Крымский мост через реку Москву на улице Крымский Вал г. Москвы был построен в 1936-1938 годах по проекту «Дормостпроект».
Общая длина моста с подходами составляет 688 м. Ширина проезжей части 24.5 м, ширина тротуаров - 2х5.0 м, на эстакадных частях - 2х6.9 м.
Мост запроектирован под временные нагрузки: автомобильную по схеме Н-12, трамвайную в виде поезда общим весом 36 т, НГ-60 и толпы 480 кг/м2. При этом следует отметить, что нынешнее Садовое кольцо не имело во времена разработки проекта моста такого важного транспортного значения, как в наши дни. Мост проектировался вблизи мест народных гуляний, поэтому нагрузкой от толпы загружалось пролетное строение целиком. В результате расчета нагрузка от толпы дала наихудшее загружение и была принята в качестве расчетной. Современное загружение моста толпой на тротуаре не дает значительных расчетных усилий по сравнению с современными нагрузками класса А14 и НК-176. Таким образом, нами установлено, что для современных автомобильных нагрузок в сочетании с толпой на тротуаре существующее сечение моста имеет запас прочности.
Мост состоит из трех частей: центральной - с металлическим висячим пролетным строением, перекрывающим русло реки и автопроезды на набережных, и двух береговых железобетонных эстакад с боковыми стенками. В подэстакадных помещениях расположены гаражи. Подходы моста на обоих берегах выполнены в виде земляных насыпей, ограниченных железобетонными подпорными стенками.
Металлическое пролетное строение выполнено по схеме 47.25+168.0+47.25 м. Висячее пролетное строение сталежелезобетонное, состоящее из четырех пилонов коробчатого сечения, пластинчатой шарнирной цепи, неразрезной трехпролетной балки жесткости П-образного сечения и железобетонной плиты проезжей части. Балка жесткости в среднем пролете соединена с цепью при помощи подвесок круглого сечения; в крайних пролетах подвески отсутствуют. Пилоны шарнирно опираются на промежуточные опоры центральной части моста; балка жесткости имеет самостоятельные металлические опорные части в местах ее пересечения с пилонами, а на концах - анкерные устройства с тягами, воспринимающими отрицательные опорные реакции. Для уменьшения этих реакций в концевых участках пролетного строения устроены массивные железобетонные противовесы.
Балочная клетка в пределах проезжей части состоит из клепаных поперечных балок двутаврового сечения, установленных с шагом 5.25 м. Шаг балок равен расстоянию между подвесками в среднем пролете. Вдоль моста клеть составляют 16 продольных балок из прокатных двутавров № 45 в крайних третях ширины проезжей части и № 55 в средней трети (под бывшим трамвайным полотном). Расстояние между балками 1.6 м. Тротуарные плиты через прогоны из швеллеров опираются на консоли, приклепанные к наружным стенкам балок жесткости в створах поперечных балок.
Основные несущие элементы пролетного строения (пилоны, цепи, подвески, балки жесткости, поперечные балки) выполнены из низколегированной стали ДС, предназначавшейся для конструкций Дворца Советов в г. Москве. Продольные балки, ветровые связи и другие второстепенные элементы выполнены из стали Ст 3.
Железобетонная плита пролетного строения выполнена из сборного железобетона. Плита армирована арматурой гладкого профиля 16 мм из стали Ст 3. Толщина плит в зависимости от ширины имеет переменную толщину 0.16-0.18 м. Проектная прочность бетона плиты -170 кг/см3.
Речные опоры U-образного типа выполнены как железобетонные кессоны с размером в плане 34х9 м. Выше горизонта меженных вод сечение колонн в плане 5.6х5.0 м. Для установки опорных частей пилонов в столбах опор устроены колодцы, дно которых расположено на уровне береговых проездов. Опора выполнена из бетона марки 150 кг/см3.
Береговые опоры (устои) висячего пролетного строения имеют свайное основание на 336 деревянных сваях 0,3 м. Поверху сваи объединены ростверком размерами в плане 43.0х7.5 м. В надфундаментных частях устоев устроены камеры для заделки анкерных устройств. Верх надфундаментных частей расположен на уровне береговых проездов, поэтому также как и у речных опор, видимые части устоев являются только декоративными стенками, скрывающими концевые участки балок жесткости с противовесами и анкерными устройствами.
Эстакадные части моста выполнены из двухпролетных рам с пролетами 2х11.0м. В правобережной эстакаде вдоль моста устроены 4 рамы, в левобережной - 5 рам. В поперечном направлении имеется 8 рам с расстояниями между осями 4.4м, за исключением двух средних рам, которые сближены практически вплотную. Ригели рам объединены поперечными балками с расстоянием в осях вдоль моста по 3.67 м. Балочная клетка сверху объединяется для каждой рамной секции сплошной плитой, закрытой снизу подвесным теплоизоляционным потолком. Стойки рам и боковые стенки эстакад опираются на основания из железобетонных свай, объединенных раздельными ростверками.
Деформационные швы между эстакадами и металлическим пролетным строением типа ЗК-8. Продольный и поперечные деформационные швы между рамами эстакад закрытого типа.
Перильное ограждение металлическое.
Водоотвод осуществляется за счет продольных и поперечных уклонов и водоотводных трубок, расположенных на краях проезжей части у балок жесткости.
Крымский мост является уникальным техническим и архитектурным сооружением в г. Москве. Аналогов в России этому мосту не существует. Все предыдущие попытки произвести ремонтные работы на мосту или не доводились до конца (проект ремонта 1967 г.), или не осуществлялись вовсе (проект ремонта 1982 г.).
Как сказано выше, мост запроектирован под временные нагрузки, действовавшие на 1936 г.: автомобильную Н-12, трамвайную в виде поезда общим весом 36 т, НГ-60 и толпы 450 кг/м2. Нагрузку от толпы располагали не только на тротуаре, но и загружали ей проезжую часть. В настоящее время трамвайное движение на мосту снято, толпа располагается только в пределах тротуаров. Мост просчитан на нагрузки А11 и НК-80, а также произведены проверочные расчеты по нагрузкам А14 и НК-176.
Фактором, благоприятным для современного сечения моста, является разница в расчетных методах 1936 г. и сегодняшнего дня. В 1936 г. нормы определяли основным метод расчета мостовых конструкций по допускаемым напряжениям. Современные нормы определяют основным метод расчета конструкций по расчетным сопротивлениям материалов. Для стальных конструкций соотношение прочностных характеристик сечения, рассчитанного по этим указанным методам, можно принять как 1:1,8 в пользу сечения, рассчитанного по методу расчетных сопротивлений материалов. В нашем случае эта величина меньшая, т.к. допускаемые напряжения для стали СДС по ВТУ от 17.08.36г. (сокращенно - Сталь для Дома Союзов) принимались 2100 кг/см2. На то время это было рекордное допускаемое напряжение (обычное напряжение не превышало 1600 кг/см2; при современном расчетном сопротивлении можно принять 3000 кг/ см2, назначаемом в зависимости от предела текучести (по аналогии 15ХСНД ГОСТ 6713-91, т.к. химсостав у них одинаков и пределы текучести почти равны). Таким образом, коэффициент соотношения напряжений равен:
К=3000:2100=1,43.
Средние же применяемые суммарные коэффициенты перегрузки по СНиП 2.05.03-84* для временной и постоянной нагрузок в рассматриваемой висячей системе (т.к. около 75% собственного веса моста передано на цепь при монтаже с подмостей) составляют около К=1.25. Тогда разница прошлых расчетов с современными получается 1.43:1.25=1,144 (14% в запас). Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод:
- Если бы мост рассчитывался в современных условиях, его сечение было бы облегченным по сравнению с существующим сечением моста (исключение составляет проведенный нами пересчет на нагрузку Н-30, о чем сказано особо ниже);
- Применение форсированной (современной для времени строительства моста) стали снизило значительную разницу в прочностных параметрах сечения, но все равно теоретически мы имеем запас прочности.
- Все ремонты моста, проводимые в период эксплуатации, носили косметический характер и мало обращали внимание на потерю несущей способности основных металлоконструкций в опасных сечениях. Поэтому для будущего периода эксплуатации моста без капитального ремонта запас прочности правильно было бы принять равным значительно меньше единицы .
Из «Технического заключения по результатам обследования Крымского моста через реку Москва», выполненного ГУП «Гормост» в 1999 г. следует, что осмотр сооружения производился с земли, удаленные конструкции осматривались в бинокль. Осмотр балочной клетки руслового пролета не производился из-за нерабочего состояния смотровых люлек.
В целом результаты осмотра сводятся к следующему.
Висячее пролетное строение.
Основным распространенным дефектом конструкций висячего пролетного строения является коррозия металлоэлементов. Большинство подверженных коррозии участков были известны еще около 50 лет назад.
В частности, можно выделить металлоконструкции пролетных строений, располагающиеся ниже плиты проезжей части и плиты тротуаров:
§ стенки балок жесткости со стороны оси моста и внутренние поверхности балок жесткости;
§ поперечные балки и диагональные связи балочной клетки;
§ участки пилонов, особенно располагающиеся внутри декоративных стенок промежуточных опор;
§ опорные части балок жесткости (внутри промежуточных опор);
§ анкерные тяги и их шарниры;
§ металлоконструкции противовеса.
Как видно из перечня дефектов, в основном коррозия металла проходит на металлоэлементах, располагающиеся ниже плиты проезжей части, то есть из-за протечек воды и грязи через зазор между плитой проезжей части и тротуаров и балкой жесткости, и не своевременного отвода воды из колодцев опорных частей и анкерных тяг. Протечки воды и солей по торцам плиты вызваны отсутствием дренажа по краям проезжей части, дренирующая вода просачивается через поврежденную гидроизоляцию на нижележащие конструкции.
Интенсивной коррозии подвержены нижние пояса балок жесткости в местах расположения водоотводных трубок проезжей части, по причине их отсутствия или малой длины которых, агрессивные воды попадают непосредственно на балки.
В указанных местах в узлах балок жесткости имеются заклепки, у которых головки полностью проржавели. Количество этих заклепок не превышает 1 % от общего количества заклепок.
Все вышеуказанные дефекты устранены в рабочей документации на ремонт. Пришедшие в негодность металлические и сборные железобетонные конструкции предлагается заменить на новые или отремонтировать. Сборные плиты мостового полотна должны быть заменены на монолитную плиту проезжей части, которая с помощью специально разработанных упоров фиксируется на металлическом пролетном строении. Это повышает грузоподъемность моста в целом на 3-5 %. Кроме того, разработаны чертежи замены заклепок на высокопрочные болты во всех указанных «проблемных» местах. Сталь, из которой изготовлены металлоконструкции моста, не позволяет применить сварочные работы, чем и вызвано решение по применению высокопрочных болтов. Перед выполнением этих работ требуется осуществить простукивание всех заклепок для уточнения объемов работ по замене силами специализированной мостоиспытательной организации с составлением соответствующих актов.
Развитию коррозии нижних частей пилонов и концевых участков балок жесткости способствуют постоянные протечки воды, застои воды в колодцах опор и очень высокая влажность воздуха в пространстве за декоративными стенками устоев. Также высокой влажностью воздуха и слабым проветриванием закрытых пространств конструкций вызвана коррозия между стенками балок жесткости и внутри пилонов. В целях устранения указанных дефектов разработана система водоотвода из колодцев пилонов
В применении особых мер нуждаются места сопряжения концевых участков балок жесткости с цепями и с анкерными тягами. Стенки балок жесткости и анкерные тяги, особенно правобережные низовые, подвержены наиболее сильной коррозии. Ржавчина различной глубиной распространена на больших площадях стенок балок жесткости; головки и, частично, стержни большого количества заклепок разрушены ржавчиной полностью; сильной коррозии подвержен металл анкерных тяг, воспринимающих отрицательные опорные реакции. В этих узлах происходит передача и распределение больших сосредоточенных усилий; напряженное состояние всех элементов узлов весьма сложное. В расчетах на прочность по самым невыгодным сочетаниям нагрузок было учтено уменьшение геометрических характеристик сечений из-за ржавчины (уменьшение сечения элементов по всей площади на 1-1,2мм). Расчеты показали, что указанные узлы не требуют усиления.
Также учтен в расчетах разрыв одной из одиннадцати пластин верховой цепи, замеченный еще при приемке сооружения в эксплуатацию, с учетом пропуска по мосту вышеуказанных современных временных нагрузок. Расчеты показали, что усилия, возникающие при загружении моста современными колесными нагрузками А14 и НК-80, а также и НК-176, меньше, чем при загружении моста толпой по всей площади моста и нагрузкой Н-30. Сварка лопнувшей пластины цепи, выполненной из кипящей (несвариваемой) стали, предлагается выполнить по оригинальной технологии фирмы «Kastelin Autectic”[1]. Также одной из проблем работы подвесок в системе «цепь – пролетное строение» является увеличение усилий в отдельных подвесках до уровня, превышающего допустимый. Это также отмечено в «Техническом отчете по результатам обследования элементов металлоконструкций Крымского моста в г. Москве» (ГУП Гормост, 2000 г.). Проектом предусмотрено регулирование усилий в подвесках, В шарнирах цепи и подвесок имеются потеки ржавчины, что указывает на то, что шарниры могут заклиниться, что приведет к снижению несущей способности моста. Все эти дефекты устраняются путем зачистки и смазки шарниров для нормализации их работы. Также это должно выполняться в период дальнейшей эксплуатации сооружения силами специализированных эксплуатирующих организаций.
Протечки воды и солей через деформационные швы привели к слоистой коррозии металла противовеса и значительному уменьшению толщин листов металлоэлементов. Так как металлоэлементы противовеса включены в совместную работу с бетоном, то данная коррозия неопасна для несущей способности противовеса в целом, поэтому в проекте предусмотрено зачистка доступных поверхностей металлоэлементов противовеса с последующей окраской, также исправляется первопричина данного дефекта – деформационные швы заменяются с устройством водоотвода из них.
Бетон противовеса имеет очень малую прочность (не выше 150 кг/см3), так как разбивается при ударе молотка. Также в монолите бетона имеются многочисленные раковины, что указывает на плохое качество производства работ при укладке бетонной смеси, то есть бетон плохо провибрирован. В рабочей документации принято решение удалить верхний слой бетона на глубину до 600 мм и добетонировка противовеса до прежней конфигурации с использованием современного бетона с повышенными характеристиками по морозостойкости и водонепроницаемости. Масса противовеса при этом сохранена прежней.
Окраска видимых металлоэлементов моста проводилась без проведения тщательных работ по подготовке поверхностей, предусмотренных требованиями СНиП. Многие металлоэлементы пролетных строений имеют намного большую толщину краски, чем предусмотрено требованием СНиП. Под многочисленными слоями краски интенсивно прогрессирует коррозия. Окраска по не удаленной ржавчине, грязи и старой краске привела к образованию пор, мелких пазух и неровностей, способствующих аккумулированию воды, в том числе конденсационной (из-за этого часто ложно воспринимаются при осмотрах как глубина ржавчины) и интенсификации коррозии. В рабочей документации предложено очистить старую краску и окрасить все металлоэлементы с применением современных укрывных многослойных материалов, содержащих специальные антикоррозийные добавки. Также предлагается в опытном порядке поверхность металла низа пилонов в колодцах подвергнуть металлизации.
Плита проезжей части висячего пролетного строения.
Осмотренные участки плиты береговых пролетов и части речного пролета позволяют сделать вывод, что наиболее характерным дефектом плиты проезжей части является отслоение защитного слоя бетона низа плиты из-за коррозии рабочей арматуры и недостаточной толщины защитного слоя, а также следы выщелачивания. Вода и соли, проникавшие через поврежденную гидроизоляцию и стыки бетонирования привели к коррозии рабочей арматуры плиты. Наличие крупных и глубоких раковин на нижней поверхности плиты способствовало развитию коррозии. В дальнейшем продукты коррозии арматуры увеличивались в объеме и скалывали защитный слой бетона, который во многих местах имеет толщину меньше требуемой величины для современных условий эксплуатации городских транспортных сооружений. Обнажение арматуры увеличивало интенсивность коррозии за счет испарения из реки и конденсации влаги на нижней поверхности плиты проезжей части. В рабочей документации это учтено: предложено заменить сборные плиты монолитной единой плитой, восстановить гидроизоляцию и организовать современный водоотвод.
Также плита проезжей части имеет повреждения у балки жесткости, чему способствует зазор между торцом плиты и балкой жесткости. Принятые меры по отбою воды с проезжей части от этого зазора, в виде устройства служебного прохода на высоте превышающей уровень проезжей части на 10-15 см, результатов не дали. Вода и соли все равно попадают на торец плиты и способствуют разрушению бетона. Малые продольные уклоны проезжей части на металлическом пролетном строении, закатанные асфальтом водоприемные решетки водоотводных труб и в некоторых местах полностью проржавевшие водоотводные трубы также способствовали попаданию воды и солей на торец плиты, и разрушению бетона плиты. В целях устранения этого дефекта при дальнейшей эксплуатации моста организованы продольные деформационные швы между балками жесткости и железобетонными плитами тротуара и проезжей части с использованием современных и надежных материалов.
На нижней поверхности тротуарных плит имеются следы протечек воды, выщелачивания и ржавчины, сеть трещин разморозки бетона на нижних поверхностях плит. Более 15% торцов плит разрушено. Металлические козырьки карнизов корродируют, что указывает на направление уклонов тротуаров от оси проезжей части, что в свою очередь, не может обеспечить сохранности карнизов. Для предотвращения попадания воды, содержащей антигололедные реагенты, на карниз моста в рабочей документации организован обратный поперечный уклон к деформационному шву между балкой жесткости и тротуаром, где вода собирается и отводится через водоотводные трубки.
Плита тротуаров имеет намного большие и серьезные повреждения низа плиты, как по объему, так и по характеру. Если учесть, что плита тротуаров рассчитана на пропуск временной нагрузки для уборки тротуаров, а в середине 90-х годов при проезде по тротуару автомобиля ГАЗ-53 произошел провал плит, то можно сделать вывод, что плиты тротуаров заменены вполне обоснованно. Принимаемые меры по заделке низа плиты, в местах отслоения защитного слоя бетона, цементным раствором, положительных результатов по приостановке процесса коррозии арматуры плиты не давали, а учитывая, что со временем интенсивность коррозии только возрастала,. можно сделать вывод, что грузоподъемность плиты была снижена, что также отмечалось в отчете ЦМИС СоюздорНИИ 1977 года. Настоящим проетом предусмотрена замена сборных тротуарных плит на монолитную.
Опоры.
Основной недостаток всех 4-х опор - это застой воды в колодцах для размещения опорных частей пилонов и анкерных тяг; толщина слоя воды во время обследования достигала 50 см (низовой колодец промежуточной правобережной опоры). В колодцы промежуточных опор вода, в основном, попадает, стекая по стенкам пилонов. На уровне дна колодцев установлены водоотводные трубки, проходящие через стенки опор со стороны реки. Однако диаметр трубок (около 4 см) недостаточен - трубки часто засоряются и не обеспечивают отвод воды. В отчете ЦМИС института СоюздорНИИ 1977 года было отмечено о необходимости установить в этих местах трубки диаметром 10-12 см., что и нашло отражение в рабочей документации. Глубина коррозии металла опорных частей достигает 3 мм.
В колодцы анкерных тяг устоев вода попадает через разрушенные деформационные швы металлического пролетного строения и в виде конденсата водяных паров, вследствие высокой влажности воздуха в замкнутом пространстве. Толщина слоя воды в низовом колодце анкерного устройства правобережного устоя достигает 200 см, что соизмеримо с половиной длины анкерной тяги противовеса. Накопление данной воды в колодцах носит явно выраженный сезонный характер. Установку стационарного насосного оборудования в данном случае считаем нерентабельной. Эксплуатационной организации необходимо внимательно следить за состоянием колодцев в неблагоприятные климатические периоды, и по мере накопления воды, используя передвижные машины-илососы, производить своевременную откачку пульпы.
Под консольное ребро тротуара вырублен бетон обратных стенок устоев на глубину приблизительно около 50 см, что, скорее всего, выполнено при строительстве сооружения, однако ни в одном из отчетов по обследованию этот дефект не описывается.
«В лобовых (обращенных к реке) декоративных стенах обоих устоев по оси моста обнаружены вертикальные сквозные трещины на всю высоту стенок раскрытием: в правобережном устое достигает 20 мм, в левобережном - 12 мм.» Появление трещин было отмечено в ранее произведенных обследованиях в 1977 г. (Техническое заключение № 615 ЦМИС СоюздорНИИ). При осмотре стенок установлено, что арматура в бетоне стенок отсутствует. Вероятной причиной появления трещин могут являться температурные деформации.
Железобетонные эстакады.
Основные несущие конструкции обеих эстакад, которые удалось осмотреть, - стойки, ригели и поперечные балки монолитных железобетонных рам - находятся в удовлетворительном состоянии. Плиту эстакад осмотреть не возможно, так как она закрыта теплоизоляционным потолком. Каких-то косвенных признаков повреждений плиты (протечек воды, следы выщелачивания, отслоение теплоизоляционного потолка и т.д.) не обнаружено.
В эстакадах обнаружено несколько основных видов дефектов и повреждений:
1. Протечки воды и солей через продольные и поперечные (в большей степени) деформационные швы эстакад. В зоне протечек воды и солей происходит отслоение защитного слоя бетона из-за коррозии арматуры. В указанных местах железобетонные конструкции рам находятся под воздействием воды и солей, то есть постоянно мокрые, что приводит к образованию продуктов выщелачивания бетона и проникновению влаги через защитный слой бетона на арматуру, что в дальнейшем приводит к отслоению защитного слоя бетона.
2. В обеих эстакадах практически по всей их длине в подэстакадные помещения приникает вода через места сопряжения боковых стенок и концов консолей несущих рам. Гидроизоляция во многих местах не выполняет своих функций. Причин этого может быть несколько: некачественная укладка гидроизоляции; старение материалов, как физическое, так и моральное; повреждение материалов постоянными температурными и осадочными перемещениями рам и стенок. Последний фактор имеет наибольшее значение - это типичный конструктивный недостаток продольных стыков конструкций, который усугубляется малыми поперечными уклонами тротуаров или направлением уклонов в сторону перил.
3. Особенно подвержены разрушающим факторам железобетонные конструкции эстакад в зоне противовесов висячего пролетного строения. Вода и соли попадают на железобетонные конструкции через абсолютно влагопроницаемые швы, в дальнейшим конструкции разрушаются по схеме, описанной в предыдущем пункте. Глубина разрушения бетона достигает 10 см.
В рабочей документации разработан отдельный раздел по ремонту конструкций эстакадных частей с применением современных ремонтных материалов. Также предложены современные конструкции деформационных швов. Учитывая почтенный возраст сооружения и отсутствия за время его эксплуатации ремонтных работ капитального характера, можно сделать предположение, что величина и характер разрушения конструкций с течением времени будет прогрессировать. Учитывая это, откладывать проведение ремонта нецелесообразно.
Мостовое полотно и другие элементы.
Самым серьезным повреждением мостового полотна является то, что деформационные швы на концах металлического пролетного строения полностью разрушены. Они полностью влаго- и грязепроницаемы, и не обеспечена плавность проезда автотранспорта. В промежуток между плитами проезжей части висячего пролетного строения и эстакад забит деревянный брус, что естественно не может обеспечить удовлетворительной работы деформационных швов. Вода и грязь через деформационные швы попадает на конструкции моста, а автотранспорт при проезде вызывает сильное ударное воздействие на несущие конструкции, что создает угрозу безопасности автомобильного движения.
Покрытие тротуаров находится в неудовлетворительном состоянии, в основном из-за наличия местных неровностей его поверхности, приводящих к застоям воды на больших площадях. Также недостаточные поперечные уклоны не могут обеспечить отвода воды. Кроме того, в покрытии тротуаров имеется много трещин раскрытием до 2 см.
Покрытие проезжей части находится в удовлетворительном состоянии, так как каждый год эксплуатационной дорожной службой заменяется верхний слой асфальтобетона.
Перила моста находятся, в целом в удовлетворительном состоянии, серьезных повреждений не имеют, кроме шелушения и отслоения многочисленных слоев краски. Окраска перил, по всей видимости, производилась по не удаленным слоям краски и не очищенным поверхностям.
Каменная облицовка эстакад и опор хоть и находится в визуально привлекательном виде, но имеет повреждения, которые не заметны на глаз. А именно, при простукивании облицовки молотком около 50% камней издают бухтящий звук, то есть цементный раствор за камнями облицовки находится в разрушенном рыхлом состоянии. Причем необходимо отметить, бухтящие камни обнаружены в равной степени как, на не подвергшихся ремонту, так и на отремонтированных в 1993-1994 годах участках.
Накрывные камни парапета верхних площадок лестничных сходов расположенные над деформационными швами имеют смещения до 5 см.
На верхних камнях облицовки подходов и эстакад видны следы выщелачивания, что указывает на плохой отвод воды с тротуаров и на поврежденную гидроизоляцию.
Выпучивание облицовки в основном отмечаются у температурных швов. В указанных местах выпучивание камней достигает 10 см.
Посередине фасадных сторон лестничных сходов обнаружены вертикальные трещины длиной около 3 м с раскрытием до 5 мм.
В лобовой стенке левобережного схода с низовой стороны раскрытие камней в зоне деформационных швов достигает 7 см. Причиной повышенного раскрытия трещины, скорее всего, является просадка основания лестничного схода. На верхней площадке верхние камни парапета из-за этого повреждения смещены на 2-3 см.
Облицовка вазонов правобережных подходов полностью отслоилась, некоторые камни отсутствуют, а верховой вазон имеет наклон.
Инвентарные приспособления для осмотра висячего пролетного строения снизу имеют повреждения в виде погнутости рельсов для перемещения тележки. Также отсутствуют болты крепления концевых участков рельсов. Механизмы перемещения тележек не обеспечивают плавного, безопасного и быстрого, без усилий, перемещения работающих людей. Данные дефекты также отмечались в отчете ЦМИС института СоюздорНИИ 1977 года.
Крымский мост успешно эксплуатируется на протяжении шестидесяти лет[2]. За прошедшее время значительно изменились действующие на мосты временные вертикальные нагрузки. В 1978 г. специалистами МАрхИ был произведен расчет моста на нагрузку А11, в те годы эта нагрузка считалась перспективной и была включена в проект нового СНиПа. Как известно, сейчас эта нагрузка является расчетной для всех мостов и путепроводов, проектируемых или реконструируемых в России. В г. Москве в настоящее время перспективной нагрузкой для мостов и путепроводов считается нагрузка А14.
Периодически возникает также потребность пропуска по эксплуатируемым мостам, в том числе и по Крымскому, особо тяжелых внеклассных нагрузок, решение о возможности или недопустимости пропуска которых должно приниматься службой эксплуатации.
Кроме того, более чем за шестьдесят лет эксплуатации изменилось физическое состояние моста, что нашло отражение в материалах его обследований, выполненных в разные годы.
Еще одна важная проблема состоит в том, что по результатам расчета моста, выполненного специалистами МАрхИ, был сделан вывод о недостаточной грузоподъемности отдельных сечений моста. Учитывая, что за прошедшие двадцать лет никаких мер по усилению «проблемных» сечений не предпринималось, необходимость проведения новых проверочных расчетов является очевидной.
Перерасчет выполнен для всех основных несущих элементов висячего пролетного строения моста: главных балок, цепей, пилонов, подвесок, балочной клетки и железобетонных плит проезжей части.
Все расчеты выполнены на основе современной методики предельных состояний с использованием расчетных значений действующих нагрузок и расчетных характеристик сопротивления материалов. Расчеты произведены с привлечением современных средств компьютерной техники и использованием программы загружения линий влияния, разработанной специалистами Гипротрансмоста.
Расчеты элементов и соединений выполнены на прочность. Оценка грузоподъемности рассчитанных элементов и соединений произведена в условных коэффициентах, названных коэффициентами грузоподъемности. Для удобства сопоставления с результатами расчетов 1978г. была принята та же методика определения этих коэффициентов.
Выполнены также расчет на период свободных колебаний. Результаты первых трех частот полностью совпадают с результатами расчетов 1936-1938годов.
При выполнении расчетов использовалась проектно-исполнительная документация по Крымскому мосту, хранящаяся в архиве ГУП “Гормост”. Были также изучены материалы последних обследований моста и проведенных физико-химическим исследований, по данным которых приняты расчетных характеристики сталей.
В соответствии с принятой методикой, грузоподъемность элементов пролетного строения моста оценивается коэффициентом К, представляющим собой отношение расчетного сопротивления материала к действующим на эксплуатационной стадии расчетным напряжениям.
Таким образом, если коэффициент грузоподъемности элемента равен 1 и выше, то его эксплуатационная надежность обеспечена полностью, если коэффициент меньше 1 – элемент работает с перегрузкой и не отвечает положенным в основу расчета техническим условиям.
Произведенные расчеты позволяют сделать следующие выводы:
1. Необходимо заменить сборные железобетонные плиты проезжей части и усилить продольные (имеющие самый низкий коэффициент грузоподъемности) и поперечные балки пролетного строения, что и является целью предлагаемого ремонта моста, который позволит повысить коэффициент грузоподъемности по всем рассчитанным нагрузкам.
2. В лучшем по сравнению с остальными элементами и обеспечивающими полную грузоподъемность по всем принятым нагрузкам, оказались пилоны моста, подвески и шарниры цепи.
Грузоподъемность цепи пролетного строения моста по металлу пластинчатых звеньев под нагрузкой Н-30 меньше единицы, а для толпы равно 1 даже без учета разрыва пластины звена 24-25. С учетом разрыва цепь не удовлетворяет по показателю грузоподъемности Н-30, толпе, А11 и А14. Поэтому при ремонте желательно снять трубы и коллекторы от недействующих коммуникаций, которые составляют часть постоянной нагрузки в размере около 1т/п.м на 1цепь, что позволит увеличить коэффициент грузоподъемности.
Кроме того, специалистами фирмы «Кастолин Аутектик» предлагается методика сварки лопнувшей пластины и исходя из произведенных расчетов нам необходимо восстановить разорванную пластину на четверть сечения, т.е. 1/8 с каждой стороны, что позволит возможность пропуска всех рассчитанных нагрузок без снятия постоянной нагрузки с цепи.
3. Несущая способность балки жесткости в целом обеспечена для всех современных нагрузок, кроме А-14. Коэффициент грузоподъемности по наиболее загруженному элементу от этой нагрузки составляет 0,97.
4. Большая коррозия элементов в зоне противовесов с нашей точки зрения не опасна, т.к. она не влияет на несущую способность моста ввиду совместности работы с бетоном противовеса.
5. Крымский мост после предлагаемого ремонта способен воспринимать следующие нагрузки: толпа, А-11, НК-80, НК-176.
В целом после ремонта, если снять коллекторы из-под несуществующих коммуникаций постоянные нагрузки снизятся даже по сравнению с нагрузками 1936г.
Основываясь на данных проектной и исполнительной технической документации, результатах предыдущих обследований и на результатах уточнения результатов обследования можно сделать следующие выводы по Крымскому мосту:
1 На протяжении эксплуатации сооружения в отчетах разных фирм отмечались одни и те же дефекты и повреждения. Со времени последнего обследования сооружения в 1977 году принципиально новых видов дефектов и повреждений обнаружено не было. Некоторые дефекты, которые были известны на протяжении многих лет, за последнее время развились и привели к снижению несущей способности отдельных элементов. Также необходимо отметить, что принимавшиеся ранее меры по устранению дефектов и повреждений были крайне не эффективными.
2. Перерасчет несущих элементов сооружения на некоторые временные нагрузки (Н-ЗО, All, НК-80, НК-196 и толпа), выполненный Архитектурным институтом в 1978 году, показал, что пролетное строение Крымского моста по показателю грузоподъемности самого слабого элемента (продольные балки и железобетонные плиты проезжей части), не удовлетворяет с полной гарантией надежности ни одной из пяти принятых к расчету эксплуатационных нагрузок.
3. Хотя отклонения по пластичности, прочности, текучести и относительному удлинению, примененных при строительстве сооружения, сталей не значительны, однако из-за выявленных отклонений физико-химические характеристики сталей не соответствуют действующим нормам.
4. Протечки воды и солей через полностью разрушенные деформационные швы способствовали развитию значительных повреждений и привело к снижению несущей способности элементов конструкций. Поврежденная гидроизоляция и отсутствие дренажа по краям проезжей части и тротуаров также способствовало попаданию воды и солей через места сопряжения стенок балок жесткости с плитой проезжей части и тротуаров на конструкции моста.
5. Исследование глубины коррозии показывает, что наиболее поврежденными являются металлоэлементы, расположенные в зоне противовесов и опорных частей пилонов, где из-за поврежденных деформационных швов вода и соли попадают на металлоконструкции и не обеспечен отвод воды из колодцев анкерных тяг противовеса и опорных частей пилонов.
Металлоэлементы, расположенные вблизи мест интенсивных протечек, но в хорошо проветриваемых, в зонах между торцами плит проезжей части и тротуаров с балками жесткости и пилонами, имеют локальные повреждения в виде значительной язвенной коррозии, имеющей форму конуса с вершиной в заклепочном соединении. Глубина коррозии в указанных местах достигает 3 мм. Остальные металлоэлементы (около 90%) имеют глубину коррозии не превышающую 1 мм.
6. Вследствие невысокой морозостойкости бетона и воздействия хлористых солей в зоне протечек произошло разрушение защитного слоя бетона и происходит коррозия арматуры. Попадание воды и солей на бетонные конструкции имеющих малый защитный слой бетона (<20мм) конструкций и значительное содержание хлоридов (>1%) в составе бетоне также увеличивает скорость развития повреждений бетона и коррозии арматуры. В связи с этим поверхности бетонных конструкций не допускают попадания агрессивных вод и требуют дополнительных мероприятий по защите. Непринятие своевременных мер по устранению серьезных дефектов и повреждений и причин их возникновения, а также проведение ремонтных мероприятий на низком профессиональном уровне привело к существенному ухудшению состояния сооружения. В настоящее время техническое состояние Крымского моста надо признать неудовлетворительным. Прогрессирующий износ металлоэлементов и железобетонных конструкций вследствие неудовлетворительного состояния мостового полотна и деформационных швов, обусловлен применением материалов не отвечающим требованиям современных норм. Сооружение нуждается в капитальном ремонте с заменой и усилением наиболее поврежденных элементов с целью повышения требуемых надежности, долговечности и грузоподъемности.
В целях повышения долговечности, эксплуатационной надежности и требуемой грузоподъемности в рабочей документации на капитальный ремонт Крымского моста предусмотрены следующие работы:
а) на пролетном строении моста в пределах проезжей части:
§ разборка существующего покрытия проезжей части вплоть до железобетонных сборных плит;
§ разборка железобетонных сборных плит проезжей части;
§ ремонт, а при необходимости замена продольных элементов балочной клети;
§ замена заклепок в элементах главных балок на высокопрочные болты в количестве 10% для нижнего пояса и 5% для стенки. Для отдельных «проблемных» сечений производится замена до 75% заклепок, а в зоне анкерных устройств – до 90% заклепок. Перед заменой осуществляется простукивание всех 100% заклепок для обнаружения пришедших в негодность.
§ ремонт главных балок пролетного строения с последующей их обработкой (покраской или металлизацией);
§ установка дополнительных металлических элементов усиления из низколегированной стали марки 15ХСНД;
§ устройство монолитной железобетонной плиты проезжей части, зафиксированной на металлическом пролетном строении специально разработанными анкерами;
§ устройство покрытия проезжей части;
§ устройство продольных деформационных швов марки Jeene FW 38. Швы устанавливаются между стенкой главной балки пролетного строения и примыкающей к ней плитой проезжей части. Такое решение позволяет избежать попадания воды и (что намного важнее) грязи при механизированной уборке в щель между металлом и бетоном.
§ установка гранитного бортового камня;
§ установка водоотводных трубок
§ устройство дренажа.
б) на пролетном строении моста в пределах тротуаров:
§ разборка существующего покрытия тротуаров вплоть до железобетонных сборных плит;
§ демонтаж перильного ограждения;
§ разборка железобетонных сборных плит тротуаров;
§ ремонт, а при необходимости замена продольных металлических элементов тротуаров, ремонт поперечных тротуарных консолей;
§ замена заклепок в элементах главных балок на высокопрочные болты в количестве 10% для нижнего пояса и 5% для стенки. Перед заменой осуществляется простукивание всех 100% заклепок для обнаружения пришедших в негодность.
§ устройство монолитной железобетонной тротуарной плиты, бетонируемой поверх существующих коммуникаций;
§ устройство покрытия тротуаров;
§ устройство продольных деформационных швов марки Jeene FW 38. Швы устанавливаются между стенкой главной балки пролетного строения и примыкающей к ней плитой тротуара.
§ монтаж перильного ограждения (с заменой стоек крепления перильного ограждения к тротуарным консолям на новые);
§ установка водоотводных и дренажных трубок
в) в пределах противовесов моста:
§ разборка покрытия проезжей части;
§ частичная разборка бетона балластного корыта и бетона противовеса;
§ разборка существующих конструкций деформационных швов;
§ устройство деформационных швов марки TENSA – FlexFinger R200;
§ устройство покрытия проезжей части на противовесах.
г) на эстакадах подходов:
§ разборка существующего покрытия проезжей части и тротуаров;
§ демонтаж перильного ограждения с венчающим фризом и разборка парапетов и карниза;
§ срубка верха боковых подпорных стен;
§ устройство верха монолитной подпорной стенки с дренажной системой;
§ устройство продольных (между подпорной стенкой и консолями эстакады) и поперечных (между рамами эстакады) деформационных швов марки Betoflex-Joints B 50B;
§ монтаж перильного ограждения с венчающим фризом, установка парапетов и карниза;
§ установка гранитного бортового камня;
§ ремонт железобетонных конструкций эстакад;
§ покраска пролетного строения и опор эстакад подходов.
д) по мосту в целом:
§ переборка гранитной облицовки;
§ антикоррозийная обработка металлоконструкций моста с покраской
§ устройство водоотвода из колодцев промежуточных опор и анкерных устройств;
§ восстановление рабочего состояния смотровых приспособлений (монорельса и люлек);
§ регулирование усилий в подвесках цепи моста, контроль напряженного состояния в подвесках;
§ сварка лопнувшей пластины цепи моста.
Все предусмотренные проектом работы осуществлены в 2000 году;
Заказчик - «Московская группа реализации проектов»
Генподрядчик – «Импульс М» ООО