Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НАУКА


Версия для печати
Обсудить в форуме

Безопасность транспортных сооружений при экстремальных сейсмических воздействиях

Некоторым важным аспектам проблемы, обозначенной в заголовке, посвящена статья доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой «Подземные сооружения» Московского государственного университета путей сообщения, члена Российского Национального Комитета по сейсмостойкому строительству Евгения Николаевича Курбацкого.

Карта эпицентров землетрясений Байкало-Станового сейсмического пояса (данные Якутского филиала Геофизической службы СО РАН). Землетрясения с магнитудой: 1 – М=5.8-7.6; 2 – М=4,7-5,7; 3 – М=4,0-4,6; 4 – М<4
Вид разрушенного землетрясением виадука Fukae (Кобе 1995 год)
Вид разрушенного земляного полотна при землетрясении (Тайвань)
В отличие от Японии, Филиппин, Соединенных Штатов Америки, некоторых стран Европы, российские территории с повышенной сейсмической активностью представляют собой области с малой плотностью населения. В какой-то мере это не способствовало развитию у нас методов проектирования и расчета сооружений на сейсмические воздействия.

Разрушительные землетрясения последних лет на окраинах России хоть и имели резонанс в научных и общественных кругах, обычно заканчивались только пересмотром карт сейсмического районирования, то есть повышением сейсмичности районов на 1–2 балла. «Транспортный» раздел СНИП «Строительство в сейсмических районах» практически переписывался без изменений при переработке норм, оставался в том же виде, что и несколько десятилетий назад.

Сейчас Западная и Восточная Сибирь, Дальний Восток – крупнейшая арена строительства автомобильных и железных дорог местного и федерального значения. Большая часть этих территорий относится к зонам повышенной сейсмической активности. В Якутии полтора миллиона квадратных километров отнесены к сейсмоопасным (6–10 баллов), что составляет около 30 процентов сейсмоопасных территорий РФ.

Отмечу еще один фактор, усложняющий возведение и эксплуатацию мостов в таких районах, на примере уже построенных сооружений. Железнодорожная линия Тында – Беркакит – Томмот пересекает территорию с сейсмичностью в 6-10 баллов, где развита островная и площадная мерзлота. В криолитозоне при постоянных сейсмических воздействиях в сооружениях возникают дефекты, в появлении которых нельзя винить ни проектировщиков, ни строителей. Причина кроется в несовершенстве существующих норм.

Анализ данных о повреждениях и разрушениях мостов при воздействии землетрясений силой выше 7 баллов показывает: более 20 процентов этих сооружений серьезно «страдают», даже если были рассчитаны с учетом сейсмических воздействий.

При сильных землетрясениях повреждается и земляное полотно.

Строительные нормы и правила определяют базисные принципы, устанавливают минимум требований при проектировании, рекомендуют возможные методы расчета конструкций. Любые нормы должны быть, с одной стороны, консервативными, с другой – учитывать современные знания, последние научные достижения, и поэтому их следует регулярно пересматривать.

Нормы и правила «Строительство в сейсмических районах» СНИП II-7-81*(Минстрой России, Москва, 1995) устарели. В проекте «Международные строительные нормы СНГ. Строительство в сейсмических районах» (Проект-2002) отсутствует раздел «Транспортное строительство», поэтому необходимо разработать специальные нормы для транспортных сооружений.

Изучение соответствующих зарубежных документов, многочисленных руководящих указаний и комментариев к ним, сравнение их с нашими лишний раз убеждает: российские нормативные документы не соответствует современному уровню развития науки в области расчетов и проектирования транспортных сооружений.

Рассмотрим некоторые новые положения и концепции, получившие распространение в зарубежных нормах и отсутствующие в наших.

Основной целью норм объявляется предотвращение разрушений мостов при воздействии максимального возможного землетрясения. Считается нецелесообразным, невыгодным, а иногда и невозможным проектировать мосты таким образом, чтобы при сильных и редких землетрясениях все элементы конструкций работали без разрушений. Допускаются разрушения отдельных элементов. Эти разрушения ограничиваются пластическими деформациями колонн, устоев и элементов, относительно легко доступных для обследования, ремонта, деформациями, не приносящими большого вреда конструкции в целом. Недопустимы повреждения, которые делают конструкцию геометрически изменяемой и приводят ее к полному или частичному обрушению.

Разработка мостов с учетом пластического и нелинейного поведения отдельных элементов конструкций требует использования более сложных механико-математических моделей и достаточно высокой квалификации проектировщиков. Поэтому в развитых странах нормы дополняются подробными руководствами по расчету на сейсмостойкость.

Другим важным нововведением при совершенствовании многих норм за рубежом стал переход на многоуровневое проектирование конструкций. Не вдаваясь в подробности, объясним логику такого разумного подхода, позволяющего обеспечить безопасную работу сооружений и сэкономить значительные средства. Сооружения рассчитываются на два типа землетрясений.

К первому относят средние и умеренные, могущие произойти за время службы сооружений. Мосты должны быть рассчитаны так, чтобы при подобном сейсмическом воздействии не появилось повреждений, способных нарушить эксплутационные характеристики конструкций.

Землетрясения второго типа – редкие, возможно, катастрофические. Сооружения следует рассчитать так, чтобы и при них устояли основные несущие конструкции. Возможны повреждения отдельных элементов, но при этом мост должен быть ремонтопригодным. Сохраняя остаточную несущую способность, он должен находится в таком состоянии, чтобы сразу после землетрясения им могли воспользоваться пожарные, спасательные и другие аварийные службы.

Замечу, что вопрос о переходе на многоуровневое проектирование мостов предлагался и отечественными исследователями (доцент И.О. Кузнецова поднимала его на VI Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству, Сочи, 2005 г.).

При назначении расчётных уровней землетрясений в зарубежных нормах используется классификация мостов по степени важности (в EUROCOD 8 выделены три категории: важные, обычные и маловажные). К важным сооружениям предъявляются повышенные требования по сейсмостойкости.

В марте 2002 года в Японии после очередной ревизии были опубликованы нормы расчета мостов, установлены три категории сейсмостойкости и соответствующие им предельные состояния, которые используются при задании расчетных воздействий. Категории сейсмостойкости устанавливаются, исходя из следующих трех позиций – обеспечения безопасности, эксплуатационной пригодности, возможности быстрого ремонта.

При разработке нормативной документации такая классификация представляется весьма полезной.

В российских нормах для оценки сейсмических воздействий используется понятие «спектральный коэффициент динамичности». В зарубежных нормах он называется спектром реакций (отклика или ответа), что более соответствует физической сущности этого параметра. Спектр ответа – одно из основных понятий при расчете конструкций и оборудования на сейсмостойкость. Пока у нас это понятие используется только при расчетах на сейсмостойкость строительных конструкций и оборудования атомных электростанций. По-видимому, потому, что проектирование и строительство АЭС контролируется международной организацией МАГАТЭ.

Отметим наиболее серьезные недостатки существующих российских норм.

При задании исходной сейсмической информации для расчета любых мостов из разных материалов предлагается использовать нормативные спектральные кривые, полученные с пятипроцентным коэффициентом демпфирования, которые сориентированы для расчета зданий средней этажности. Проектировщики мостов даже не подозревают, что используют коэффициенты динамичности, предназначенные для кирпичных зданий. Неправильный учет этого параметра приводит к ошибочным результатам.

Отсутствуют рекомендации по выбору числа учитываемых форм колебаний мостов.

Нет очень важного пункта: оценка взаимодействия сооружения с грунтом, которое имеет сложный характер и требует учета нелинейного поведения, пластичности и возможного разжижжения грунтов при землетрясениях.

Не даются рекомендации по учету взаимодействия подвижной нагрузки и пролетного строения. Во время землетрясения могут возникнуть значительные колебания экипажей, двигающихся по мосту, что чревато сходом поездов с рельсов.

Не найдем мы в нормах требований и рекомендаций по выбору и расчету сейсмозащитных устройств мостов, так же, как и требований по конструированию и методик определения динамических воздействий на устройства, предотвращающие сброс пролетных строений при сильных землетрясениях, и рекомендаций по усилению существующих сооружений для повышения их сейсмостойкости.

Из анализа состояния нормативной документации по расчету транспортных сооружений на сейсмические воздействия и сравнения ее с современными зарубежными нормами и стандартами следует, что в настоящее время интенсивное транспортное строительство в сейсмоактивных районах Российской Федерации (Сочи – столицы будущей зимней Олимпиады, Дальнего Востока, Восточной Сибири…) не обеспечено необходимыми регламентами. Проектирование объектов ведется по устаревшим нормам, не обеспечивающим необходимую сейсмостойкость. Все это чревато катастрофическми последствиями.

Необходимо срочно разработать документы, учитывающие современные знания по сейсмологии, сегодняшний уровень развития методов расчета сооружений. При создании новых отечественных норм следует учесть новейшие достижения, которые используются в зарубежных. При этом надо принять во внимание пункт 8 главы 2 Закона «О техническом регулировании»: международные стандарты и (или) национальные стандарты могут использоваться полностью или частично в качестве основы для разработки проектов технических регламентов.

Проблему не решить, если руководство Минтранса не осознает необходимость разработки в ближайшее время Свода правил «Транспортное строительство в сейсмических районах».

Для обеспечения безопасности движения поездов по эксплуатируемым транспортным сооружениям при экстремальных сейсмических воздействиях необходимо срочно разработать следующие документы: «Руководство по оценке сейсмостойкости и усилению существующих транспортных сооружений», «Руководство по оценке сейсмостойкости и усилению транспортных сооружений, подвергнувшихся сейсмическим воздействиям».

Полагаю, что этот вопрос может быть решен в рамках «РЖД». В МИИТе уже собран и подготовлен материал для разработки названных руководств. Возможные исполнители – ЦРБ, ЦП, МИИТ.

© Евразия Вести XII 2008







XII 2008

Евразия Вести XII 2008

Безопасность перевозок: государственный подход

Совершенствовать существующую систему управления безопасностью

Надежность и гарантии в обеспечении безопасности движения

Повысить КПД взаимодействия и сотрудничества

Безопасность перевозок и страхование рисков с применением логистических технологий

Инновационные технологии - основа комплексной безопасности движения поездов

Время прорывных технологий в безопасности движения

Безопасность - показатель устойчивости процессов

Залог успеха - выполнять каждую операцию на «отлично»!

Экономический аспект безопасности движения

Безопасность движения поездов: время системных решений

Обеспечение безопасности скоростного движения

Обеспечение безопасности движения в путевом хозяйстве

Электрификация и электроснабжение: на службе обеспечения безопасности функционирования техники

Совместными усилиями обеспечить требуемый уровень безопасности

Безопасность движения поездов

Экономика безопасности перевозок и приоритеты корпоративного управления «РЖД»

Оценка качества работы технических средств

Опыт и проблемные вопросы обеспечения безопасности движения в условиях реформы

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести