiy – Candidate of Engineering, Associate Professor of the Bridges Department
St. Petersburg
Многообразие природных и техногенных факторов и сложность железобетона с точки зрения расчета делают проблему определения срока службы железобетонных пролетных строений многогранной и комплексной. Наряду с этим в России дан старт строительству высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва – Санкт-Петербург, что делает проблему долговечности железобетонных пролетных строений мостов еще более актуальной. Выполнение требования СП 453.1325800 об обеспечении срока службы в 100 лет является на данный момент для проектировщика труднодостижимым, кроме того, нет способов проверки выполнения этого требования. Железобетонные мосты в условиях ВСЖМ будут подвергаться значительным динамическим воздействиям, что в совокупности с агрессивной средой может значительно снизить срок службы сооружения. В данной статье рассматривается модель расчета коррозионноусталостной долговечности как одного из аспектов методики прогнозирования срока службы моста с учетом динамической нагрузки. Данный вид деградации железобетона вызывается комбинированным действием питтинговой коррозии арматуры и циклической нагрузки, которое приводит к зарождению и росту усталостной трещины в арматурном стержне. Проанализированы способы расчета времени роста трещины в арматуре до критической величины, выделен закон Пэриса как широко применяемый в механике разрушения. Проблема применения закона Пэриса заключается в коэффициентах материала, определяемых эмпирическим путем. При анализе зарубежной литературы обнаружено, что коэффициенты могут зависеть не только от материала, но и от конкретного сплава. Была поставлена задача провести эксперимент, позволяющий определить коэффициенты закона Пэриса для арматурной стали марки 25Г2С, которая широко используется в пролетных строениях мостов. Испытание проводилось с использованием вибромашины и образцов арматуры с начальным концентратором напряжений. По результатам эксперимента были определены коэффициенты уравнения Пэриса для арматурной стали 25Г2С, что позволит использовать их в методике предсказания развития усталостной трещины.
The variability of natural and man-made factors and the complexity of reinforced concrete calculations make the problem of estimating the service life of reinforced concrete bridges spans multifaceted and complex. Along with this, the construction of the Moscow – St. Petersburg high-speed railway has started in Russia, which makes the problem of the durability of reinforced concrete bridge spans even more actual. Fulfilling the requirement of SP 453.1325800 to ensure a service life of 100 years is currently difficult for the designer to achieve, just as there are no ways to verify compliance with this requirement. Reinforced concrete bridges under HSR conditions will be subject to significant dynamic impacts, which, together with an aggressive environment, can significantly reduce the service life of the structure. This article discusses corrosion-fatigue durability as one of the aspects of the method for predicting the service life of a bridge, taking into account the dynamic load. This type of degradation of reinforced concrete is caused by the combined action of pitting corrosion of reinforcement and cyclic loading, which leads to the initiation and growth of a fatigue crack in the reinforcing bar.Methods of calculating the time of crack growth in reinforcement up to the critical value are analysed, Paris law is highlighted as widely used in fracture mechanics. The problem of applying Paris law lies in the empirically determined material coefficients. Literature analysis shown that coefficients can depend not only from type of material but from specific alloy as well. The task was set to conduct an experiment to determine the coefficients of Paris's law for reinforcing steel grade 25G2S, which is widely used in bridge superstructure. The test was carried out using a vibrating machine and reinforcement samples with an initial stress concentrator. Based on the results of the experiment, the coefficients of the Paris equation were determined for reinforcing steel 25G2S, which will make it possible to use them in the methodology for predicting the development of fatigue cracks.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.