Дмитрий Александрович Шестовицкий, доцент кафедры «Мосты», кандидат технических наук
Санкт-Петербург, Россия
Dmitriy A. Shestovitskiy, Associate Professor of the Bridges Department, Candidate of Engineering
Валерий Николаевич Мячин, генеральный директор, доктор технических наук, профессор
Санкт-Петербург, Россия
Valeriy N. Myachin, General Director, Doctor of Engineering, Professor
Дмитрий Андреевич Ярошутин, генеральный директор
Санкт-Петербург, Россия
Dmitriy A. Yaroshutin, General Director
Андрей Борисович Зорин, главный специалист
Санкт-Петербург, Россия
Andrey B. Zorin, Principal Specialist
В статье обозначена проблема директивного назначения сроков службы мостов в действующих нормативных документах при отсутствии механизмов расчета и обоснования данных сроков для конкретного сооружения с учетом условий его эксплуатации. Срок службы является одной из определяющих характеристик, ответственных за основные параметры мостового сооружения. Перечислены существующие перспективные подходы, которые могут быть применены для прогнозирования долговечности мостов, а также указаны основные дефекты, которые часто встречаются при обследовании железобетонных автодорожных мостов. В данном исследовании предлагается методика определения срока службы железобетонной плиты проезжей части балочного пролетного строения, основанная на описании механизмов деградации защитного слоя и кинетики протекания коррозионных процессов. Период деградации защитного слоя описывается двумя процессами, идущими параллельно: карбонизацией бетона, а также проникновением и накоплением до критического значения хлоридов. В основе описания данных процессов лежат фундаментальные законы аналитической теории диффузии А. Фика. Модель изменения таких климатических параметров, как температура и влажность окружающей среды, предлагается представлять в виде синусоидальной функции. Предложена кусочно-линейная функция изменения поверхностной концентрации хлоридов во времени, имитирующая резкое возрастание концентрации в зимний период от обработки проезжей части автодорожных мостов противогололедными материалами. Представлен стохастический подход, позволяющий учитывать случайный характер исходных параметров, в основе которого лежит метод Монте-Карло. Выполнен расчет в соответствии со стохастической моделью железобетонного балочного пролетного строения моста, по результатам которого получены гистограммы распределения основных периодов срока службы, а также построены интегральные функции распределения.
The article outlines the problem of directive assignment of the bridges service life in the current regulatory documents, in the absence of mechanisms for calculating and justifying these terms for a particular structure taking into account the conditions of its operation. The service life is one of the defining characteristics responsible for the main parameters of the bridge structure. The existing promising approaches that can be used to predict the durability of bridges are listed, as well as the main defects that are often encountered when examining reinforced concrete road bridges. This study proposes a method for determining the service life of a reinforced concrete slab of a carriageway of a beam span, based on the description of the mechanisms of degradation of the protective layer and the kinetics of corrosion processes. The period of degradation of the protective layer is described by two processes running in parallel: the carbonization of concrete, as well as the penetration and accumulation of chlorides to a critical value. The description of these processes is based on the fundamental laws of the Fick's laws of diffusion. The model of changes in such climatic parameters as ambient temperature and humidity is proposed to be represented as a sinusoidal function. A piecewise linear function of the change in the surface concentration of chlorides over time is proposed, simulating a sharp increase in the concentration in the winter period from the treatment of the carriageway of road bridges with anti-icing materials. A stochastic approach is presented that makes it possible to take into account the random nature of the initial parameters, which is based on the Monte Carlo method. The calculation was carried out in accordance with the stochastic model of the reinforced concrete beam superstructure of the bridge. Based on the calculation results, distribution histograms of the main service life periods were obtained, and integral distribution functions were constructed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.