RU2490612C1

RU2490612C1 - Method to assess technical condition of cones and abutments of railway bridges under complicated hydrogeological conditions (versions)

Info

Publication number: RU2490612C1
Application number: RU2012104348/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Мартынюк; Олег Нестерович Попов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-20

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: analysis of bridge design and regulatory documents is performed, stability, durability criteria are established, as well as their permissible values. A grid of connected basic points of cone and abutment structure is chosen, accuracy of their coordinates detection is calibrated relative to geodetic control. Further using three GPS-receivers and a laser scanner, coordinate and space control of cones and abutments is performed, horizontal and vertical angles and distances are determined to each specified point of structural elements, which define a general contour of the structure and features of its component geometry. Using a georadar they perform detailed instrumental examination of an embankment coupled with bridge abutments for availability of internal erosion of soil within its volume. Actual parameters and characteristics of structure element materials are determined, as well as actual parameters of the soil base state and characteristics, actual values of parameters of damages, defects and links in individual components of structural elements are defined. On the basis of this data they build a multi-parameter digital model of cones and abutments and schemes of their loading with spans and a rolling stock travelling on the bridge. Afterwards using a method of calculation they define technical condition and stability parameters of cones, abutments and resting spans, and produced values are compared with permissible values.EFFECT: on the basis of comparison they establish suitability of cones, abutments and resting bridge spans for further safe passage of trains, there might be new damages and insufficiency of bearing capacity, justify necessary types and scopes of repair.3 cl

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУDESCRIPTION OF THE INVENTION TO THE PATENT

Изобретение относится к измерительной технике и эксплуатации железнодорожных мостов и может быть использовано при диагностике и оценке фактического и прогнозируемого технического состояния конусов, устоев и опирающихся на них пролетных строений (далее по тексту элементов конструкции).The invention relates to measuring technique and operation of railway bridges and can be used in the diagnosis and assessment of the actual and forecasted technical condition of cones, abutments and spans based on them (hereinafter referred to as structural elements).

Наиболее близким техническим решением является способ построения многопараметрических цифровых моделей строительных объектов, анализа и моделирования их состояния (варианты) патент №RU 2177144, включающий анализ проектной и нормативной документации на строительные конструкции, определение параметров сечений для инструментального обследования, установление критериев пригодности и их допустимые величины, проведение замеров и другого инструментального обследования, построение многопараметрических цифровых моделей строительных объектов, моделирование состояния конструкций путем варьирования параметрами и характеристиками материалов элементов объекта, сравнение полученных значений с допустимыми величинами и установка пригодности конструкции для дальнейшей безопасной эксплуатации. Однако в данном способе не достигается достаточной точности измерений при наименьшей трудоемкости построения многопараметрической цифровой модели элементов мостовой конструкции и отсутствует возможность обоснования оптимальных, по условиям сохранения устойчивости и обеспечения требований к долговечности, объемов и сроков ремонта ее элементов.The closest technical solution is a method for constructing multi-parameter digital models of building objects, analyzing and modeling their condition (options) patent No. RU 2177144, including analysis of design and regulatory documentation for building structures, determining cross-section parameters for instrumental examination, establishing suitability criteria and their acceptable values making measurements and other instrumental examinations, building multi-parameter digital models of building objects s, modeling the state of structures by varying the parameters and characteristics of the materials of the elements of the object, comparing the obtained values with acceptable values and establishing the suitability of the structure for further safe operation. However, in this method, sufficient measurement accuracy is not achieved with the least laboriousness of constructing a multi-parameter digital model of bridge structure elements and there is no possibility of substantiating optimal conditions for maintaining stability and ensuring the requirements for the durability, volume and terms of repair of its elements.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества и точности проведения измерений и обследований и диагностики технического состояния элементов конструкции железнодорожных мостов.The technical task of this invention is to improve the quality and accuracy of measurements and examinations and diagnose the technical condition of structural elements of railway bridges.

Данный технический результат достигается тем, что по первому варианту способа оценки технического состояния конусов и устоев железнодорожных мостов в сложных гидрогеологических условиях, предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации моста, устанавливают критерии устойчивости и их допустимые величины, выбирают сеть связанных базовых точек элементов конструкции, выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования. Далее с помощью трех GPS-приемников и лазерного сканера, выполняют координатно-пространственное обоснование конусов и устоев, определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки конструктивных элементов, определяющих общий контур конструкции и. особенности геометрии составляющих ее частей. С использованием георадара проводят детальное инструментальное обследование насыпи, сопряженной с устоями моста на предмет внутренних размывов грунта в ее объеме, наличия пустот, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов. На основании этих данных проводят построение многопараметрической цифровой модели конусов, устоев и схем их нагружения пролетными строениями и проходящим по мосту подвижным составом. После этого расчетным путем определяют техническое состояние и показатели устойчивости элементов конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами. На основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов конструкции моста для дальнейшей безопасной эксплуатации, возможные новые повреждения и недостаточность несущей способности, необходимые виды ремонта. В способе по второму варианту оценки технического состояния конусов и устоев железнодорожных мостов в сложных гидрогеологических условиях предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации моста, устанавливают критерии устойчивости и их допустимые величины, выбирают сеть связанных базовых точек элементов конструкции, выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования. Далее с помощью трех GPS-приемников и лазерного сканера, выполняют координатно-пространственное, определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки конструктивных элементов, определяющих общий контур конструкции и особенности геометрии составляющих ее частей. С использованием георадара проводят детальное инструментальное обследование насыпи, сопряженной с устоями моста на предмет внутренних размывов грунта в ее объеме, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов. На основании этих данных проводят построение многопараметрической цифровой модели конусов, устоев и схем их нагружения пролетными строениями и проходящим по мосту подвижным составом. После этого расчетным путем определяют техническое состояние и конкретные критерии устойчивости элементов конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами, моделируют их состояние путем варьирования значений параметров и характеристик материалов этих элементов моста и параметров и характеристик грунтового основания, вносят поправки в указанные значения параметров исходя из объемов предполагаемых восстановительных и ремонтных работ, на основании этих данных вводят поправки в многопараметрическую цифровую модель несущих элементов конструкции моста в соответствии с принятым кодированным описанием элементов, после чего проводят анализ состояния и поведения элементов конструкции на основе сравнения результатов расчета при фактических и моделируемых значениях параметров и характеристик и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов конструкции моста для дальнейшей безопасной эксплуатации, возможные новые повреждения и недостаточность несущей способности, уточняют необходимые виды и объемы ремонта. Возможно, при проведении моделирования состояния перечисленных элементов конструкции, значения параметров и характеристик их состояния принимать в виде функциональных зависимостей и проводить оценку фактического и прогнозируемого состояния по критериям устойчивости и долговечности. При проведении обмерных работ с помощью лазерного сканера и трех GPS-приемников производится построение пространственной цифровой модели элементов конструкции, что позволяет получать более точные чертежи объектов без использования известного метода диагоналей и автоматически получать геометрические параметры элементов конструкции, выявлять их геометрические особенности и отклонения от заданной формы или, например, имеющейся технической документации; позволяет получать с заданной точностью толщины конструктивных элементов неразрушающим методом; предоставляется возможным получать срезы обмеряемых элементов под любым углом и их построение в качестве чертежной документации, вычислять линейные расстояния между элементами, не имеющими между собой прямой видимости, и определять площади поверхностей объекта и его объемов, как в целом, так и отдельных его частей. Кодированное описание элементов объектов и хранение данных натурных обмеров в виде цифровой пространственной модели позволяет автоматизировать процессы измерений и построений. Способ осуществляют следующим образом.This technical result is achieved by the fact that according to the first version of the method for assessing the technical condition of cones and abutments of railway bridges in difficult hydrogeological conditions, they preliminarily analyze the design and regulatory documentation of the bridge, establish stability criteria and their acceptable values, select a network of connected base points of the structural elements, verify accuracy of determining their coordinates relative to the geodetic substantiation. Then, using three GPS receivers and a laser scanner, they perform spatial and spatial substantiation of the cones and abutments, determine the horizontal and vertical angles and distances to each given point of the structural elements that determine the general contour of the structure and. features of the geometry of its constituent parts. Using GPR, a detailed instrumental examination of the embankment associated with the abutments of the bridge for internal erosion of the soil in its volume, the presence of voids is carried out, the actual parameters and characteristics of the materials of the structural elements and the actual parameters of the state and characteristics of the soil base are determined, the actual values of the parameters of damage, defects and connections of individual constituent structural elements. Based on these data, a multi-parameter digital model of cones, abutments and schemes for their loading with spans and rolling stock passing over the bridge are constructed. After that, the technical condition and stability indices of structural elements are determined by calculation and compared with acceptable values. Based on this comparison, the suitability of the structural elements of the bridge for further safe operation, possible new damage and lack of bearing capacity, the necessary types of repair are established. In the method according to the second variant of assessing the technical condition of cones and abutments of railway bridges in difficult hydrogeological conditions, they preliminarily analyze the design and regulatory documentation of the bridge, establish stability criteria and their permissible values, select a network of connected base points of structural elements, verify the accuracy of determining their coordinates relative to the geodetic justification . Then, using three GPS receivers and a laser scanner, they perform spatial and spatial coordinates, determine the horizontal and vertical angles and distances to each given point of the structural elements that determine the general structure contour and the geometry of its component parts. Using GPR, a detailed instrumental examination of the embankment associated with the abutments of the bridge for internal erosion of the soil in its volume is carried out, the actual parameters and characteristics of the materials of the structural elements and the actual parameters of the state and characteristics of the soil base are determined, the actual values of the parameters of damage, defects and connections of the individual components are determined structural elements. Based on these data, a multi-parameter digital model of cones, abutments and schemes for their loading with spans and rolling stock passing over the bridge are constructed. After that, the technical condition and specific criteria for the stability of structural elements are determined by calculation and compared with acceptable values, their state is modeled by varying the values of the parameters and characteristics of the materials of these bridge elements and the parameters and characteristics of the soil base, amendments are made to the specified values of the parameters based on the volumes of the estimated restoration and repair work, on the basis of these data, amendments are introduced into the multi-parameter digital model of the supporting elements nt of the bridge structure in accordance with the accepted coded description of the elements, after which they analyze the state and behavior of the structural elements based on a comparison of the calculation results with actual and simulated values of parameters and characteristics and based on this comparison establish the suitability of the bridge construction elements for further safe operation, possible new damage and lack of bearing capacity, specify the necessary types and volumes of repair. It is possible that when modeling the state of the listed structural elements, the values of the parameters and characteristics of their state can be taken in the form of functional dependencies and an assessment of the actual and forecasted state according to the criteria of stability and durability. When conducting measurements using a laser scanner and three GPS receivers, a spatial digital model of structural elements is constructed, which allows more accurate drawings of objects without using the known diagonal method and automatically obtains geometric parameters of structural elements, reveals their geometric features and deviations from a given shape or, for example, available technical documentation; allows to obtain with a given accuracy the thickness of structural elements by non-destructive method; it is possible to obtain slices of measured elements at any angle and their construction as drawing documentation, to calculate the linear distances between elements that do not have direct visibility between each other, and to determine the surface areas of the object and its volumes, as a whole, and its individual parts. The coded description of the elements of objects and the storage of field measurements in the form of a digital spatial model allows us to automate the processes of measurements and constructions. The method is as follows.

Сначала изучается и анализируется проектная и исполнительная документация обследуемого железнодорожного моста с целью определения его конструктивных особенностей при построении предварительной пространственной расчетной схемы и схемы нагружения элементов конструкции, и их идентификацией на соответствие имеющейся типовой электронной базе, а также планирования необходимого состава намечаемых работ, сбора необходимых исходных данных и характеристик. Нагрузки определяются в соответствии с действующим СНиПами СНиП 3.06.04-91, СНиП 2.03.01-84, СНиП 3.06.07-86 СНиП 3.03.01-87 и т.д.). Затем проводится визуально-аналитическое обследование моста с целью определения общего технического и физического состояния сооружения, определения фактических условий его эксплуатации, дополнительных внешних воздействий и нагрузок, возникших в результате отклонения от проекта, естественного старения и износа, воздействия опасных гидрологических факторов (подмыв, размыв, изменение русла реки, неудовлетворительная работа регуляционных сооружений) на элементы конструкции. В результате таких работ определяются: наличие и характеристики трещин, отколов и разрушений, состояние защитных покрытий, нарушения сцепления арматуры с бетоном, наличие разрыва арматуры, состояние анкеровки арматуры и т.д., т.е. дефекты, характерные для бетонных и железобетонных конструкций; состояние швов (качество, ширину, глубину) и наличие трещин (степень развития, наличие дополнительных деформаций), отклонение или выпучивание стен и т.п. для каменных и армокаменных конструкций; разрывы, потеря устойчивости, трещины, расшатывание соединений, вмятины, прогибы, деформации, искривления, изменения геометрических размеров и сечений, состояние антикоррозионного покрытия, состояние сварных, болтовых, заклепочных соединений, степени и характера коррозии элементов и соединений, отклонения элементов от проектного положения и т.д. для стальных конструкций; прогибы, деформации, прочностные показатели, влажностное состояние, биоповреждения (грибками, жуками), коррозия древесины и т.п.для деревянных конструкций.First, the design and executive documentation of the examined railway bridge is studied and analyzed in order to determine its design features when constructing a preliminary spatial design and loading diagram of structural elements, and their identification for compliance with the existing standard electronic base, as well as planning the necessary composition of the planned work, collecting the necessary initial data and characteristics. Loads are determined in accordance with the current SNiPs SNiP 3.06.04-91, SNiP 2.03.01-84, SNiP 3.06.07-86 SNiP 3.03.01-87, etc.). Then, a visual and analytical survey of the bridge is carried out in order to determine the general technical and physical condition of the structure, determine the actual conditions of its operation, additional external influences and loads resulting from deviations from the design, natural aging and wear, exposure to dangerous hydrological factors (washing, erosion, change of the riverbed, unsatisfactory work of regulatory structures) on structural elements. As a result of such work, the following are determined: the presence and characteristics of cracks, spalls and fractures, the condition of the protective coatings, the adhesion of the reinforcement to concrete, the gap of the reinforcement, the condition of anchoring of the reinforcement, etc., i.e. defects typical for concrete and reinforced concrete structures; the condition of the joints (quality, width, depth) and the presence of cracks (degree of development, the presence of additional deformations), deviation or bulging of walls, etc. for stone and reinforced stone structures; tears, loss of stability, cracks, loosening of joints, dents, sagging, deformation, bending, changes in geometric dimensions and cross-sections, condition of the anti-corrosion coating, condition of welded, bolted, riveted joints, degree and nature of corrosion of elements and joints, deviation of elements from the design position and etc. for steel structures; deflections, deformations, strength indicators, moisture condition, biodeterioration (fungi, bugs), wood corrosion, etc. for wooden structures.

Полученные таким образом характеристики фактического состояния (вышеперечисленные дефекты, отклонения от проекта, возникшие как в результате строительства, так и в результате естественного старения и эксплуатации) элементов конструкции моста обрабатываются и вносятся в базу данных его электронной модели в виде поправок, корректируя ее и максимально приближая к реальному объекту.The thus obtained characteristics of the actual state (the above-mentioned defects, deviations from the project that arose both as a result of construction and as a result of natural aging and operation) of the structural elements of the bridge are processed and entered into the database of its electronic model in the form of corrections, correcting it and bringing it as close as possible to the real object.

После проведения предварительного анализа проектной и исполнительной документации моста выполняются электронные обмеры элементов конструкции с использованием георадара. Модель и контуры элементов конструкции могут быть напрямую перенесены в среду AutoCAD (Autodesk, Inc., США), MicroStation (Bentley Systems, Inc., США), 3D StudioMax и других системах автоматизированного проектирования и. геоинформационных системах.After a preliminary analysis of the design and executive documentation of the bridge, electronic measurements of structural elements are carried out using GPR. The model and contours of structural elements can be directly transferred to AutoCAD (Autodesk, Inc., USA), MicroStation (Bentley Systems, Inc., USA), 3D StudioMax and other computer-aided design systems. geographic information systems.

Создается геодезическое обоснование объекта относительно, по крайней мере для трех базовых точек, с одновременным уравниванием погрешностей с помощью лазерного сканера (тахеометра), например Leica Smart Station с уже встроенным GPS-приемником. После этого выбирается сеть связанных базовых точек внутри объекта, с выверкой точности определения их координат относительно геодезического обоснования (реперов моста), на основании которой создается координатно-пространственное обоснование. Инструментально (автоматически) определяются горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки отдельных элементов конструкции моста и точек, определяются линейные размеры элементов конструкции и расстояния между точками контуров этих элементов конструкции относительно координатно-пространственного обоснования с одновременным кодированием описания и идентификацией элементов конструкции. На основании этих данных проводится построение пространственной цифровой модели элементов конструкции, определяется их пространственная расчетная схема и схема нагружения. Далее в результате проведения детального инструментального обследования рассматриваемых элементов конструкции моста устанавливаются фактические характеристики повреждений, дефектов и связей его отдельных составляющих элементов конструкции, определяются дополнительные нагрузки, фактические параметры коррозионного износа, прочности, модулей упругости и коэффициентов Пуассона, плотности, твердости, влажности, пористости, водопроницаемости, морозостойкости, трещиностойкости, известными методами контроля и измерений конструктивных элементов строительного объекта с внесением изменений и поправок в цифровую модель в соответствии с принятым кодированным описанием элементов конструкции.A geodetic justification of the object is created with respect to at least three base points, with the simultaneous equalization of errors using a laser scanner (total station), for example, Leica Smart Station with an integrated GPS receiver. After that, a network of connected base points inside the object is selected, with the accuracy of determining their coordinates relative to the geodetic justification (benchmarks of the bridge), based on which a coordinate-spatial justification is created. Instrumentally (automatically), horizontal and vertical angles and distances to each given point of individual structural elements of the bridge and points are determined, the linear dimensions of the structural elements and the distances between the points of the contours of these structural elements relative to the spatial and spatial justification are determined with simultaneous coding of the description and identification of structural elements. Based on these data, a spatial digital model of the structural elements is constructed, their spatial design diagram and the loading scheme are determined. Further, as a result of a detailed instrumental examination of the structural elements of the bridge under consideration, the actual characteristics of the damage, defects and relationships of its individual structural components are established, additional loads, the actual parameters of corrosion wear, strength, elastic moduli and Poisson's ratios, density, hardness, humidity, porosity, water permeability, frost resistance, crack resistance, known methods of control and measurement are constructive element building object to modify and amend the digital model in accordance with the received encoded description of the construction elements.

Затем, в соответствии с кодированным описанием. элементов конструкции определяются характеристики имеющихся дефектов и повреждений, уточняется пространственная схема, проводится оценка общей устойчивости и жесткости.Then, in accordance with the encoded description. structural elements are determined by the characteristics of defects and damages, the spatial scheme is specified, the overall stability and stiffness are evaluated.

С использованием георадара (например, георадарная система Professional Explorer) определяют степень подмыва, размыва конусов, объемы, в том числе и скрытых разрушений, пустот и повреждений грунтовых оснований. Определяются прочностные характеристики элементов конструкций при помощи неразрушающих методов. Так на основании методов упругого отскока, отрыва со скалыванием и отрыва, скалывания ребра и т.д. (ГОСТ 22690-88, ГОСТ 21243-75) определяются прочностные характеристики бетона и раствора (приборы SCHMIDT); на основании метода ультразвукового сканирования (ГОСТ 17624-87) определяются параметры трещин, а также прочностные показатели вышеназванных материалов (приборы БЕТОН - 22М, TICO, DMV DL); на основании метода электромагнитного зондирования (ГОСТ 22904-93) определяются толщины защитного слоя, состав и диаметры арматуры, взаимное ее расположение, (приборы PROFOMETER, ВОСН DMO 10); при помощи электромагнитных методов определяется степень коррозионного износа (CANIN, RESI). Использование эхо-импульсного метода позволяет определять толщины стенок конструкций из различных материалов неразрушающим методом (прибор А 1209). В соответствии с ГОСТ 9012-59, ГОСТ 9013-59 определяется твердость металлических элементов конструкций объекта (приборы К5-Д, ТЭМП 2, EQUOTIP). Определяется также проницаемость бетона, определяющая его долговечность (прибор TORRENT). Определяются характеристики дефектов (трещин, сколов и т.д.) бетона, кирпичных кладок (деформометры, мерные рейки).Using a georadar (for example, the Professional Explorer georadar system) determine the degree of washing out, erosion of cones, volumes, including hidden damage, voids and damage to soil bases. The strength characteristics of structural elements are determined using non-destructive methods. So on the basis of the methods of elastic rebound, tearing with chipping and tearing, chipping ribs, etc. (GOST 22690-88, GOST 21243-75) the strength characteristics of concrete and mortar are determined (SCHMIDT devices); Based on the ultrasound scanning method (GOST 17624-87), crack parameters are determined, as well as strength indicators of the above materials (BETON-22M, TICO, DMV DL devices); based on the method of electromagnetic sounding (GOST 22904-93), the thickness of the protective layer, the composition and diameters of the reinforcement, its relative position are determined (devices PROFOMETER, VOSN DMO 10); Using electromagnetic methods, the degree of corrosion wear (CANIN, RESI) is determined. Using the echo-pulse method allows you to determine the wall thickness of structures of various materials by non-destructive method (device A 1209). In accordance with GOST 9012-59, GOST 9013-59, the hardness of the metal elements of the structures of the object is determined (devices K5-D, TEMP 2, EQUOTIP). The permeability of concrete, which determines its durability, is also determined (TORRENT device). The characteristics of defects (cracks, chips, etc.) of concrete, masonry (deformometers, measuring rails) are determined.

Результаты обследований, данные электронных обмеров, свойства и характеристики материалов, полученные неразрушающими методами испытаний и в лабораторных условиях, обрабатываются и вносятся в базу данных электронной модели объекта, т.е. на основании полученной совокупности данных проводят построение многопараметрической цифровой. модели элементов конструкции моста. При проведении прогнозирования состояния значения параметров, характеристик свойств материалов элементов конструкции и их связей корректируют в соответствии с изменениями, возникающими при осуществлении ремонтных, восстановительных работ и реконструкции. Кроме того, при проведении прогнозирования изменения технического состояния в результате естественного старения и износа значения параметров, характеристики свойств материалов элементов конструкции и их связей принимают в виде функциональных зависимостей. На основании полученных данных проводят построение пространственных многопараметрических цифровых моделей элементов конструкции моста и схем их нагружения.Survey results, electronic measurement data, properties and characteristics of materials obtained by non-destructive testing methods and in laboratory conditions are processed and entered into the database of the electronic model of the object, i.e. on the basis of the data set obtained, a multi-parameter digital is constructed. models of bridge construction elements. When predicting the state of the values of parameters, characteristics of the properties of materials of structural elements and their relationships are adjusted in accordance with the changes arising from the implementation of repair, restoration and reconstruction works. In addition, when predicting changes in the technical condition as a result of natural aging and wear, the values of the parameters, characteristics of the properties of materials of structural elements and their relationships are taken in the form of functional dependencies. Based on the data obtained, spatial multi-parameter digital models of the structural elements of the bridge and their loading schemes are constructed.

После этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев устойчивости и долговечности элементов конструкции моста и сравнивают их с допустимыми величинами установленными ранее и нормативными. По первому варианту способа далее определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов. На основании этих данных проводят построение многопараметрической цифровой модели конусов, устоев и схем их нагружения пролетными строениями и проходящим по мосту подвижным составом. После этого расчетным путем определяют техническое состояние и показатели устойчивости и долговечности элементов конструкции моста и сравнивают их с допустимыми величинами. На основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов конструкции для дальнейшей безопасной эксплуатации, возможные новые повреждения и недостаточность несущей способности, необходимые виды ремонта.After that, the specific values of the stability and durability criteria of the bridge structural elements are determined by calculation and compared with the acceptable values established earlier and normative. According to the first variant of the method, the actual parameters and characteristics of the materials of the structural elements and the actual state parameters and the characteristics of the soil base are further determined, the actual values of the damage parameters, defects and connections of the individual constituent structural elements are determined. Based on these data, a multi-parameter digital model of cones, abutments and schemes for their loading with spans and rolling stock passing over the bridge are constructed. After that, the technical condition and the stability and durability indicators of the bridge structural elements are determined by calculation and compared with acceptable values. Based on this comparison, the suitability of the structural elements for further safe operation is established, possible new damage and lack of bearing capacity, necessary types of repair.

Для проведения анализа и определения возможных ремонтных, восстановительных работ и вариантов усиления элементов конструкции, а также для оценки потерь их несущей способности в результате полученных дефектов и повреждений, нарушении связей, а также прогнозирования дальнейшего поведения элементов конструкции в многопараметрических цифровых моделях моделируют их техническое состояние путем варьирования значений параметров и характеристик материалов этих элементов моста, параметров и характеристик грунтового основания, вносят поправки в указанные значения параметров исходя из объемов предполагаемых восстановительных и ремонтных работ, на основании этих данных вводят поправки в многопараметрическую цифровую модель несущих элементов конструкции моста в соответствии с принятым кодированным описанием элементов, после чего проводят анализ состояния и поведения элементов конструкции на основе сравнения результатов расчета при фактических и моделируемых значениях параметров и характеристик и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов конструкции моста для дальнейшей безопасной эксплуатации, возможные новые повреждения и недостаточность несущей способности, уточняют необходимые виды и объемы ремонта.In order to analyze and determine possible repair, restoration work and strengthening options for structural elements, as well as to assess the loss of their bearing capacity as a result of defects and damage, breaking ties, as well as predicting the further behavior of structural elements in multi-parameter digital models, they simulate their technical condition by varying the values of the parameters and characteristics of the materials of these elements of the bridge, the parameters and characteristics of the soil base, bring inserting into the specified parameter values based on the volumes of the proposed restoration and repair work, based on these data, amendments are made to the multi-parameter digital model of the bearing elements of the bridge structure in accordance with the accepted coded description of the elements, and then the state and behavior of the structural elements are analyzed based on a comparison of the calculation results with actual and simulated values of parameters and characteristics and on the basis of this comparison, the suitability of structural elements is established tion of the bridge for safe operation, possible new damage and lack of load-bearing capacity, specify the appropriate types and amounts of repair.

Такой способ (и его варианты) позволяет провести разработку мероприятий по восстановлению эксплутационных качеств элементов конструкций железнодорожных мостов, а также моделирования поведения, анализа и прогнозирования их технического состояния после осуществления ремонтных и восстановительных операций, реконструкции или в результате естественного износа и старения.This method (and its variants) allows the development of measures to restore the operational qualities of structural elements of railway bridges, as well as modeling behavior, analysis and prediction of their technical condition after repair and restoration operations, reconstruction, or as a result of natural wear and tear.

В ходе проведения обследований технического состояния ответственных элементов конструкции мостов мостоиспытательными станциями и специализированными организациями данный способ позволяет повысить точность определения их фактической несущей способности, ускорить и упростить анализ документации и выработку рекомендаций по наиболее эффективным решениям на усиление и ремонт и (или) выдачи заключения по дальнейшей эксплуатации моста в целом. Оценка фактического и прогнозируемого состояния элементов конструкции принимается в виде функциональных зависимостей с использованием критериев устойчивости и долговечности.During the examination of the technical condition of the critical structural elements of bridges by bridge testing stations and specialized organizations, this method allows to increase the accuracy of determining their actual bearing capacity, speed up and simplify the analysis of documentation and the development of recommendations on the most effective solutions for strengthening and repair and (or) issuing an opinion on further operation of the bridge as a whole. Evaluation of the actual and forecasted state of structural elements is taken in the form of functional dependencies using criteria of stability and durability.

Получение возможности моделирования и прогнозирования поведения элементов конструкции в результате естественного старения и износа, а также при осуществлении решений по их ремонту, восстановлению или реконструкции позволяет упростить и удешевить проведение инженерного мониторинга технического состояния с разработкой и поддержкой базы данных компьютерных версий экспертных систем диагностики, оценки состояния и прогнозирования при одновременном снижении трудоемкости производимых работ, в особенности при последующих обследованиях, благодаря уже созданной многопараметрической цифровой компьютерной модели элементов его конструкции. Данный способ предоставляет возможность использования его для моделирования и прогнозирования состояния элементов конструкции в будущем. Кроме того, данный способ позволяет в будущем проводить расчет системы "пролетные строения - фундамент - опоры" и определение технического состояния железнодорожного моста, как единого целого.The ability to model and predict the behavior of structural elements as a result of natural aging and wear, as well as in the implementation of decisions on their repair, restoration or reconstruction, makes it easier and cheaper to carry out engineering monitoring of the technical condition with the development and maintenance of a database of computer versions of expert diagnostic systems and condition assessment and forecasting while reducing the complexity of the work performed, especially in subsequent surveys Thanks to the already established multi-parameter digital computer model of its design elements. This method provides the possibility of using it to model and predict the state of structural elements in the future. In addition, this method allows in the future to carry out the calculation of the system "spans - the foundation - supports" and the definition of the technical condition of the railway bridge, as a whole.

Claims

1. Способ оценки технического состояния конусов и устоев железнодорожных мостов в сложных гидрогеологических условиях (варианты), заключающийся в том, что предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации моста, устанавливают критерии устойчивости и их допустимые величины, выбирают сеть связанных базовых точек конструкции конусов и устоев, опирающихся на них пролетных строений, выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования, далее с помощью трех GPS-приемников и лазерного сканера выполняют координатно-пространственное обоснование конусов и устоев, определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки конструктивных элементов, определяющих общий контур конструкции и особенности геометрии составляющих ее частей, с использованием георадара проводят детальное инструментальное обследование насыпи, сопряженной с устоями моста на предмет внутренних размывов грунта в ее объеме, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов, проводят построение многопараметрической цифровой модели конусов, устоев и схем их нагружения пролетными строениями и проходящим по мосту подвижным составом, расчетным путем определяют техническое состояние и показатели устойчивости конусов, устоев и опирающихся на них пролетных строений моста и сравнивают их с допустимыми величинами, далее на основе этого сравнения устанавливают пригодность конусов, устоев и опирающихся на них пролетных строений моста для дальнейшей безопасной эксплуатации, возможные новые повреждения и недостаточность несущей способности, необходимые виды ремонта.1. A method for assessing the technical condition of cones and abutments of railway bridges in difficult hydrogeological conditions (options), which consists in preliminarily analyzing the design and regulatory documentation of the bridge, establishing stability criteria and their acceptable values, choosing a network of connected base points for the construction of cones and abutments based on them spans, verify the accuracy of determining their coordinates relative to the geodetic justification, then using three GPS-receivers and a laser scanner they perform spatial and spatial substantiation of cones and abutments, determine horizontal and vertical angles and distances to each given point of structural elements that determine the general contour of the structure and the geometry of its component parts, using georadar, a detailed instrumental examination of the embankment associated with the abutments of the bridge for internal erosion of soil in its volume, determine the actual parameters and characteristics of the materials of structural elements and the actual parameter The conditions and characteristics of the soil base determine the actual values of the parameters of damage, defects and connections of the individual constituent structural elements, construct a multi-parameter digital model of cones, abutments and schemes for loading them with spans and rolling stock passing over the bridge, determine the technical condition and stability indicators by calculation cones, abutments and bridge spans resting on them and compare them with acceptable values, then based on this sake of compari- son establish the suitability of the cones, the foundations and build on bridge superstructures for further safe operation, possible new damage and lack of load-bearing capacity, the necessary repairs.

2. Способ оценки технического состояния конусов и устоев железнодорожных мостов в сложных гидрогеологических условиях, заключающийся в том, что предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации моста, устанавливают критерии устойчивости, долговечности и их допустимые величины, выбирают сеть связанных базовых точек конструкции конусов и устоев, опирающихся на них пролетных строений, выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования, далее с помощью трех GPS-приемников и лазерного сканера выполняют координатно-пространственное обоснование конусов и устоев, определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки конструктивных элементов, определяющих общий контур конструкции и особенности геометрии составляющих ее частей, с использованием георадара проводят детальное инструментальное обследование насыпи, сопряженной с устоями моста на предмет внутренних размывов грунта в ее объеме, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов, на основании этих данных проводят построение многопараметрической цифровой модели конусов, устоев и схем их нагружения пролетными строениями и проходящим по мосту подвижным составом, расчетным путем определяют техническое состояние и конкретные критерии устойчивости и долговечности конусов, устоев и пролетных строений и сравнивают их с допустимыми величинами, моделируют их состояние путем варьирования значений параметров и характеристик материалов этих элементов моста и параметров и характеристик грунтового основания, вносят поправки в указанные значения параметров, исходя из объемов предполагаемых восстановительных и ремонтных работ, на основании этих данных вводят поправки в многопараметрическую цифровую модель несущих элементов конструкции моста в соответствии с принятым кодированным описанием элементов, после чего проводят анализ состояния и поведения элементов конструкции на основе сравнения результатов расчета при фактических и моделируемых значениях параметров и характеристик и на основе этого сравнения устанавливают пригодность конусов, устоев и опирающихся на них пролетных строений моста для дальнейшей безопасной эксплуатации, возможные новые повреждения и недостаточность несущей способности, уточняют необходимые виды и объемы ремонта.2. A method for assessing the technical condition of cones and abutments of railway bridges in difficult hydrogeological conditions, namely, that they preliminarily analyze the design and regulatory documentation of the bridge, establish stability criteria, durability and their acceptable values, select a network of connected base points for the construction of cones and abutments, based on them spans, verify the accuracy of determining their coordinates relative to the geodetic justification, then using three GPS-receivers and a laser ska the gera perform spatial and spatial substantiation of the cones and abutments, determine the horizontal and vertical angles and distances to each given point of the structural elements that determine the general contour of the structure and the geometry of its component parts, using georadar, a detailed instrumental examination of the embankment associated with the abutments of the bridge on the subject internal erosion of the soil in its volume, determine the actual parameters and characteristics of materials of structural elements and actual steam condition meters and characteristics of the soil base, determine the actual values of the parameters of damage, defects and connections of the individual components of structural elements, based on these data, a multi-parameter digital model of cones, abutments and schemes for their loading with spans and rolling stock passing over the bridge are calculated, the technical way is determined by calculation condition and specific criteria for the stability and durability of cones, abutments and spans and compare them with permissible values by us, they model their condition by varying the values of the parameters and characteristics of the materials of these elements of the bridge and the parameters and characteristics of the soil base, amend the indicated values of the parameters, based on the volumes of the proposed restoration and repair work, based on these data, introduce amendments to the multi-parameter digital model of the bearing elements the bridge structure in accordance with the accepted coded description of the elements, after which they analyze the state and behavior of the structural elements on the basis of comparing the calculation results with actual and simulated values of parameters and characteristics and on the basis of this comparison, the suitability of the cones, abutments and bridge spans based on them for further safe operation, possible new damages and lack of bearing capacity, specify the necessary types and volumes of repair.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при проведении моделирования технического состояния конусов, устоев и опирающихся на них пролетных строений железнодорожного моста, фактические значения параметров и характеристик состояния, повреждений и дефектов инструментально определяют с помощью современных приборных средств (лазерный сканер, георадар, GPS-приемники), чем достигается ускорение и удешевление построения многопараметрической цифровой модели несущих элементов конструкции, а оценка ее фактического и прогнозируемого состояния принимается в виде функциональных зависимостей с использованием критериев устойчивости и долговечности. 3. The method according to claim 2, characterized in that when modeling the technical condition of the cones, abutments and the spans of the railway bridge based on them, the actual values of the parameters and characteristics of the condition, damage and defects are instrumentally determined using modern instrumentation (laser scanner, georadar, GPS-receivers), which accelerates and reduces the cost of constructing a multi-parameter digital model of load-bearing structural elements, and assesses its actual and forecasted state when It is taken in the form of functional dependencies using the criteria of stability and durability.