Преподаватели кафедры автомобильных дорог, мостов и тоннелей Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (СПбГАСУ) представили результаты своих исследований на конгрессе Международной организации инженеров-мостостроителей (IABSE) в Индии. В своих научных работах они выявили возможности предотвратить разрушение мостов, а также на практике подтвердили эффективность и экономичность технологий наземного лазерного сканирования (НЛС). 

Николай Козак

Чем долговечнее элементы, тем надёжнее мост

Старший преподаватель кафедры Николай Козак рассказал об исследовании, которое позволило выявить зависимость состояния конструкции пролётного строения моста от возможных повреждений и разрушения его элементов. Исследование проводил научный коллектив кафедры в составе кандидата технических наук Николая Козака и кандидата технических наук Антона Сыркова, кандидата технических наук Владимира Быстрова и старшего преподавателя Дмитрия Ярошутина.

«Данная тема развивает моё диссертационное исследование, в котором я рассмотрел вопросы накопления усталостных повреждений в элементах объединения и изучил их влияние на общую конструкцию: сможет ли пролётное строение моста обрушиться, если со временем выйдут из строя 10; 100 или все элементы объединения? В ходе численного эксперимента я исключил из работы отдельные группы элементов объединения, а затем рассчитал, насколько выдерживают конструкции постоянные и временные транспортные нагрузки. Результаты исследования показали, что на начальных этапах разрушение элементов объединения увеличивает напряжение в главных балках до 3% и незначительно увеличивает прогибы, что, в целом, для большинства конструкций пролётного строения не является критичным. Неконтролируемое прогрессирующее развитие разрушений элементов объединений (в том числе не по причинам исчерпания выносливости) может увеличить напряжения до 20%», — пояснил Николай Козак.

По словам исследователя, подобный рост напряжений в случае отсутствия изначальных инженерных резервов может привести к разрушению главных несущих конструкций пролётного строения. Этим подтверждается необходимость регламентировать требования по выносливости элементов объединения стальной и железобетонной частей пролётных строений автодорожных мостов. В дальнейшем автор исследования планирует дать количественную оценку рисков подобных разрушений пролётных строений и связать показатели надёжности элементов объединения с общими показателями надёжности пролётного строения. 

Дмитрий Ярошутин выступает с докладом по применению технологии НЛС

Лазерное сканирование вместо классических подходов

Старший преподаватель Дмитрий Ярошутин поделился опытом в применении технологий наземного лазерного сканирования при обследовании искусственных сооружений на автомобильных дорогах и планировании транспортного коридора для пропуска сверхнормативной нагрузки в Арктической зоне России. Данное исследование проводил научный коллектив в составе старшего преподавателя Дмитрия Ярошутина, кандидата технических наук Антона Сыркова и кандидата технических наук Николая Козака, а также кандидата технических наук из Петербургского государственного университета путей сообщения Дмитрия Шестовицкого.

«Технологии НЛС мы применили на более чем 250 мостовых сооружениях и свыше 80 пересечениях транспортного коридора с надземными сетями. Таким образом доказали их эффективность и экономичность — преимущества перед классическим подходом, который зачастую требует значительных временны́х затрат на организацию доступа с использованием методов промышленного альпинизма, средств подмащивания, механического подъёмного оборудования. Точность, обеспечиваемая современными моделями лазерных сканеров, оказывается достаточной для решения задач диагностики значительной части мостовых сооружений (малых, средних и больших мостов), а их компактный размер и малый вес не требуют дополнительных затрат на транспортировку оборудования», — пояснил Дмитрий Ярошутин.

Он подчеркнул необходимость дальнейшего развития и совершенствования нормативной базы в области применения технологии НЛС для сооружений транспорта, а также разработки новых методов обработки данных наземного лазерного сканирования, требующего привлечения специалистов в области искусственного интеллекта (алгоритмы компьютерного зрения, нейронные сети и т. д.).

Мастер-классы и технические экскурсии 

Продуктивно прошли мастер-классы по вопросам расчёта железобетонных конструкций методом TIE-AND-STRUT (предлагает решения в случаях, когда методик, изложенных в нормативных документах, оказывается недостаточно), а также по доказательной и судебной инженерии (анализ причин разрушения мостовых конструкций и их предотвращение).

«В рамках технической экскурсии мы ознакомились с последствиями наводнения в штате Химачал-Прадеш, которое минувшим летом практически полностью уничтожило подъезд к городу Манали. С одной стороны, разрушение стало прямым свидетельством происходящих в мире климатических изменений, с другой — подтверждает наличие технических предпосылок для разрушения. Поэтому мостостроителям предстоит учитывать этот фактор», — резюмировал Дмитрий Ярошутин.

Николай Козак оценил необычную схему организации строительства моста через реку Ямгуа в Дели, построенного в 2018 г.: все его металлические конструкции изготавливались и собирались в укрупнённые блоки на заводе в Китае, перевозились по морю в Мумбаи, а затем наземным транспортом — в Дели.

Актуальность темы — «Инженерное дело в целях устойчивого развития» — подтвердила масштабность конгресса: он собрал свыше 400 участников из более чем 50 стран, программа включала 150 докладов о научных исследованиях.

В работе Международной организации инженеров-мостостроителей активное участие принимает Антон Сырков, который является в IABSE председателем рабочей группы 1.5 «Учёт случаев обрушений при проектировании мостов».