Блог

Aug 03, 2023

Мосты

Мост М4 через реку Аск в Ньюпорте, Южный Уэльс, на первый взгляд ничем не примечателен, чего нельзя сказать о работах, проводимых по его ремонту. Мост длиной 143 метра.

Мост М4 через реку Аск в Ньюпорте, Южный Уэльс, на первый взгляд ничем не примечателен, чего нельзя сказать о работах, проводимых по его ремонту.

Мост представляет собой пятипролетную железобетонную конструкцию длиной 143 метра. Построенный в 1960-х годах, его внешний вид типичен для той эпохи, что противоречит его роли одного из самых важных мостов в Уэльсе.

Мост находится на главной магистрали, ведущей в Кардифф, на автомагистрали М4. Закрытие его на любой срок было бы политическим самоубийством и создало бы неисчислимый хаос в окружающей местной дорожной сети.

речной уск WP 002531

Двухэтажный мост через реку Уск.

Поэтому, когда были обнаружены проблемы с его структурой, консультантам WSP и главному подрядчику Costain потребовалось новаторское мышление, поскольку они стремились найти способ остановить ущерб.

Проблема заключалась в упорных петлях моста, запатентованном продукте, разработанном консультантом Sir Owen Williams & Partners. Суставы располагались в точках контрафлексуры – точках, где моменты равны нулю. Соединения были разработаны таким образом, чтобы позволить палубе сгибаться и изгибаться, одновременно выдерживая как тягу, так и сдвиг.

Для этого при постройке моста в верхней и нижней части настила были вырезаны прорези шириной 40 мм и глубиной 430 мм, оставив посередине тонкую полосу бетона толщиной 430 мм. Чтобы выдержать сдвиг и тягу, эта полоса была затем усилена ножничными стержнями диаметром 32 мм: двумя парами по шесть штук поперек стыка – три сверху, три снизу – с тремя горизонтальными прямыми стержнями, проходящими через центр. Теоретически, когда палуба прогибалась и провисала, движение компенсировалось зазором.

Но из-за плохой конструкции щель местами была недостаточно широкой, и при изгибе настила бетон сверху и снизу раздавливался силой сжатия двух сближающихся сторон. Это, в свою очередь, расслоило бетон в плоскости арматуры.

Когда настил прогибался, бетон сверху и снизу раздавливался силой сжатия двух сторон, сближающихся.

В результате обнажение этой арматуры не только сделало ее открытой для элементов и деградации, но, что более важно, это означало, что она не удерживалась надежно на месте бетоном, что делало ее уязвимой к выдергиванию и делало соединение вероятным выходом из строя в будущем. .

Анализ чувствительности к необходимой длине анкерного соединения был проведен инженерами WSP. Было установлено, что в худшем случае несущая способность опорных балок конической палубы, которые проходят между опорами, быстро падает после достижения критической длины.

«В ходе анализа мы рассмотрели, что происходит, когда вы теряете укрытие или крепление к этой арматуре», — говорит старший инженер WSP по гражданскому, структурному и наземному проектированию Ричард Оуэн. «Мы обнаружили, что из-за потери крепления произойдет разрушение при сдвиге в задней части детали упорного шарнира.

Новый анкерный блок и подвески для сухожилий.jpg

Новый анкерный блок и подвески для сухожилий.

«По сути, хотя упорный шарнир сам по себе прочный, а армирование балки довольно прочное, нас беспокоит интерфейс между ними».

Поскольку этот порог еще не достигнут, правительство Уэльса решило принять меры, чтобы предотвратить обрушение моста в будущем.

Но восстановление суставов повлекло за собой целый ряд новых проблем.

Частично проблема возникла из-за уникальной формы моста. В Англии насчитывается около 100 опорных шарнирных мостов, а в Уэльсе — 15, и настил этих конструкций был сформирован из плоской плиты с равномерно распределенной по ширине арматурой для стыков. В этом случае плита настила проходит между коническими балками, которые проходят между опорами, поэтому ширина шарниров была ограничена шириной балки.

Река Уск Шарнир Арматура Перспективный вид

Компьютерное изображение усиления шарнира

Чтобы правильно отремонтировать стык моста Уск, пришлось удалить и восстановить бетон вокруг поврежденного участка, но это поставило бы под угрозу прочность стыка и без дополнительной поддержки привело бы к обрушению моста.