Мосты из композитных материалов GFRP (Glass-Fiber-Reinforced-Polymer)

Эффективная инфраструктура любой страны, жизненно важна для ее экономики. Долговечные, надежные мосты – ее неотъемлемая часть. К сожалению, как показывает практика, проблема реальной долговечности пролетных строений существует во всем мире. Несмотря на то, что при проектировании срок жизни пролетного строения моста устанавливается 75-100 лет, фактическая их долговечность не превышает 35-50 лет. На сегодняшний момент, причинами такого резкого несоответствия, по нашему мнению, являются следующие.

Факторы воздействия на железобетонную (стальную) составляющую моста:

1. Кислотные дожди, которые особенно участились в последние 25 – 30 лет.
2. Повсеместное использование солей при низких температурах для предотвращения скольжения транспорта.
3. Загрязнение поверхности одежды мостового полотна агрессивными частицами, привносимыми колесами автомашин. Они разъедают бетон и приводят к коррозии металла.
4. Резкая смена и перепад температур от открытой асфальтовой поверхности плиты проезжей части, аккумулирующей температуру, к низу сооружения, особенно в тонкостенных конструкциях. Температурные перепады создают существенные температурные напряжения в пролетных конструкциях.
5. Локальные разрушения (дислокации) в материалах  конструкции пролетных сооружений, рост трещин - концентраторов напряжений, вызванных эффектом усталости.

Все это заставляет весь мир искать эффективные решения для повышения долговечности пролетных сооружений мостов.

В качестве решения данной проблемы Компания «Cantat Associates Inc.» предлагает новую инновационную композитную систему для пролетных строений мостов, в которых сталь, дерево и стекловолоконный армированный полимер (GFRP) работают совместно и представляют реальную альтернативу традиционным материалам.

Высокопрочный пластик, предлагаемый нами для пролетных строений мостов усовершенствован до такой степени, что его возможно эффективно включить в совместную работу с металлом, бетоном и древесиной. Модуль упругости этого материала в два раза превосходит модуль упругости бетона, его прочность на растяжение, сжатие и изгиб превосходит прочность стали более чем в два раза, а прочность к воздействию поперечных сил всего в 2,5 раза меньше прочности стали.

Следовательно, сравнительно тонкая GFRP оболочка, инкапсулирующая деревянно-металлическую проезжую часть моста и включенная в совместную работу со стальными, либо железобетонными балками дает возможность существенно уменьшить постоянную нагрузку, улучшить перераспределение временной нагрузки между элементами пролетного строения, уменьшить расход стали на пролетное строение. Сталь и древесина, будучи полностью инкапсулированы в GFRP оболочке, защищены от коррозии и деградации.

Основными преимуществами GFRP-композитных пролетных строений являются:

  • Ожидаемая долговечность: более 100 лет,
  • Уменьшение постоянной нагрузки от собственного веса пролетного строения дает  возможность либо повысить его полезную несущую способность, либо уменьшить расход стали, 
  • Ускоренный монтаж: как правило, пролетные строения собираются, монтируются на строительной площадке и открываются для общественного движения в течение от 1 до 5 недель. При крупноблочных элементах пролетное строение может быть  смонтировано в течение нескольких часов
  • Защита окружающей среды: заводское изготовление, отсутствие подмостей и  загрязнения стройплощадки строительным мусором
  • Минимальные эксплуатационные расходы на протяжении десятилетий: GFRP композитные конструкции не чувствительны к окружающей среде, не коррозируют  или ухудшают своих качеств, они лишь требуют окраску открытых поверхностей раз в десятилетие
  • Возможность круглогодичного строительства, как при холодных, так и при теплых погодных условиях.

В настоящее время, предлагаемая нами инновационная система для пролетных строений, апробирована в Канаде, где построено и успешно эксплуатируется на автодорогах (хайвэях) десятки мостов с пролетами от 11 до 90м.

Таким образом, мы предлагаем реально существующую технологию, которая позволяет удовлетворить любые требования заказчика. Мы уверены, что в данный момент не существует альтернативы предлагаемому решению для пролетных строений мостов по надежности, долговечности, прочности и экономичности.

 

Презентации
 
 

Сравнительный анализ технологий мостостроения:

 
Мостовые конструкции с применением железобетона и металла
Мостовые конструкции с применением
композиционных материалов
GFRP (Glass – Fiber – Reinforced – Polymer)

Срок службы

35 - 50 лет
>100 лет

Стоимость строительства

100%
90-95%

Содержание и ремонт в течение первых 35-40 лет эксплуатации

35-50% от первоначальной стоимости
1-2% от первоначальной стоимости

Конечная стоимость с учетом эксплуатационных затрат

135-150% 91-97%

Вес конструкций

2.5 т/м3
0.75 т/м3

Процент полезной нагрузки

5-8% 12-18%

Монтаж пролетных строений (ПС)

 
Облегченный монтаж, который может осуществляться более легкими кранами.
  • Не требует подмостей на стройплощадке
  • Не загрязняет стройплощадку
  • Дает возможность работать «с колес».

Выполнение работ на стройплощадке

 
Круглогодично, практически без ограничений, даже при низких температурах.

Сроки монтажа ПС

1-2 месяца
1-2 дня

Экологическая оценка до строительства моста

 
Упрощается и удешевляется

Необходимость в расчете на выносливость

Необходимо рассчитывать
Нет необходимости

Требуемая толщина плиты

225 мм
205 мм
Уменьшение высоты ПС дает возможность уменьшить стоимость проекта.
Увеличение габарита для навигации влечет уменьшение стоимости строительства.

Мобильность

Стационарно
Может перемещаться

 

Фотографии проектов, выполненных в Канаде, с использованием пролетных строений из GFRP композитных материалов. Проекты включают в себя как новые мостовые строения, так и замена и реставрация старых пролетных строений.

Caledon Pedestrian Bridge - Онтарио, Канада

Eldorado Bridge - Онтарио, Канада

Port Clyde Bridge - Новая Шотландия, Канада

Old Bolton Bridge - Онтарио, Канада

Guelph-Eramosa Bridge - Онтарио, Канада

Crab Lake Road Bridge - Онтарио, Канада

Dean Lake Bridge - Онтарио, Канада

Evanturel Creek Bridge - Онтарио, Канада

Clydesdale Bridge - Новая Шотландия, Канада

 

Copyright © 1995-2014 by Cantat Associates Inc. All Rights Reserved.