Пояснительная записка (Анализ причин преждевременного снижения несущей способности железобетонных опор контактной сети в условиях резкоконтинентального климата), страница 5
Описание файла
Файл "Пояснительная записка" внутри архива находится в следующих папках: Анализ причин преждевременного снижения несущей способности железобетонных опор контактной сети в условиях резкоконтинентального климата, Чебыкин, диплом. Документ из архива "Анализ причин преждевременного снижения несущей способности железобетонных опор контактной сети в условиях резкоконтинентального климата", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "дипломы и вкр" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве ДВГУПС. Не смотря на прямую связь этого архива с ДВГУПС, его также можно найти и в других разделах. .
Онлайн просмотр документа "Пояснительная записка"
Текст 5 страницы из документа "Пояснительная записка"
а) F150 – для районов с расчетной температурой окружающей среды до – 40 °С включительно;
б) F200 – для районов с расчетной температурой окружающей среды от – 40 °С до – 55 °С.
Марка бетона по водонепроницаемости должна соответствовать марке W8.
Как известно, центрифугированный бетон представляет собой очень плотный материал, весь воздух из которого удаляется в процессе центрифугирования. С другой стороны, этот бетон отличается высокой неоднородностью по толщине стенки центрифугированного элемента. Даже при оптимально подобранном составе в лабораторных условиях по толщине стенки указанного элемента образуется несколько слоев, отличающихся своим составом и плотностью. Проведенные обследования опор заводом-изготовителем показали резкое расслоение бетона, особенно в комле опоры и на две части: бетонную (наружную) и растворную (внутреннюю). Вследствие перераспределения растворной составляющей в процессе центрифугирования толщина растворного слоя в нижней части опоры нередко составляет 40...50 % от общей толщины стенки.
В процессе эксплуатации наружный и внутренний слои бетона оказываются в различном влажностном состоянии. Причем, во внутреннем слое содержится влаги в несколько раз больше, чем в наружном. В этих условиях при замораживании бетона слои испытывают различные деформации [8, 9]. В результате, в наружных слоях появляются растягивающие напряжения, а во внутренних – сжимающие. При определенной разности деформаций, возникающие во внешнем слое растягивающие напряжения, превышают прочность бетона на разрыв, что должно привести к образованию продольных трещин.
Исследования, проведенные ВНИИЖТом, по определению влияния многократного замораживания и оттаивания на изделия замкнутого сечения показали:
– центрифугированный бетон при своей высокой плотности и неоднородности является неморозостойким;
– нарушение технологии изготовления, приводящее к большему расслоению бетонных смесей, снижает морозостойкость и приводит к появлению продольных трещин при попеременном замораживании и оттаивании.
-
Методика определения времени исчерпания ресурса опор контактной сети по морозостойкости бетона
В соответствии с различными концепциями [8-10] по обоснованию необходимой морозостойкости бетона в опорах, нормирование этого показателя (марки бетона по морозостойкости обозначим – Mрз) вычислим по формуле:
, (3.1)
где 
– условия среды, характеризуемые числом стандартных циклов замораживания-оттаивания в год; 
– коэффициент однородности бетона по морозостойкости, назначаемый в зависимости от уровня надежности.
Прогнозирование минимального ресурса по морозостойкости бетона определим по формуле:
, (3.2)
Перейдя к оценке времени исчерпания ресурса опор по морозостойкости бетона, получим:
, (3.3)
где 
– нормируемая морозостойкость бетона для опор контактной сети; 
– нормируемый срок службы опор в годах; 
– срок исчерпания ресурса опор по морозостойкости бетона в годах; – коэффициент однородности бетона по морозостойкости, назначаемый в зависимости от уровня надежности; 
– среднее число стандартных циклов замораживания-оттаивания бетона, реализуемое в год в рассматриваемых природных условиях.
Среднее число стандартных циклов замораживания-оттаивания бетона вычислим по формуле:
, (3.4)
где 
- среднее число природных циклов замораживания-оттаивания бетона в год; 
- система коэффициентов, учитывающих эквивалентность перехода от природных циклов замораживания-оттаивания бетона к стандартным в зависимости от температурных условий реализации природных циклов и атмосферной влажности бетона.
Для наглядности изменения исчерпания ресурса железобетонных опор контактной сети на рисунке 3.5 представлен график в зависимости от морозостойкости бетона.
Рисунок 3.5 – Изменение исчерпания ресурса железобетонных опор контактной сети в зависимости от морозостойкости бетона
Большое количество дефектных опор стало возможным связи с тем, что порядка 40 % опор подвергаются повторной выправке каждые 3-4 года, что неизбежно ведет к механическим повреждениям, и как следствие к снижению несущей способности. Повторная выправка опор происходит по причине недостаточного защемления опор с полевой стороны, находящихся на высоких насыпях и подверженных давлению железнодорожного полотна, а также в места прохождения земляного полотна в пучинистых местах.
Все рассмотренные факторы оказывают негативное влияние на опору контактной сети, значительно снижая её несущую способность.
В связи с наметившейся в последнее время интенсификацией грузового и пассажирского движения, введением тяжеловесных поездов и скоростного движения производится реконструкция электрифицированных участков железных дорог. Необходимым является оценка действующих изгибающих моментов на стойки опор, а также запаса несущей способности.
-
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ВИДОВ ДЕФЕКТОВ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ
Опоры и их фундаменты в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям и естественному старению, приводящих к образованию в них дефектов и повреждений, вызывающих снижение несущей способности и долговечности конструкций [2].
Перечень наиболее часто встречающихся дефектов и повреждений опорных конструкций, их вид и причина образования приведены в классификации дефектов железобетонных опор и фундаментов контактной сети в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Классификация дефектов железобетонных опор контактной сети
| Индекс | Вид повреждения | Характер дефекта | Причины |
| 1Ц | Местные выколы бетона с обнажением арматуры |
| Механические повреждения. Наличие в бетоне активного заполнения с пониженной морозостойкостью |
| 2Ц | Коррозия и выветривание поверхностного слоя бетона |
| Агрессивность окружающей среды. Попеременное замораживание и оттаивание в увлажненном состоянии |
| 3Ц | Коррозионные разрушения арматуры |
| Нарушения пассивности арматуры в бетоне |
| 4Ц | Электрокоррозионные разрушения арматуры в подземной части |
| Стекания тока с арматуры при нарушении средств защиты |
| 5Ц | Продольные трещины в зоне крепления консоли в фундаментной и в фундаментной части опор |
| Ограничения температурно-влажностных деформаций бетона в результате замкнутости сечения. Попеременной замораживание и оттаивания бетона |
Окончание таблицы 4.1
| 6Ц | Поперечные и наклонные трещины |
| Временная перегрузка опоры в процессе монтажа. Меньшая мощность опоры. Чем это требуется по действующим на нее нагрузкам |
| 7Ц | Сетка трещин на поверхности опоры |
| Повышенная усадка. Чрезмерное обжатие бетона усилием предварительного напряжения арматуры, воздействие внутренних напряжений при замораживании и оттаивании бетона |
| 8Ц | Отслаивание бетона и короткие вертикальные трещины в зоне заделки опоры в стакан фундамент |
| Давление продуктов коррозии арматуры при электрокоррозии |
Опоры и фундаменты по состоянию в зависимости от вида дефектов, размеров повреждений подразделяются на остродефектные и дефектные.
Остодефектные опоры и фундаменты – конструкции, состояние которых представляет угрозу безопасности движения поездов из-за возможного их разрушения, происходящего вследствие потери этими конструкциями несущей способности.
Дефектные опоры и фундаменты – конструкции, у которых произошло снижение несущей способности. Однако остаточное значение ее достаточно для восприятия действующих на них нагрузок.
К остродефектным опорам относят конструкции, имеющие дефекты и повреждения, размер которых превышает значения указанные в таблице 4.2. При этом особое внимание должно уделяться опорам, имеющим:
– электрокоррозионные и коррозионные повреждения арматуры (дефекты 3Ц, 4Ц);
– сетку трещин в сжатой зоне сечения на поверхности опор (дефект 7Ц);
– отслаивание бетона от арматуры и короткие вертикальные трещины в зоне заделки опоры в фундаменте или грунт (дефект 8Ц);
– продольные и поперечные трещины в подземной части (дефект 6Ц).
К дефектным относятся опоры с предварительно-напряженной арматурой и опоры с обычным (без предварительного напряжения) армированием, количество и размер повреждений и дефектов в которых не превышают значений, указанных в таблице 4.2.
При наличии в опорах или фундаментах нескольких видов повреждений и дефектов, расположенных между собой на расстоянии 0,5 м, степень дефектности определяется по наиболее опасному повреждению или дефекту. При наличии в опорах или фундаментах нескольких видов повреждений или дефектов, расположенных между собой на расстоянии менее 0,5 м, такие конструкции считаются остродефектными.
Номера остродефектных опор должны в суточный срок передаваться начальнику дистанции электроснабжения и начальникам районов контактной сети.
Опоры и фундаменты по состоянию в зависимости от вида дефектов, размеров повреждений подразделяются на остродефектные и дефектные.
Остодефектные опоры и фундаменты – конструкции, состояние которых представляет угрозу безопасности движения поездов из-за возможного их разрушения, происходящего вследствие потери этими конструкциями несущей способности.
Дефектные опоры и фундаменты – конструкции, у которых произошло снижение несущей способности. Однако остаточное значение ее достаточно для восприятия действующих на них нагрузок.
К остродефектным опорам относят конструкции, имеющие дефекты и повреждения, размер которых превышает значения, указанные в таблице 4.2. При этом особое внимание должно уделяться опорам, имеющим:
– электрокоррозионные и коррозионные повреждения арматуры (дефекты 3Ц, 4Ц);
– сетку трещин в сжатой зоне сечения на поверхности опор (дефект 7Ц);
– отслаивание бетона от арматуры и короткие вертикальные трещины в зоне заделки опоры в фундаменте или грунт (дефект 8Ц);
– продольные и поперечные трещины в подземной части (дефект 6Ц).
К дефектным относятся опоры с предварительно-напряженной арматурой и опоры с обычным (без предварительного напряжения) армированием, количество и размер повреждений и дефектов в которых не превышают значений, указанных в таблице 4.2.
При наличии в опорах или фундаментах нескольких видов повреждений и дефектов, расположенных между собой на расстоянии 0,5 м, степень дефектности определяется по наиболее опасному повреждению или дефекту. При наличии в опорах или фундаментах нескольких видов повреждений или дефектов, расположенных между собой на расстоянии менее 0,5 м, такие конструкции считаются остродефектными.
Номера остродефектных опор должны в суточный срок передаваться начальнику дистанции электроснабжения и начальникам районов контактной сети.
Таблица 4.2 – Предельно допустимые размеры повреждений центрифугированных опор
| Индекс | Вид и место расположения по высоте опор | Характеристика | Допустимые размеры повреждений в опорах | |
| С напряженной арматурой | С ненапряженной арматурой и со смешанным армированием | |||
| 1Ц | Местные выколы бетона – в надземной части с оголением арматуры – в подземной части | Ширина выкола (в % от длины окружности опоры) | 5% Не допускается с оголением арматуры | 10% Допускается с оголением двух стержней в сжатой зоне на высоту 0,3м |
| 2Ц | Коррозия и выветривание поверхности слоя бетона в надземной части | Толщина корродирован-ного слоя | 5 мм | 10 мм |
Окончание таблицы 4.2
| 3Ц | Электрохимическая коррозия арматуры – в надземной части – ниже условного обреза фундамента | Число поврежденных коррозии стержней | 2 Не допускается | 2 Не допускается | ||
| 4Ц | Электрокоррозионное разрушение арматуры и бетона в подземной части или в зоне стакана фундамента | Появление продуктов коррозии, трещин в бетоне | Не допускается | |||
| 5Ц | Продольные трещины в зоне крепления консоли | Число трещин в одном поперечном сечении | Три трещины раскрытием от 0,2 до 0,3 мм | |||
| Между пятой консоли и условным обрезом фундамента | По три трещины раскрытием до 1,5 мм | По три трещины раскрытием до 0,3 мм | ||||
| В подземной части | Не допускается | |||||
| 6Ц | Поперечные трещины – в надземной части – в подземной части | Ширина раскрытия | 0,2 мм Не допускается | 0,5 мм 0,3 мм | ||
| 7Ц | Сетка трещин на поверхности опоры в надземной части в сжатой зоне | Ширина раскрытия | Не допускается | 0,5 мм | ||
| 8Ц | Отслаивание бетона и короткие вертикальные трещины в зоне заделки опоры в стакан | электрокоррозия арматуры | Не допускается | |||
Образование дефектов на теле железобетонной опоры контактной сети негативно влияет на несущую способность конструкции. Изгибающий момент стойки с дефектами снижается и может принять значение меньшее чем, требуется в эксплуатации, что может вызвать разрушение опоры контактной сети. Поэтому необходимо контролировать состояние опор контактной сети, а также соблюдать рекомендации по предотвращению дальнейшего роста дефектов и снижения несущей способности.
