Опоры мостов из колонн коробчатого сечения

Когда слышишь про коробчатые колонны для мостовых опор, первое, что приходит в голову — это якобы 'универсальное решение'. Но на практике именно здесь кроется главный подвох: многие проектировщики до сих пор путают устойчивость сечения с реальной работой конструкции в грунтах. Я вот на своем опыте в ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг не раз сталкивался, когда заказчики присылали расчёты, где не учтена локальная устойчивость стенки при переменных нагрузках. Особенно для мостов в сейсмичных районах — тут любая экономия на толщине стали выходит боком.

Почему коробчатое сечение — это не просто 'жесткая труба'

Если брать наши проекты, например, эстакаду в промышленной зоне под Сианем, то там изначально заложили колонны 1200×800 мм. Но при детальном расчёте выяснилось: при ветровых порывах свыше 25 м/с возникает крутильный резонанс. Пришлось усиливать рёбрами жёсткости каждые 1.2 метра — и это только потому, что в исходных ТУ не учли розу ветров для конкретной местности.

Кстати, о ребрах — их расстановка это отдельная наука. Я как-то видел, как на другом объекте сделали симметричные диафрагмы через 2 метра, а в итоге в местах стыков с оголовком пошли трещины. Оказалось, проблема в жёсткости примыканий: когда коробчатые колонны работают на сжатие с изгибом, самые критические зоны — это не середина, а участки в 0.7L от основания. Мы сейчас в Шэньси Чжисинь Тяньхун для мостовых опор всегда закладываем переменный шаг рёбер — у основания чаще, к верху реже.

И ещё по материалам: многие до сих пор используют Ст3 для всего сечения. Но для колонн коробчатого сечения в агрессивных средах (например, у мостов через солёные озёра) мы перешли на 09Г2С-12. Да, дороже на 15-20%, но после инцидента с коррозией на трассе G30, когда за 4 года стенки местами истончились на 3 мм, считаю это оправданным.

Монтажные узлы — где чаще всего ошибаются

Самое слабое место — это стык колонны с фундаментным стаканом. Помню, на одном из объектов в провинции Ганьсу проектом предусмотрели жёсткую заделку на анкерах диаметром 36 мм. Но при монтаже выяснилось, что бетон фундамента не набрал прочность — анкеры начали 'играть'. Пришлось срочно делать обетонирование с торкретированием. С тех пор мы в ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг всегда выезжаем на замер прочности бетона перед установкой опор мостов.

Ещё нюанс — температурные швы. Для коробчатых сечений выше 20 метров обязательно делать компенсаторы в местах примыкания к пролётным строениям. Как-то раз на мосту через Вэйхэ проектировщики забыли про это, и после первой же зимы в плитах проезжей части пошли трещины. Хорошо, заметили до сдачи объекта.

Кстати, про сварку: для толщин стенки свыше 40 мм мы применяем строго многослойную сварку с подогревом. Особенно для мостов в районе Янлина — там перепады температур до 50 градусов в год, и если сварные швы сделать без термообработки, усталостные трещины гарантированы.

Расчётные модели и полевые наблюдения

В теории все считают по СНиП, но на практике нагрузки часто оказываются сложнее. Например, для мостов с раздельными проезжими частями вибрации от соседних полос могут создавать знакопеременные воздействия. Мы на объекте в Баоцзи устанавливали датчики на опоры из колонн коробчатого сечения — оказалось, что динамические коэффициенты надо увеличивать на 12-15% против нормативных.

Ещё важный момент — учет реальных допусков при монтаже. По проекту отклонение по вертикали не более 1/1000, но когда монтируешь секции высотой 15 метров, даже 10-15 мм перекоса могут изменить расчётную схему. Поэтому мы всегда делаем промеры геодезистом после каждой установленной секции.

Кстати, про контроль: мы ввели обязательное УЗК всех продольных швов на участках до 1.5 метров от краёв. Обнаружили, что именно в этих зонах чаще всего появляются непровары — видимо, из-за остаточных напряжений после кантования.

Транспортировка и логистика — то, о чем молчат учебники

При перевозке секций длиной более 12 метров возникают проблемы с динамическими нагрузками. Однажды везли колонны для моста через Хуанхэ — и из-за вибраций в дороге появились микродеформации поясов. Теперь для особо ответственных объектов используем транспортные распорки, которые снимаем только после установки.

Наша компания с производства в районе Янлин часто везёт конструкции по трассам с ограничением 3.5 метра по ширине. Приходится разрабатывать специальные маршруты — например, через ночные перевозки с сопровождением. Адрес наш на улице Вэйхуэй, 15 хоть и имеет хорошую транспортную доступность, но с негабаритными грузами всегда сложности.

Кстати, про складирование: коробчатые сечения нельзя укладывать плашмя — только на ребро, иначе возможно местное погибание стенок. У нас на площадке для этого сделаны специальные ложементы с шагом 4 метра.

Ремонтные случаи и усиление

Самый показательный пример — мост в промышленной зоне Сианя, где через 7 лет эксплуатации обнаружили усталостные трещины в зоне примыкания диафрагм. Причина — вибрации от тяжёлой техники. Пришлось усиливать накладными листами с предварительным натяжением.

Для антикоррозионной защиты мы перешли на систему 'цинк-эпоксид-полиуретан'. Особенно для мостовых опор в условиях влажного климата. После обработки на нашем производстве в Шэньси Чжисинь Тяньхун конструкции служат без ремонта до 15 лет.

И ещё из практики: при реконструкции старых мостов часто сталкиваемся с тем, что существующие колонны коробчатого сечения не соответствуют современным нагрузкам. В таких случаях либо делаем наружное армирование углеволокном, либо устанавливаем дополнительные распорки — зависит от результатов инструментального обследования.

Выводы, которые не найдешь в нормативной литературе

Главный урок — никогда не доверять типовым решениям слепо. Каждый мост уникален, и для опор из колонн коробчатого сечения особенно важны местные условия: ветровые режимы, сейсмика, агрессивность среды.

Мы в ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг теперь всегда делаем пробные расчёты по трём разным схемам: упругое закрепление, жёсткая заделка и комбинированная модель. Да, это дольше, но зато потом не приходится переделывать.

И последнее: самая частая ошибка — экономия на мониторинге уже построенных объектов. Хотя бы раз в два года нужно делать полный осмотр с измерением реальных напряжений. Только так можно вовремя заметить проблемы и избежать капитального ремонта. Как показывает практика, лучше потратить 5% от стоимости конструкции на диагностику, чем потом 50% на восстановление.