2024 spalio 7 d. pirmadienis, 23:08
Reklama  |  facebook

Gelžbetonio tiltų ir viadukų defektai ir dinaminės elgsenos ypatumai

2021-03-18 07:18
Šiuo metu Lietuvoje yra eksploatuojama maždaug 4000 tiltų ir viadukų, kurių bendras ilgis siekia apie 93 km. Didžioji dauguma jų jungia automobilinius kelius ir tik maždaug 14% tiltų yra pastatytų geležinkelio transportui. Gelžbetonio tiltai sudaro maždaug 95% visų Lietuvos tiltų.
nuotrauka
Nuotraukų koliažas


Minimos įmonės
Kauno technologijos universitetas (KTU),
VILNIUS TECH / Vilniaus Gedimino technikos universitetas,
Kelių ir transporto tyrimo institutas, VŠĮ

Skirtingai nei metalinių tiltų, gelžbetonio tiltų atsakas dinaminei, ciklinei, ilgalaikei apkrovai, ar jų kombinacijoms, yra netiesinis ir yra žymiai sudėtingiau prognozuojamas. Tai lemia kompozitinė dviejų medžiagų – betono ir armatūrinio plieno – tarpusavio elgsena, kuri priklauso išskirtinai nuo kontaktinių (sukibties) įtempių šių medžiagų sąlyčio vietoje. Priklausomai nuo kontaktinio sluoksnio, kuris gali būti vos kelių mikronų storio, standumo, betonas ir armatūra gali perimti tiltą veikiančias apkrovas pilnai kartu, iš dalies ar abu atskirai. Visuomet pageidaujamas kuo didesnis tarpusavio sąveikos atsakas.

Tačiau ilgainiui eksploatuojant gelžbetonio tiltus, netamprus betono atsakas dėl atsivėrusių plyšių, trumpalaikių plastinių, ilgalaikių susitraukimo, valkšnumo ir vibro-valkšnumo deformacijų, lemia tiltų defektus. Idealiuoju atveju šių defektų atsiradimas turėtų būti prognozuojamas teoriškai projektavimo stadijoje ar valdomas in situ.

Visgi, daugelis minėtų veiksnių reikalauja sudėtingų matematiškai teorinių modelių kūrimo ir taikymo, todėl daugeliu atvejų taikomi apytiksliai analitiniai metodai. Tai lemia prognozavimo paklaidas. Medžiagų savybių ir apkrovų kaita eksploatuojant konstrukcijas yra didelė, todėl tokioms sąlygoms esant, fizinių-mechaninių parametrų neapibrėžtis yra taip pat didelė, tad daugiausiai defektų ir pažaidų aptinkama po ilgalaikio gelžbetoninių tiltų eksploatavimo.

Šiuo metu didžiausią susirūpinimą kelia svarbiausiose Lietuvos magistralėse 1968–1983 m. statyti įtemptojo gelžbetonio rėminiai – dėžinio skerspjūvio viadukai. Tokie viadukai buvo statyti pusiausvyros principu. Surenkami gelžbetonio blokai tarpusavyje jungti epoksidiniais klijais. Pagal esamą pažaidų būklę tenka konstatuoti, kad šių viadukų būkle buvo susirūpinta gana vėlai, kuomet 1995 m., pradėjus statinius eksploatuojamų konstrukcijų bandymus, nustatyta, kad kai kurių viadukų būklė yra priešavarinė.

Nuo tada yra pradėti reguliariai stebėti visi viadukai. Todėl du kartus per metus stebimos viadukų perdangų lygmens altitudės niveliuojant, tikrinamas naujų normalinės, išilginės ir įstrižos krypties plyšių dėžinio profilio sijose atsivėrimas ar jų tolimesnis vystymasis. Gelžbetoninių tiltų defektus ir jų atsiradimo priežastis tyrė prof. Z. Kamaitis (1995, 2000, 2002, 2006), doc. V. Jokubaitis (2002, 2005).

Reikia pabrėžti, kad drastiškai padidėjusiems šiandienos transporto srautams, eksploatuojamų tiltų ir viadukų stebėjimai yra itin svarbūs šaliai ekonominiu mastu, norint tinkamai įvertinti eksploatuojamų konstrukcijų nusidėvėjimo laipsnį bei parenkant teisingus jų stiprinimo sprendimus.

Iš kairės: R. Balevičius, S. Zadlauskas ir M. Augonis  

Dažniausiai pasitaikanti gelžbetonio viadukų konstrukcinė schema parodyta (1.1. pav.). Skaičiuojamoji schema – trijų angų, šešis kartus statiškai neišsprendžiamas rėmas su lankstais kraštinėse atramose. Vienoje kraštinėje atramoje įrengtas paslankus lankstas, kitoje – nepaslankus. Rėmo sijos apačios aukštis kinta pagal kvadratinę parabolę ir ties atrama yra 170 cm aukščio, o angos viduryje – 120 cm. Skersiniame viaduko pjūvyje yra dvi dėžinio profilio sijos, tarpusavyje sujungtos monolitine gelžbetonine plokšte ir skersinėmis sijomis (diafragmomis) ties atramomis ir angos viduryje. Rėmo sijos sudarytos iš skirtingų ilgių segmentų (16–19 tonų svorio), sumontuotų pakabinamuoju būdu. Atramos suprojektuotos liaunos, kad nuo suvaržytų temperatūrinių, susitraukimo deformacijų jose nesivystytų dideli lenkimo momentai. Rėmo sijos (rygeliai) armuotos iš anksto įtemptais vielapluoščiais (gniūžtę vidutiniškai sudaro 24 aukšto stiprumo 5 mm skersmens vielos). Viduriniojo tarpatramio viduriniame pjūvyje „A“ ir „B“ sijų atramose būna maždaug 1,5 karto daugiau vienpluoščių gniūžčių nei tarpatramiuose.

2012–2015 metais tirti įtemptojo gelžbetonio viadukai turėjo tokius defektus:

• kiauri deformaciniai pjūviai virš paslankių ir nepaslankių viaduko lankstų (žr. 1.2 pav.),
• nelygi, banguota, nusidėvėjusi važiuojamoji kelio danga (žr. 1.3 pav.),
• kiauri šalitilčių deformaciniai pjūviai, neįrengta arba netinkamai įrengta vandens surinkimo ir nuvedimo sistema nuo viaduko,
• netinkamai įrengta (nesandari) hidroizoliacija ant perdangos sijų viršaus, montavimo metu nesandariai įrengtos blokų sandūros (žr. 1.4 pav.),
• pažeisti korozijos, o keliuose viadukuose ir nutrūkę sijų apatiniai vielapluoščiai (žr. 1.5 pav.),
• iš lauko ir iš vidaus pusės įstrižais plyšiais supleišėjusios sijų blokų sienutės (žr. 1.6 – 1.7 pav.),
• normaliniais plyšiais iš lauko pusės ir įstrižaisiais plyšiais supleišėję viadukų viduriniojo tarpatramio blokai.

Dėžiniuose įtemptojo gelžbetonio viadukuose itin dažnai atsiranda įstrižieji plyšiai. Jų atsiradimo priežastys ir nesandarių blokų sandūrų įtaka pleišėjimui buvo plačiai nagrinėta prof. Z. Kamaičio 1996, 2008 metais.


1.1 pav. a) išilginis pjūvis, b) skersinis pjūvis (metrais)

Galima teigti, kad normalinių plyšių atsiradimui įtemptojo gelžbetonio tiltų perdangos viduriniame pjūvyje didžiausią įtaką turi vielapluoščių korozija ir dinaminės apkrovos, kurios yra padidėjusios dėl pasikeitusių sunkiasvorių transporto priemonių srautų, kelio dangų defektų (išmuštos duobės, dangų įdubimai ir kt.). Augant transporto priemonės važiavimo per tiltą greičiui, didėja tilto dinaminis įlinkis. Kelio dangos nelygumai, priklausomai nuo jų dydžio, taip pat ženkliai prisideda prie dinaminio tilto poslinkio augimo.

Būtina pažymėti, kad paminėtų defektų vystymuisi ypač svarbus yra aplinkos poveikis. Atsivėrus kad ir nedideliems plyšiams, agresyvi aplinka ilgainiui pradeda veikti ne tik apsauginį betono sluoksnį, bet ir pasiekia armatūros strypus, todėl tiltų ar viadukų liktinis atsparis gana ženkliai pradeda mažėti. Mažėjimą taip pat lemia ciklinių apkrovų poveikis, dėl kurio pažeistų skerspjūvių sluoksniuose pradeda kauptis plastinės deformacijos.

Detaliau išnagrinėsime keletą svarbių defektų atsiradimo aspektų.

Tirti tiltai ir viadukai projektuoti pagal tuometines projektavimo normas (CH 200-62, 1962; CH 200-67, 1967), atsižvelgiant į du projektinių apkrovų tipus: H–30 ir HK–80. Projektinę H–30 apkrovą sudarė dviejose eismo juostuose išdėstytos dvi automobilių voros ir žmonių minios apkrova ant viaduko šalitilčių, o projektinė HK–80 apkrova – ratinė keturių ašių automobilinė apkrova, kurios kiekvienos ašies svoris – 20 t.

Tačiau šiandienos transporto srautai yra padidėję. Akivaizdu, kad projektuotų anuomet ir eksploatuojamų dabar tiltų ir viadukų konstrukcijos yra veikiamos perkrovų. Sunkiasvorių automobilių (miškovežiai, vilkikai ir kt.) srautai yra daug didesni ir augimas stebimas pastaruosius 20 metų, augant pervežimų skaičiui ne tik Lietuvoje, bet ir kaimyninėse šalyse. Atsiradę tiltų ir viadukų defektai rodo, kad apkrovų patikimumo (perkrovų) koeficientai, taikyti tuometinėse projektavimo normose apkrovoms ir medžiagų fiziniams-mechaniniams rodikliams susidariusios situacijos jau negelbsti.

Iš kairės: 1.2 pav. Kiauri viadukų deformaciniai pjūviai virš pirmos atramos; 1.3 pav. Nelygi, banguota, nusidėvėjusi kelio danga

Iš kairės: 1.4 pav. Nesandari blokų sandūra; 1.5 pav. Viadukuose koroduoja vielapluoščiai, dalis jų nutrūkę

Iš kairės: 1.6 pav. Atsivėrę įstrižieji plyšiai; 1.7 pav. Sijų sienutėse atsivėrę įstrižieji plyšiai

Tai turi lemiamos įtakos tiltų ir viadukų konstrukcijų tarnavimo trukmei. Padidėję transporto srautai lemia įlinkių didėjimą, o netaisomos kelių dangos iššaukia papildomą įlinkių dinaminės komponentės didėjimą, lemia laikančiųjų elementų vibracijas. Vibracijos prisideda prie neprognozuojamo naujų plyšių vystymosi, o tai, savo ruožtu, ilglaniui mažina elementų standumą.

Lietuvoje nuo 1995 m. iki 2021 m. įtemptojo gelžbetonio rėminių, dėžinio skerspjūvio viadukų plyšių pločių ir įlinkių monitoringą kasmet atliko VšĮ „Kelių ir transporto tyrimo instituto“ Tiltų tyrimų skyriaus darbuotojai. Remiantis daugiau nei 26 metus trukusių viadukų stebėjimo duomenimis, galima įvertinti viadukų įlinkių kitimo kreives per stebėjimo laikotarpį, priklausomai nuo kiekvienu viaduku pravažiuojančių sunkiasvorių transporto priemonių srautų per parą (1.8 pav.).

Nors šiuo metu Pareizgupio viadukas jau yra perstatytas, atsisakant gelžbetoninių sijų, tačiau jo įlinkio kaita nuo viaduko stebėsenos pradžios rodo, kad šis viadukas buvo vienas intensyviausiai apkrautų iki jo rekonstrukcijos. Jo įlinkių didėjimo greitis, kaip matome iš 1.8 pav., yra beveik dvigubai didesnis nei kitų, tirtų tokio tipo viadukų.

Kairėje:
1.8 pav. Viadukų įlinkių nuo jų savojo svorio kitimo kreivės per stebėjimo laikotarpį:
1) Rumšiškių,
2) Dauparų,
3) Gargždų ir
4) Pareizgupio viadukai.
Brūkšninės linijomis parodyta 1–3 viadukų įlinkių augimo aproksimacija tiesinėmis funkcijomis, parenkant jas mažiausių kvadratų metodu (R2 = 0,94-0,97)


Iš 1.8 pav. matyti, kad viadukų įlinkiai iš esmės monotoniškai didėja (brūkšninės linijos) juos eksploatuojant, todėl analizuojant viadukų būklę ar projektuojant naujus, į tai ypač svarbu atsižvelgti. Srautų augimo tendencijos, ekstrapoliuojant jų mastą į ateitį, taip pat turi būti vertinamos ir projektuojant, ir rengiant stiprinimo projektus.

Pagal tiltų (viadukų) įlinkių stebėsenos statistinius rezultatus galima prognozuoti likusią laiko resurso dalį juos eksploatuoti. Jeigu tam tikrą tilto eksploatacinį laikotarpį nebuvo atliekamas tilto įlinkių monitoringas, o po šio periodo buvo pradėta periodinė tilto įlinkių kaitos stebėsena (žr. 1.8 pav.) ir yra žinomi šių įlinkių prieaugių kaitos per laiką statistiniai įverčiai nuo stebėsenos pradžios, tuomet taip pat galima prognozuoti laikotarpį, per kurį tiltas (viadukas) netenkins tinkamumo ribinio būvio reikalavimų su norimu patikimumu.

Tarkime, kad tilto (viaduko) įlinkio prieaugių pagal tinkamumo ribinį būvį atsarga, praėjus laikotarpiui Δtz nuo pasirinkto laiko momento, yra atsitiktinis dydis Ztz)ÎN(mztz), sz2tz)), kur mztz) ir sztz) yra šio prieaugių atsargos realizacijų vidurkis ir vidutinis standartinis nuokrypis, esant Δtz. Tuomet atsargą galime išreikšti dviejų atsitiktinių dydžių skirtumo funkcija Ztz)= ΔUcrit – ΔUtz), kur tiltų įlinkių prieaugių atsitiktinio dydžio ΔUtz) Î N(mDUtz), s2DUtz)) realizacijų Δutz) skirstinys, esant Δtz, o ΔUcritÎ N(mDUcrit, s2DUcrit) yra tiltų (viadukų) įlinkių kritinių prieaugių skirstinys, dėl kurio realizacijų Ducrit  tiltas (viadukas) netenkins tinkamumo ribinio būvio reikalavimų (pvz., įlinkis viršys jo ribinę reikšmę pagal projektavimo normas, ar kt.).

Tuomet apskaičiavę Cornell‘io patikimumo indekso btz)= mztz)/ sztz) reikšmę, tikimybė, kad tiltas netenkins tinkamumo ribinio būvio reikalavimų praėjus laikotarpiui Δtz, yra lygi:

a (Ztz)<0)=1–F(btz)),
sztz)=(s2DUcrit+s2DUtz))0,5
mztz)= mDUcritmDUtz).

Čia F(b) yra Gauso-Laplaso funkcija.

Pasirinkus tikimybę a(Ztz)<0), iš šios integralinės lygties, laikotarpio Δtz rasti analitiškai neįmanoma, nes Gauso-Laplaso funkcija nėra analitiškai integruojama. Tačiau galima skaičiuoti tikimybę a pasirinktiems laikotarpiams, kol jos reikšmė pasieks ribinę, reglamentuotą projektavimo normomis. 

Tarkime, kad įlinkių prieaugių atsargos funkcijos kaita per laikotarpį Δtz yra tiesinė. Tuomet tiltų įlinkių prieaugių greičių skirstinio DÚÎ N(mDÚ, s2DÚ) realizacijų reikšmės per stebėjimų laikotarpį Dú(t0)= Dú(tn)@const (1.8 pav.). Tuomet įlinkių prieaugių vidurkis ir vidutinis standartinis nuokrypis esant Δtz yra lygūs: mDUtz)= mDU(0)+ mDÚΔtz, sDUtz)= sDU(0)+ sDÚΔtz, kur mDU(0) ir sDU(0) yra šių dydžių pradinės reikšmės pagal paskutinį stebėjimą. 

Pagal viadukų monitoringo rezultatus Rumšiškių, Dauparų ir Gargždų viadukai (1.8 pav.) buvo apkrauti panašiu transporto srautu (nuo 285 iki 332 automobilių/per parą), todėl tokio tipo eksploatuojamų perdangų patikimumui ir likusiam laiko resursui prognozuoti galima imti šių viadukų įlinkių prieaugių statistinius duomenis. Rumšiškių, Dauparų ir Gargždų viadukai pastatyti apie 1970–1976 m., tačiau stebėjimo rezultatai fiksuoti 1996-2008 m. laikotarpiu.

Brūkšninėmis linijomis parodyta, kad šių viadukų įlinkių prieaugių augimas per laiką gali būti pakankamai tiksliai (R2 = 0.94-0,97) aproksimuotas tiesinėmis funkcijomis, parenkant jų parametrus mažiausių kvadratų metodu pagal viadukų įlinkių matavimo rezultatus (1.8. pav.). Trijų viadukų įlinkio prieaugio vidutinis greitis pagal aproskimacijos rezultatus  yra mDÚ=1,062 mm/metai, o jo vidutinis standartinis nuokrypis - sDÚ=0,127 mm/metai (žr. 1.8 pav.). Pradinis trijų viadukų įlinkių prieaugių vidurkis imamas iš stebėjimo pabaigoje (2008 m.) nustatytų reikšmių ir yra lygus, mDU=11,67 mm, o vidutinis standartinis nuokrypis - sDU=2,31 mm. 

Įlinkių kritinių prieaugių vidutinė reikšmė, pasiekus kurią viadukai netenkina tinkamumo ribinio būvio reikalavimų, yra imama iš rekonstruotų viadukų (pvz., Pareizgupio viadukas ir kt.) statistinių stebėjimų duomenų ir yra maždaug lygi mDUcrit=25 mm, o sDUcrit=1,184 mm. Ši reikšmė yra tik nuo viaduko savojo svorio, kuomet matuojamas neapkrauto viaduko įlinkis prieš pradedant stiprinimo ar rekonstrukcijos darbus. 

Viadukų tikimybės pasiekti ribinį tinkamumo būvį ir jų patikimumo indeksai pateikti 1 lentelėje.

1 lentelė.
Nagrinėjamų viadukų patekimo į ribinį būvį tikimybės ir patikimumo indeksas
 

Skaičiavimai rodo (1 lentelė), kad nagrinėti viadukai netenkins tinkamumo ribinio būvio reikalavimų ribiniam įlinkiui po 20 metų, juos eksploatuojant esamomis sąlygomis. Kaip matome, daugiau nei 70% šių viadukų netenkins šio būvio reikalavimo jau maždaug po 15 metų.

Pagal atliktą skaičiavimą galima pastebėti, kad analizės rezultatai gali būti tikslinami didinant įlinkių imtis, įtraukiant kuo daugiau atitinkamų savybių viadukų. Kaip matome, esant normaliesiems atsitiktinių dydžių skirstiniams, tikimybiniu metodu nesudėtinga prognozuoti likutinę tilto eksploatavimo trukmę. Pagal tai galima planuoti rekonstrukcijai reikalingos resursus, imtis priemonių ribojant transporto srautus ir kt., tačiau tam būtina reguliari tiltų elgsenos stebėsena.

Stebimą įlinkių monotonišką augimą per laiką lemia ne tik padidėję transporto srautai, bet ir automobilinių pakabų vibracijos bei mašinų judėjimo greičiai. Todėl prognozuojant tilto atsaką, būtina vertinti ir minėtus transporto priemonių parametrus. Tilto ir ant jo važiuojančios transporto priemonės dinaminį atsaką galima aprašyti tokia dviejų dinaminių lygčių sistema:

m1uʺ+u= –m0wʺsinx,
m2wʺ+w=usinx.

Šioje sistemoje u=uc(t)/u0c  yra tilto įlinkio uc(t) dinamiškumo koeficientas, rodantis, kiek kartų didėja tilto statinis įlinkis u0c=Gv/kc (čia Gv- transporto priemonės svoris, kc- tilto standumo konstanta). Transporto priemonės pakabos amortizatorių atstojamasis vertikalios krypties poslinkis wv(t) yra taip pat išreišktas santykiniu dydžiu tilto statinio įlinkio atžvilgiu, w= wv(t)/ u0c. Šių nežinomųjų išvestinės uʺ, wʺ, uʹ ir wʹ dinamininėse lygtyse išreiškia pagreičius ir greičius bedimensinio laiko kintamojo x=pt/tu atžvilgiu, kur t yra laikas, atskaitomas nuo mašinos užvažiavimo ant tilto momento iki laiko tu =c/L, reikalingo jai pravažiuoti L ilgio tiltą pastoviu greičiu c. Koeficientai m išreiškia transporto priemonės priverstinio q=pc/L, savųjų svyravimų wv dažnių santykius su tilto savųjų svyravimų dažniu wc: m1=q2/w2c, m2=q2/w2v, m0=q2mv/kc. Tilto efektyvioji masė mc yra lygi pusei tilto masės, o mv yra transporto priemonės masė.

Gauti dinaminių lygčių sistemos sprendiniai rodo pakankamai sudėtingą tilto įlinkio atsaką į transporto priemonės pakabos keliamas vibracijas (1.9 pav.). Šiuo atveju, tilto įlinkio sprendinys –uc(t)sinqt= –mvv(t)/kv wv(t) susideda iš dviejų įlinkio komponenčių, t.y., tilto įlinkio nuo transporto priemonės pakabos vertikaliųjų virpesių kilusios inercijos jėgos –mvv(t) bei dinaminio pakabos poslinkio wv(t) (žr., 1.9 pav.). Dinaminė analizė atlikta taikant gelžbetoninio tilto per Šušvės upę tyrimų duomenis. Pagal statinius bandymus, jo įlinkis, užvažiavus 25 t masės mašinai, yra u0c=2,74 mm. 

Judant transporto priemonei nedideliu 5 m/s greičiu, gauname, kad tilto dinaminis įlinkis padidėja labai nedaug, t.y. u=1,016 karto nepriklausomai nuo pakabos savųjų svyravimo dažnio fv (1.9 pav.). Tačiau įlinkio kaitos per laiką grafikas parodo,  kad tilto sijas veikia gana nemažo dažnio vibracijos, kurias sukelia pakabos inercijos jėga. Šios jėgos sukelta tilto įlinkio komponentės amplitudė yra apie tris kartus didesnė, jei mašinos pakaba yra liauna ir turi ilgą svyravimų periodą, nei standžios pakabos atveju (fv=2.7 Hz). Tačiau, kaip minėta, abiem pakabos standumo atvejais tilto įlinkio kitimas išlieka beveik tas pats, nes skiriasi pakabos dinaminio poslinkio wv(t) kitimas ir jo amplitudė (1.9 pav.). Padidėjus pakabos savųjų svyravimų dažniui 5,4 karto (nuo 0,5 Hz iki 2,7 Hz), pakaba tampa standesnė 29,2 karto, tačiau tilto įlinkio dinaminio koeficiento reikšmė išlieka maždaug ta pati. 

Transporto priemonių greičio ir srautų ribojimai paprastai taikomi remontuojant eksploatuojamus tiltus. Atlikta dinaminė analizė rodo, kad, važiuojant transporto priemonei nedideliu greičiu, tilto dinaminis įlinkis, iš esmės, lieka lygus statiniam įlinkiui, tačiau atsiranda tilto vibracijos, kurios lemia senų plyšių plitimą sijų skerspjūviuose ir sandūrose tarp jų.

Kuomet transporto priemonė juda per tiltą dideliu 40 m/s greičiu (1.9 pav.), dinaminis tilto atsakas pasikeičia iš esmės. Tilto dinaminis įlinkis padidėja gana ženkliai ir priklauso nuo pakabos savųjų svyravimo dažnio (1.9 pav.). Standžios pakabos virpesiai didina tilto įlinkį (u padidėja 1.20 karto, esant fv=5,4 Hz ir 1.15 karto, kai fv=0,5 Hz). Įlinkio kaitos per laiką grafikas rodo, kad tiltas jau nėra veikiamas tokio dažnio vibracijų, kurias kėlė mažu greičiu judanti transporto priemonė.

Standžios pakabos atveju tilto įlinkį lemia maždaug vienodom proporcijom tiek dėl pakabos inercijos jėgos atsiradusi tilto įlinkio komponentė, tiek ir dinaminis pakabos poslinkis wv. Pastarąjį, inercijos jėga mažina (1.9 pav.).



1.9 pav. Tilto įlinkio uc kaita, važiuojant transporto priemonei skirtingais greičiais c, esant skirtingiems pakabos savųjų svyravimų dažniams fv.

Liaunos pakabos atveju, kai transporto priemonė važiuoja dideliu greičiu, maksimalią tilto įlinkio reikšmę lemia išskirtinai pakabos savųjų svyravimų sukelta inercijos jėga (žr. 1.9 pav.). Šiuo atveju įlinkio komponentė wv(t) dėl ilgo liaunos pakabos svyravimų periodo Tv, ilgainiui yra labai maža ir pradeda augti, tik transporto priemonei pasiekus tilto tarpatramio vidurį. Jeigu mašina važiuotų dar didesniu greičiu, tilto įlinkį lemtų išskirtinai tik pakabos inercijos jėga, o įlinkis kitimą atitiktų pirmąją svyravimų formą su įlinkio reikšmės maksimumu per vidurį tarpatramio. Šiuo atveju, esant liaunai pakabai, kuomet k>> kv ir T>> tu, o transporto priemonė juda, kaip minėta, dideliu greičiu, tilto įlinkio dinaminį koeficientą galima imti u»(1–m10,5 sin(0,5p/m10,5))/(1–m1).

Kartais kyla klausimas, kokia gali būti maksimali tilto įlinkio dinaminio koeficiento reikšmė. Teoriškai maksimalus įlinkis galimas tik tilto rezonanso atveju. Kadangi tilto ilgis nėra begalinis, o laikas pravažiuoti tiltą tu yra baigtinis, tad rezonanso atveju maksimalus tilto įlinkis bus maxuc(t)= uc(tu). Teoriškai, kuomet transporto priemonės pakaba yra liauna, o k>> kv, rezonanso sąlyga yra m1®1. Tokiu atveju, tilto savųjų svyravimų periodas yra lygus Tc=2tu, o maksimali galima tilto dinaminio koeficiento reikšmė teoriškai yra lygi umax=p/2. Iš šių sąlygų galima nesunkiai rasti transporto priemonės maksimalų greitį, kuris lemtų tilto rezonansą. Gelžbetoniniams tiltams dėl didelio jų standumo, šis greitis yra labai didelis. Kai pakaba yra standi, tuomet maxuc(t) paieška rezonansui galima tik skaitiniu keliu, tačiau rezultatai rodo, kad bus umax<p/2. Dėl energijos disipacijos dinaminio atsako metu, dinaminis tilto įlinkio koeficientas mažėja. Kita vertus, energijos disipacija lemia, kad realiom sąlygomis gelžbetonio tilto rezonansas vyksta retai. Tačiau sąlyga maxuc(t)= uc(tu) rodo, kad eilė mašinų išsidėsčiusių tam tikrais atstumais ir važiuodamos dideliais greičiais per tiltą gali lemti poveikius artimus rezonansiams.

Reziumuojant pateiktą medžiagą, galima akcentuoti keletą išvadų:

• Pagal atliktus Lietuvoje pastatytų įtemptojo gelžbetonio, dėžinio skerspjūvio tiltų tyrimus nustatyta, kad pagrindinės šių tiltų pažaidos yra nusidėvėję pakloto elementai, sijų sienutėse atsivėrę įstrižieji ir normaliniai plyšiai, bei dideli įlinkiai perdangos viduriuose pjūviuose. Šių defektų atsiradimo priežastys yra įvairios, tačiau didelę įtaką tiltų pleišėjimui ir padidėjusiems įlinkiams turi suintensyvėję sunkiasvorių transporto priemonių srautai, aplaidus konstrukcijų eksploatavimas laiku netvarkant tiltų dangų;
• Vertinant dažniausiai pasitaikančius defektus reikia paminėti, kad nemažą jų galima išvengti ilgainiui imantis tam tikrų jų pašalinimo, ar net stiprinimo priemonių. Tačiau turi būti atliekamas reguliarus tokių tiltų stebėjimas, siekiant laiku šiuos defektus užfiksuoti. Kai kuriais atvejais tiltai, viadukai turi būti remontuojami kompleksiškai, įvertinus atskirų pažaidų poveikį, galbūt, ne tik stiprinant pažeistas korozijos vietas, tačiau ir išlyginant dangos nelygumus, ar griežtai ribojant transporto priemonių svorį ir jų srautus;
• Pateikti dinaminės analizės aspektai rodo, kad prognozuojant tiltų dinaminį atsaką, negali būti ignoruojamos transporto priemonių pakabų vibracijos, o tilto ir transporto priemonės poveikis turi būti analizuojamas bendrai, atsižvelgiant į tilto dangų nelygumus. Pastarasis efektas gali būti vertinamas modifikuojant pateiktų diferencialinių lygčių kraštines sąlygas;
• Esamų pažaidų atsiradimo analizė, tinkamas jų vystymosi prognozavimas yra ypač aktualūs ne tik naujų tiltų projektavimui, atsižvelgiant į padidėjusius šiandienos transporto srautus Lietuvoje, tačiau ir itin svarbūs šaliai ekonominiu mastu.

 

  Autoriai –
M. Augonis, R. Balevičius, S. Zadlauskas, 
Kauno technologijos universitetas, Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Statybunaujienos.lt



Infrastruktūra

nuotrauka
2024-10-04 10:18
Tūkstančiai kvadratinių metrų stiklo ir daugiasluoksnių plokščių netrukus gerokai atnaujins Kauno oro uosto keleivių terminalo vaizdą. Spalio mėnesį pradedami montuoti terminalo abiejų naujųjų dalių fasadai. Įsibėgėjant terminalo plėtros projektui, esamas erdves išplės priestatai, kurie Kaune atver...
nuotrauka
2024-10-04 10:07
Pradėjo veikti elektromobilių įkrovimo aikštelė su virš jos įrengta beveik 250 kW galios saulės elektrine, kuri per metus sugeneruos daugiau nei 200 000 kWh elektros energijos. Šalia Kauno įrengta saulės modulių stoginė yra didžiausia tiek mūsų šalyje, tiek kitose Baltijos valstybėse. Taip pat tai v...
nuotrauka
2024-09-30 11:01
Kauno ir Kaišiadorių rajonuose esantis tiltas per Kruną šiuo metu yra blogiausios būklės tiltas Lietuvoje. Atsižvelgiant į tai, jog Krunos tiltas yra intensyviausioje šalies automagistralėje Vilnius-Kaunas-Klaipėda bei įvertinus čia kasdien fiksuojamus transporto srautus bei jų intensyvumą – įgyvend...
nuotrauka
2024-09-26 17:12
Po beveik dvejus metus intensyviai vykusių A. Meškinio (Kleboniškio) tilto tvarkymo darbų, šiandien, rugsėjo 26 d., Kaune atidarytas vienas iš dvejų naujai pastatytų tiltų per Nerį. Antrojo tilto statybos darbus ir eismą abiem naujai pastatytais tiltais atidaryti planuojama iki šių metų pabaigos. Ši...
nuotrauka
2024-09-24 09:53
Bendrovė „Ignitis" tieks vėjo elektrinių parko Mažeikiuose pagamintą elektros energiją vienai didžiausių Lietuvos pramonės įmonių ir elektros energijos vartotojų – „Akmenės cementas". „Ignitis" ir Vokietijos statybinių medžiagų gamintojos Schwenk Zement Beteiligungen valdoma cemento gamybos įmonė Li...
nuotrauka
2024-09-23 15:23
Rugsėjo 23 dieną oficialiai pristatyta atnaujinta Lietuvos oro uostų (LTOU) veiklos strategija iki 2028 metų, kartu su ja oro uostų atstovai pranešė ir apie Vilniaus oro uosto naujojo išvykimo terminalo statybų pabaigą – likę darbai bus susiję su terminalo viduje esančio įrangos diegimu ir testavimu...
nuotrauka
2024-09-19 11:19
Dar 2021 m. pradėtas Dūkšto saulės parko projektas po truputį artėja prie įgyvendinimo. Jungtinės Karalystės kapitalo žaliosios energetikos vystytoja „Aura Power“ artėja prie 375 MW įrengtosios galios saulės parko Dūkšto seniūnijoje techninių projektų rengimo pabaigos ir siekia dar iki kitų metų vid...
nuotrauka
2024-09-18 15:26
Užbaigus antrąjį rekonstrukcijos etapą, darbą pradeda atnaujinta Vilniaus nuotekų valykla. Žiedinės ekonomikos principais veikiančios valyklos rekonstrukcija yra didžiausias įgyvendintas Vilniaus miesto energetikos infrastruktūros projektas per pastaruosius metus ir didžiausias projektas „Vilniaus v...
nuotrauka
2024-09-18 09:49
Susisiekimo ministerija pritarė naujai AB „Via Lietuva“ parengtai ir patvirtintai valstybinės reikšmės kelių su žvyro danga asfaltavimo programai. Ją sudaro beveik 750 km žvyrkelių. Bendra programos vertė siekia 425 mln. Eur.
nuotrauka
2024-09-17 16:10
Lietuvai planuojant Baltijos jūroje išvystyti du bendros 1,4 GW galios jūrinio vėjo elektrinių parkus, Energetikos ministerija patvirtino ypatingos valstybinės svarbos projekto inžinerinės infrastruktūros jūroje ir sausumoje vystymo plano koncepciją.
nuotrauka
2024-09-16 09:12
Ilgai laukto Tarandės tunelio projektas stumiasi į priekį. Tunelis planuojamas magistraliniame kelyje Vilnius-Panevėžys. Jis padės išspręsti piko metu nuolat susidarančias automobilių spūstis: po darbo iš miesto centro Ukmergės gatve grįžtantys gyventojai išsirikiuoja į ilgą eilę, kad galėtų pasukti...
nuotrauka
2024-09-13 08:18
Daugiau kaip pusėje Lietuvos savivaldybių jau įdiegtas šiuolaikiškas gatvių apšvietimas. Siekiant didinti energijos vartojimo efektyvumą ir gerinti gatvių apšvietimo infrastruktūrą visoje Lietuvoje, jau modernizuoti daugiau kaip 48 tūkst. neefektyvių šviestuvų, kurie leis sutaupyti 14 GWh elektros e...
nuotrauka
2024-09-13 08:11
Susisiekimo ministerija ir „Via Lietuva" oficialiai paskelbė apie mėnesiu anksčiau nei planuota baigtą svarbiausią šių metų darnaus judumo projektą šalyje. Kuršių nerijoje atidarytas rekonstruotas dviračių takas nuo Juodkrantės iki Pervalkos, Preilos ir jūros link. Tai – moderniausias Lietuvoje ir a...
nuotrauka
2024-09-11 17:09
Šių metų pradžioje Druskininkų savivaldybės meras Ričardas Malinauskas ir AB Vidaus vandens kelių direkcijos generalinis direktorius Vladimiras Vinokurovas pasirašė sutartį dėl vandens kelio (17,7 km) paruošimo, pritaikymo laivybai Nemuno upės atkarpoje ties Druskininkais, o praėjusią savaitę ties M...
nuotrauka
2024-09-11 17:03
Šiandien Vyriausybė pritarė Finansų ministerijos teiktam nutarimo projektui, kuriuo siūloma dar šiemet skirti papildomų lėšų karinio mobilumo transporto infrastruktūros projektams. Susisiekimo ministerijai iš skolintų lėšų bus skiriama 42,3 mln. eurų dvigubos paskirties (karinėms ir civilinėms reik...
nuotrauka
2024-09-11 16:52
Šią savaitę baigtas kelio ties Lazdijų pasienio punktu kapitalinis remontas. Kitąmet suplanuota pradėti ir dar vienos, 10 km ilgio atkarpos prie Lietuvos-Lenkijos sienos fizinius atnaujinimo darbus, kurie po ilgos pertraukos bus finansuojami INTERREG programos lėšomis.
nuotrauka
2024-09-09 16:36
Iki 2040 metų šešias šalis – Suomiją, Estiją, Latviją, Lietuvą, Lenkiją ir Vokietiją – turėtų jungti 2500 km ilgio žaliojo vandenilio koridorius, kuriuo kasmet bus transportuojama iki 2,7 mln. tonų (Mt) žaliojo vandenilio, rodo Suomijos, Estijos, Latvijos, Lietuvos, Lenkijos ir Vokietijos „Ontras“ d...
nuotrauka
2024-09-06 13:26
Lietuvos elektros perdavimo sistemos operatorei „Litgrid" vykdant Lentvario 110 kV transformatorių pastotės skirstyklos rekonstrukciją, du sekmadienius daliai klientų Trakų rajone nebus tiekiama elektra. „Energijos skirstymo operatorius" (ESO) besiruošiant rekonstrukcijos darbams rado sprendimą, kur...
nuotrauka
2024-09-04 14:01
Gerinamos paramos sąlygos privačioms juridinių asmenų elektromobilių įkrovos stotelėms įrengti. Valstybė nuo šiol finansuos net pusę darbuotojų ir klientų elektromobiliams įkrauti skirtų stotelių įrengimo kaštų. Tai turėtų paskatinti įmones prie savo patalpų įrengti daugiau privačių (t. y., nekomerc...
nuotrauka
2024-09-04 09:17
Tarptautinė žaliosios energetikos bendrovė „Ignitis renewables“ plečia savo veiklą Latvijoje. Jos priimtame investiciniame sprendime numatoma 106 mln. eurų skirti 174 megavatų (MW) Tumės saulės parko vystymui. Tai bus vienas didžiausių tokio tipo saulės parkų Baltijos šalyse. Tai yra trečiasis „Igni...

Statybunaujienos.lt » Infrastruktūra