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.

Сравнительный анализ технологий мостостроения:

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.