Мостовые сооружения в ходе эксплуатации испытывают серьезные нагрузки. При недостаточной надежности строительных конструкций возникает угроза безопасности, а несвоевременно начатый ремонт выливается в дополнительные расходы.

Оценка технического состояния позволяет выяснить, соответствуют ли параметры сооружения утвержденному проекту и нормативам, насколько силен физический износ и нет ли угрозы аварийной ситуации. Объект обследуют перед вводом в строй после строительства, реконструкции или ремонта, а также на протяжении всего срока службы.

Как организован контроль

Информацию о состоянии моста получают, как правило, путем выборочных приборных и инструментальных измерений. Процедура контроля должна учитывать принцип необходимости и достаточности полученных сведений для решения задачи.

Приборные и инструментальные измерения используются для сбора следующих данных:

• Геометрические характеристики конструкций – размеры, наклон, конфигурация, планово-высотное и взаимное расположение
• Свойства и состояние материалов
• Наличие дефектов, их параметры
• Напряжения и деформации, показатели прочности, динамические характеристики

Обследование мостовых сооружений осуществляется разрушающими (прямыми) и неразрушающими методами. Преимущество при оценке технического состояния отдается неразрушающим методам.

При использовании прямых методов конструктивный элемент или защитное покрытие конструкции разрушается полностью либо частично. Прямые методы по большей части служат для выборочного контроля и сочетаются с неразрушающими.

Методы неразрушающего контроля обычно косвенные. В процессе обследования анализируется, как влияет на мостовое сооружение физическое поле, излучение или химическое вещество. Интересующая характеристика выводится через зависимость, установленную статистически или в ходе эксперимента.

Задачи инструментальных измерений

• Замер габаритов мостового сооружения, контроль соответствия полученных данных проекту и нормативам
• Определение геометрических параметров конструкций, конструктивных элементов и отдельных деталей объекта (подробный обмер, который требуется для предпроектного обследования)
• Измерение размеров элементов несущих конструкций для установления факта отсутствия расхождений с типовым проектом (востребовано при периодическом обследовании/диагностике)
• Проверка основных геометрических параметров конструктивных элементов на соответствие проекту и нормативам, оценка качества монтажных работ (при приемочном обследовании/диагностике)
• Фиксация пространственного положения характерных точек конструктивных элементов объекта, что позволит в будущем обнаружить изменения, произошедшие после предыдущего обследования (мониторинг)
• Контроль соответствия деформационных смещений мостового сооружения проекту и нормативам (испытания)

Свойства материалов и методы контроля

Прочность бетона (частично-разрушающие методы). Характеристики прочности измеряются по отобранным образцам, отрыву диска, скалыванию ребра, отрыву со скалыванием. При выяснении фактического класса бетона частично-разрушающие методы могут сочетаться с неразрушающими, что позволяет вывести частную градуировочную зависимость либо рассчитать коэффициент совпадения.

Прочность бетона (неразрушающие методы). Параметры прочности определяют косвенно по упругому отскоку бойка или прижатого к бетонной поверхности ударника, ударному импульсу, пластической деформации, скорости распространения ультразвука. Прочность бетона устанавливают на основании заранее рассчитанной частной градуировочной зависимости между неразрушающей характеристикой прочности и реальными данными, полученными частично-разрушающим методом.

Толщина пассивирующего слоя бетона. Основой для расчета служит зависимость между показаниями прибора, который генерирует магнитное или электромагнитное поле, и имеющимися в распоряжении параметрами конструкции. Обследование также позволяет получить информацию о диаметре арматуры и ее расположении в бетоне.

Глубина карбонизации пассивирующего слоя бетона. В ходе контрольных измерений определяется щелочность бетона. Для установления pH среды на скол наносят индикатор, обычно фенолфталеин. Окрашивание индикатора свидетельствует о карбонизации бетона, замеру подлежит толщина неокрашенного слоя.

Содержание хлоридов в бетоне. Концентрация хлоридов выясняется по окрашиванию индикатора, который наносится на пробу, выбуренную в виде бетонного порошка на исследуемом участке. С особым вниманием обследуются места стока воды с поверхности мостового сооружения.

Марка арматурной стали. Для получения данных проводится химический и спектральный анализ металла. Прочностные и деформативные свойства оцениваются в процессе лабораторных испытаний проб, а также путем измерения твердости стали. Пробы отбирают на нерабочих или слабонагруженных участках мостовых сооружений, при необходимости обеспечивается усиление или подстраховка конструкций.

Толщина антикоррозийных покрытий металлических конструкций. Измерения осуществляются главным образом при помощи магнитных методов неразрушающего контроля. Это пондеромоторный метод, в основе которого лежит показатель магнитного притяжения, и метод магнитной индукции, базирующийся на замерах сопротивления магнитного потока.

Адгезия покрытий металлических конструкций. Прочность сцепления защитного покрытия с металлоконструкцией определяется методом решетчатых надрезов, Х-образного надреза или отрыва. Наиболее точным, но достаточно трудоемким считается метод отрыва.

Дефектоскопия при выявлении скрытых дефектов и контроль поверхностных дефектов

Поиск зон активной коррозии арматуры. Участки, на которых идет процесс активной коррозии металла, ищут методом потенциалов полуэлемента. Скорость коррозии определяется по электрохимическому потенциалу между арматурой и стандартным электродом сравнения, размещаемым в обследуемой зоне.

Выявление дефектов ультразвуком. При осуществлении контроля анализируется отражение ультразвуковых колебаний от внутренних дефектов. Как правило, ультразвуком обследуют сварные соединения металлоконструкций. Дефекты в бетоне выявляют сквозным и поверхностным прозвучиванием либо сейсмоакустическим методом.

Ультразвуковая толщинометрия. Анализ базируется на времени прохождения ультразвука в обследуемом материале. Метод используется в тех случаях, когда замерить толщину обычным инструментом нельзя или как минимум проблематично. Ультразвуковая толщинометрия активно применяется при поиске локальных коррозионных ослаблений металла, когда существует только односторонний доступ к металлоконструкции мостового сооружения. 

Методы контроля напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых сооружений

Измерения остаточного усилия в напрягаемой арматуре частотным методом. Искомая величина определяется на основании зависимости между усилием натяжения и частотой колебаний арматуры, возбужденных ударом или иным импульсом.