Испытания и некоторые особенности проектирования мостов
Любой мост перед началом постоянной эксплуатации проходит испытания.
Испытанию предшествует обследование моста, целью которого является выявление строительных дефектов и недоделок, которые перед испытанием нужно исправить. А потом начитаются сами испытания. Они проходят примерно так - подбирается и устанавливается на мост испытательная нагрузка, представляющая собой примерно 70-80% от нагрузки, на которую рассчитан мост. Снимаются контрольные показания приборов - прогибы конструкции и напряжения, которые затем сопоставляются с теоретическими значениями, полученными расчётным путем.
В виде нагрузки для автодорожных мостов используются гружёные КамАЗы, для железнодорожных - локомотив и вагоны, для метромостов - составы метро, гружёные, вместо пассажиров, чугунными чушками.
Испытания бывают статическими и динамическими - при статических, как следует из названия, нагрузка стоит на мосту без движения, а при динамических проверяется работа сооружения при движении нагрузки, причём с "препятствиями". Например, поезд метро или обычный железнодорожный состав разгоняется и тормозит, а КамАЗ на скоростях 20, 40 и 60 км/ч разгоняется, проезжает по уложенной на асфальте доске и затем максимально резко тормозит. С помощью динамических испытаний замеряются колебания конструкции. По окончании испытаний составляется акт, а потом пишется технический отчёт. А вскоре после испытаний по новому мосту открывается движение.
Вот испытания моста через Иртыш в Ханты-Мансийске - статические:
...и динамические:
Испытания одного из мостов в окрестностях Сочи:
Разумеется, может возникнуть вопрос - что же будет, если испытания покажут результаты, от которых всем захочется с этого моста спрыгнуть?
Как показывает практика, такого практически никогда не происходит. Во-первых, качество строительства и заводского изготовления мостов у нас, к счастью, хорошее и контроль на всех этапах очень строгий. Во-вторых, как я уже говорил, испытаниям обязательно предшествуют обследование моста и устранение строительных недоделок. Что касается проектирования, то оно осуществляется строго специализированными организациями, все расчёты делаются, как правило, параллельно двумя-тремя людьми, конструирование также проходит трёх-четырёхкратный контроль. Главный инженер проекта несёт за мост уголовную ответственность, остальные участники проекта - административную.
Ну и ещё один момент - на всех этапах проектирования и расчётов в конструкцию закладываются очень серьёзные запасы - коэффициенты надёжности по наргузке, по материалу, коэффициенты условий работы и т.д. Скажем, при расчёте моста к временной нагрузке от автотранспорта добавляется коэффициент 1,1, а при учёте постоянной нагрузки от асфальтобетона - коэффициент 1,5 (т.е. в полтора раза). Есть и ещё десятки всяких разных коэффициентов. Таким образом, в реальности каждый мост обладает как минимум двукратным запасом прочности относительно той нагрузки, на которую он рассчитан.
Ну а если испытания показывают какие-то неудовлетворительные результаты, то это очень серьёзная и внештатная ситуация, которая решается в оперативном порядке. Но, к счастью, это бывает крайне и крайне редко. А случай, чтобы испытания привели к обрушению конструкции, в нашей стране произошёл лишь однажды - в 80-х годах при испытании небольшого мостика в Риге. Если не ошибаюсь, причиной стали грубые ошибки строителей и вдобавок самих испытателей, загнавших на мост нагрузку, на которую он никак не был рассчитан. Тогда несколько человек погибло. Но это вопиющее исключение - как правило, при испытаниях мостов не возникает каких-либо проблем.
Вообще, все мосты рассчитываются на строго определённые временные нагрузки, определённые законодательно действующими строительными нормами и правилами. Практически все автомобильные мосты рассчитаны на временные нагрузки А11 и НК80 (с недавнего времени - А14 и НК100). А11 - это, если очень грубо, стоящий на полосе движения непрерывный поток машин погонным весом 1,1 тонн/пог.м плюс несколько двухосных машин с усилием 11 тонн на ось. НК80 - это нагрузка, грубо говоря, соответствующая проезду по оси моста в одиночном и контролируемом порядке негабаритного армейского тягача, типа того, что таскает ракеты и прочее вооружение.
Аналогичным образом регламентированы нагрузки от железнодорожного транспорта - например, практически все железнодорожные мосты нашей страны рассчитываются на железнодорожную нагрузку С14. Хотя бывают и исключения - например, мосты железнодорожной линии Адлер - Красная Поляна, которая будет построена к Олимпиаде 2014, проектируются сейчас под чуть меньшую нагрузку - С11. Такое решение было принято, поскольку там будет осуществляться только пассажирское движение, и, скажем, составы из 100 цистерн, гружёных по горлышко нефтью, в высокогорный горнолыжно-климатический курорт ездить не будут.
Существуют также специальные нагрузки от поездов метро (на которые, например, рассчитан метромост в Митино), трамваев и др. Есть и ещё одна группа временных нагрузок - т.н. прочие временные нагрузки и воздействия: нагрузки от ветра, от землетрясений (так, скажем, мосты в горах, и, например, в том же Сочи проектируются из расчёта возможности 9-бального землетрясения), есть нагрузки от температурно-климатических воздействий, от навала судов, от воздействия льда на опоры и др...
