Илья Игоревич Овчинников - доктор технических наук, доцент, советник РААСН, академик РАТ, академик РИА, заведующий базовой кафедрой АО «Мостострой-11»; профессор кафедры «Автомобильные дороги, мосты и транспортные сооружения»; профессор кафедры «Транспортное строительство »
Тюмень
Уфа
Саратов
Ilya I. Ovchinnikov - Doctor of Engineering, Associate Professor, Adviser to the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Academician of the Russian Academy of Transport, Academician of the Russian Academy of Engineering, Head of the Basic Department of Mostostroy-11; Professor of the Highways, Bridges, and Transport Structures Department; Professor of the Transport infrastructure construction Department
Tyumen
Ufa
Игорь Георгиевич Овчинников - доктор технических наук, профессор, академик РАТ, академик РИА, профессор базовой кафедры АО «Мостострой-11»; профессор кафедры «Автомобильные дороги, мосты и транспортные сооружения»
Тюмень
Уфа
Igor G. Ovchinnikov - Doctor of Engineering, Professor, Academician of the Russian Academy of Transport, Russian Academy of Architecture, Professor of the Basic Department of Mostostroy-11; Professor of the Highways, Bridges, and Transport Structures Department
Tyumen
Ufa
В статье рассматривается проблема интеграции концепции живучести в методологию экологически рационального проектирования мостовых сооружений. Существующие подходы к устойчивому развитию в мостостроении фокусируются на экономических и экологических аспектах штатной эксплуатации, практически не учитывая риски запроектных воздействий и прогрессирующего разрушения. Аварии, даже локальные, могут свести на нет экологические преимущества проекта и потребовать колоссальных затрат на ликвидацию последствий. На основе обобщения работ А. В. Перельмутера, А. Г. Тамразяна и анализа статистики аварий мостов предложены количественные критерии оценки живучести. Коэффициент живучести Kжив определяется как отношение несущей способности поврежденной конструкции к расчетному усилию при отказе одного или нескольких элементов. Показатель экологического риска Rэк учитывает вероятность запроектного воздействия, условные вероятности повреждения и прогрессирующего разрушения, а также отношение стоимости ликвидации последствий к стоимости строительства. Представлен алгоритм проектирования мостовых сооружений с учетом требований живучести, включающий идентификацию уязвимых элементов, анализ сценариев локального отказа и проверку коэффициента живучести. Обоснованы зоны ответственности элементов: опорных частей, пилонов, вант, подвесок, пролетных строений. Рекомендуемые значения коэффициента живучести составляют от 1,0 для второстепенных элементов до 1,3 для пилонов. Рассмотрены две концепции «идеального» мостового сооружения, объединяющие долговечность, ремонтопригодность и живучесть. Обеспечение живучести является необходимым условием подлинной устойчивости транспортной инфраструктуры. Сделан вывод о необходимости учета сценариев запроектных воздействий при оценке жизненного цикла сооружений. Разработка численных методов реализации предложенных критериев и их верификация на конкретных типах мостовых конструкций составляют цель дальнейших исследований.
This article examines the problem of integrating the concept of survivability into the methodology of sustainable design of bridge structures. Existing approaches to sustainable development in bridge construction focus on the economic and environmental aspects of normal operation, with little consideration of the risks of beyond-design-basis impacts and progressive deterioration. Accidents, even local ones, can negate the environmental benefits of a project and require enormous remediation costs. Based on a summary of the works of A. V. Based on the work of Perelmuter, A. G. Tamrazyan, and an analysis of bridge failure statistics, quantitative criteria for assessing survivability are proposed. The survivability coefficient Kv is defined as the ratio of the bearing capacity of the damaged structure to the estimated force in the event of failure of one or more elements. The environmental risk indicator Reco takes into account the probability of beyond-design impact, the conditional probabilities of damage and progressive destruction, and the ratio of the cost of mitigation of the consequences to the cost of construction. An algorithm for designing bridge structures taking into account survivability requirements is presented, including the identification of vulnerable elements, an analysis of local failure scenarios, and a verification of the survivability coefficient. The areas of responsibility of the following elements are substantiated: bearing parts, pylons, cables, suspensions, and superstructures. The recommended values of the survivability coefficient range from 1.0 for secondary elements to 1.3 for pylons. Two concepts of an “ideal” bridge structure are considered, combining durability, maintainability, and survivability. Ensuring survivability is a prerequisite for the true sustainability of transport infrastructure. A conclusion is drawn on the need to take beyond-design impact scenarios into account when assessing the life cycle of structures. The development of numerical methods for implementing the proposed criteria and their verification on specific types of bridge structures are the goals of further research.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.