Несокрушимое строительство: как стальные мосты укрепляют устойчивость Филиппин
2025-11-11
Филиппины, архипелажное государство, состоящее из более чем 7600 островов, сталкивается с уникальными проблемами инфраструктуры, обусловленными тропическим климатом и динамичной географией. Как страна, регулярно подвергающаяся воздействию в среднем 20 тайфунов в год — включая катастрофические супертайфуны со скоростью ветра, превышающей 200 км/ч — в сочетании с высокой влажностью, солеными прибрежными условиями, сейсмической активностью и частыми наводнениями, потребность в прочной, устойчивой транспортной инфраструктуре никогда не была такой острой. Стальные мосты, известные своим высоким соотношением прочности к весу, возможностями модульного строительства и длительным сроком службы при правильном проектировании, стали критическим решением для соединения разрозненных ландшафтов страны. Однако, чтобы выдерживать экстремальные условия Филиппин, стальные мосты должны проектироваться и изготавливаться с точным учетом местных экологических факторов, придерживаясь как международных стандартов, так и региональных правил. Давайте рассмотрим основы стальных мостов, проанализируем климатические и географические ограничения Филиппин, изложим основные стандарты проектирования и подробно рассмотрим ключевые соображения для производства стальных мостов, способных выдерживать суровые условия эксплуатации в стране.
Стальные мосты состоят из нескольких ключевых компонентов: главные балки (основные несущие элементы), поперечные балки, настил (обычно бетонный или стальная решетка), опоры (опоры и устои) и системы соединения (болты, сварные швы или заклепки). Общие типы включают:
Баллочные мосты: Самая простая конструкция, использующая горизонтальные стальные балки, поддерживаемые опорами, идеально подходит для средних пролетов (10–50 метров), распространенных в сельской и городской местности.
Ферменные мосты: Состоят из треугольных стальных каркасов, обеспечивающих высокую прочность и устойчивость для более длинных пролетов (50–200 метров), часто используются для переходов через реки.Вантовые мосты: Используют стальные тросы, закрепленные на башнях для поддержки настила, подходят для сверхдлинных пролетов (200–1000 метров), необходимых для прибрежных или крупных речных переходов.
Арочные мосты: Изогнутые стальные арки, передающие нагрузку на устои, сочетающие конструктивную эффективность с архитектурной привлекательностью для пролетов 50–300 метров.1.2 Преимущества стальных мостов для Филиппин
Уникальные свойства стали делают ее особенно подходящей для нужд Филиппин:Высокое соотношение прочности к весу: Обеспечивает более длинные пролеты с меньшим количеством опор, снижая затраты на фундамент и минимизируя воздействие на окружающую среду в чувствительных прибрежных или речных районах.
Модульное изготовление: Компоненты могут быть предварительно изготовлены на заводах, обеспечивая контроль качества и сокращая время строительства на месте — критично для районов, подверженных задержкам из-за тайфунов.Пластичность: Способность стали деформироваться без разрушения повышает устойчивость к сейсмической активности и динамическим нагрузкам, вызванным тайфунами, предотвращая катастрофические разрушения.
Возможность вторичной переработки и устойчивость: Сталь на 100% пригодна для вторичной переработки, что соответствует глобальным целям экологичной инфраструктуры, в то время как ее длительный срок службы (50–100 лет при надлежащем обслуживании) снижает жизненные затраты.
Простота обслуживания и модернизации: Стальные компоненты доступны для осмотра и ремонта, что позволяет проводить модернизацию для удовлетворения меняющихся требований к нагрузке или потребностей в климатической устойчивости.
2. Климатическая и географическая среда Филиппин: основные проблемы для мостовРасположение Филиппин в Юго-Восточной Азии — охватывающее экватор, ограниченное Тихим океаном и Южно-Китайским морем и расположенное в Тихоокеанском «Огненном кольце» — создает идеальный шторм экологических факторов, которые напрямую влияют на производительность мостов. Понимание этих условий имеет решающее значение для проектирования стальных мостов, которые могут выдерживать десятилетия воздействия.
2.1 Климатические проблемыТайфуны и экстремальные ветровые нагрузки: Филиппины являются одной из наиболее подверженных тайфунам стран мира, ежегодно обрушиваются супертайфуны (категории 4–5). Тайфуны, такие как тайфун Хайян (Йоланда) 2013 года и тайфуны Калмеги и Фунг-вонг 2025 года, зафиксировали скорость ветра, превышающую 230 км/ч, создавая экстремальные боковые нагрузки, силы всасывания на настилы и динамические вибрации, которые могут повредить надстройки и фундаменты мостов.
Высокие осадки и наводнения: Годовое количество осадков колеблется от 1000 до 5000 миллиметров, а сезоны муссонов (июнь–октябрь и декабрь–февраль) приносят сильные ливни. Внезапные наводнения и речные наводнения затапливают опоры мостов, размывают фундаменты и подвергают стальные компоненты длительному воздействию влаги.Высокая влажность и колебания температуры: Средняя относительная влажность круглый год превышает 80%, в сочетании с температурой от 25°C до 35°C. Это создает тропическую морскую среду, где на стальных поверхностях образуется конденсат, ускоряющий коррозию.
Солевой туман и прибрежная коррозия: Более 60% населения Филиппин проживает в пределах 10 километров от побережья, а это означает, что многие мосты подвергаются воздействию соленого воздуха. Солевой туман откладывает ионы хлорида на сталь, разрушая защитные покрытия и вызывая ржавчину — одну из основных причин разрушения стальных мостов.УФ-излучение: Интенсивный тропический солнечный свет ускоряет разрушение краски и защитных покрытий, сокращая срок их службы и подвергая сталь воздействию окружающей среды.
2.2 Географические проблемыСейсмическая активность: Филиппины находятся на стыке Евразийской, Тихоокеанской и Филиппинской тектонических плит, испытывая более 200 землетрясений ежегодно. Магнитуды 6,0 и выше могут вызывать сотрясение земли, разжижение почвы и смещение фундаментов мостов, что приводит к разрушению конструкций.
Горная местность и эрозия: Более 70% территории страны занимают горы с крутыми склонами и нестабильными почвами. Опоры мостов, построенные на склонах, уязвимы для оползней и эрозии почвы, в то время как переходы через реки сталкиваются с размывом — эрозией почвы вокруг фундаментов, вызванной быстро текущей водой во время наводнений.
Архипелажная планировка: Фрагментированная островная география страны требует, чтобы мосты перекрывали широкие каналы и устья рек, требуя более длинных пролетов и надежных конструкций, способных выдерживать воздействие ветра и волн в открытом океане.
Доступность инфраструктуры: Во многих сельских районах отсутствуют надлежащие дороги, что затрудняет транспортировку строительных материалов. Модульные компоненты стальных мостов, которые можно транспортировать на кораблях или вертолетах, решают эту проблему, но требуют конструкций, которые минимизируют сборку на месте.
3. Основные стандарты проектирования стальных мостов на Филиппинах
Чтобы гарантировать, что стальные мосты соответствуют требованиям Филиппин к устойчивости, они должны соответствовать сочетанию международных инженерных стандартов и местных правил. Эти стандарты содержат рекомендации по расчетам нагрузок, выбору материалов, защите от коррозии и конструктивной безопасности.3.1 Международные стандарты
Спецификации проектирования мостов AASHTO LRFD: Разработанный Американской ассоциацией государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, этот стандарт широко принят во всем мире для проектирования стальных мостов. Он включает положения по ветровым нагрузкам (на основе исторических данных о тайфунах), сейсмическому проектированию, защите от коррозии и проектированию с учетом коэффициента сопротивления нагрузке (LRFD) для учета неопределенности в нагрузках и свойствах материалов.Eurocode 3 (EN 1993): Ориентирован на проектирование стальных конструкций, предоставляя подробные требования к маркам стали, качеству сварных швов, конструкции соединений и устойчивости к усталости — критично для мостов, подверженных динамическим нагрузкам от тайфунов.
Eurocode 8 (EN 1998): Касается сейсмического проектирования конструкций, предлагая рекомендации по проектированию пластичных стальных мостов, которые могут выдерживать сотрясение земли без разрушения.ISO 12944: Определяет защиту стальных конструкций от коррозии с помощью лакокрасочных систем и катодной защиты, с категориями, адаптированными к тропическим и прибрежным условиям (например, C5-M для морской атмосферы с высоким воздействием соли).
API RP 2A: Разработанный Американским институтом нефти, этот стандарт содержит рекомендации для морских и прибрежных сооружений, включая опоры мостов, подверженные воздействию волн и солевого тумана.3.2 Местные филиппинские стандарты
Спецификации проектирования мостов DPWH: Выпущенные Департаментом общественных работ и автомобильных дорог (DPWH), основным государственным органом, отвечающим за инфраструктуру, этот стандарт адаптирует международные руководящие принципы к местным условиям. Он предписывает:
Расчет ветровой нагрузки на основе региональных данных о тайфунах (максимальная скорость ветра 250 км/ч для прибрежных районов).Параметры сейсмического проектирования, специфичные для сейсмических зон Филиппин (зона 2–4, зона 4 является наиболее активной).
Требования к защите от коррозии для прибрежных и внутренних мостов, включая минимальную толщину покрытия и интервалы технического обслуживания.Стандарты проектирования фундаментов для сопротивления размыву и разжижению.
Филиппинский национальный стандарт (PNS) 4939: Регулирует качество конструкционной стали, используемой в мостах, определяя минимальный предел текучести (≥345 МПа для большинства применений) и химический состав для обеспечения долговечности и свариваемости.PNS ISO 9001: Требует от производителей внедрения систем управления качеством для изготовления стали, обеспечивая согласованность производства компонентов и соответствие проектным спецификациям.
3.3 Основные стандартные требования для ФилиппинКомбинации нагрузок: Мосты должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать комбинированные нагрузки, включая постоянную нагрузку (вес моста), временную нагрузку (транспортные средства, пешеходы), ветровую нагрузку (ветры тайфунов), сейсмическую нагрузку, нагрузку от наводнений и экологические нагрузки (изменения температуры, коррозия).
Коэффициенты безопасности: DPWH предписывает минимальный коэффициент безопасности 1,5 для конструктивных элементов, гарантируя, что мосты могут выдерживать нагрузки, превышающие проектные ожидания (например, более сильные, чем предсказывалось, тайфуны).
Критерии долговечности: Стальные мосты должны иметь минимальный срок службы 50 лет, а системы защиты от коррозии должны быть способны выдерживать местные условия в течение как минимум 15 лет без капитального ремонта.
Доступность для технического обслуживания: Стандарты требуют, чтобы мосты включали пешеходные дорожки, смотровые площадки и люки для облегчения регулярных проверок коррозии и ремонта.
4. Важные соображения при проектировании и производстве филиппинских стальных мостовЧтобы противостоять суровым условиям Филиппин, стальные мосты должны включать целевые конструктивные особенности и производственные процессы, учитывающие устойчивость к тайфунам, защиту от коррозии, сейсмическую устойчивость и устойчивость к наводнениям.
4.1 Конструкция, устойчивая к тайфунамТайфуны представляют собой наиболее непосредственную угрозу для стальных мостов, требуя конструкций, которые минимизируют воздействие ветровой нагрузки и повышают конструктивную устойчивость.
Аэродинамическая оптимизация: Обтекаемые профили настила (например, коробчатые балки или треугольные фермы) уменьшают сопротивление ветра и всасывание. Избегание плоских, широких поверхностей минимизирует подъемные силы, которые могут поднять настил во время тайфунов.Расчет ветровой нагрузки: Используйте региональные данные о ветре из Филиппинской администрации атмосферных, геофизических и астрономических служб (PAGASA) для определения расчетной скорости ветра. Для прибрежных районов примите 100-летний период повторения (максимальная скорость ветра, ожидаемая один раз в 100 лет), чтобы учесть увеличение интенсивности тайфунов из-за изменения климата.
Конструктивная жесткость и крепление: Увеличьте жесткость главных балок и добавьте поперечные крепления для предотвращения бокового крутильного изгиба — распространенного явления при сильном ветре. Диагональные крепления в ферменных мостах повышают жесткость и равномерно распределяют ветровые нагрузки.Сопротивление динамической нагрузке: Включите демпферы (вязкие или фрикционные демпферы) для уменьшения вибраций, вызванных ветром (флаттер и галопирование), которые со временем могут привести к усталости стальных компонентов.
Устойчивость фундамента: Спроектируйте глубокие фундаменты (сваи или кессоны), закрепленные в коренной породе, чтобы противостоять боковым ветровым нагрузкам. Для прибрежных мостов диаметры свай следует увеличить, чтобы минимизировать изгиб, вызванный ветром.4.2 Защита от коррозии: наиболее важное долгосрочное соображение
Коррозия — вызванная влажностью, солевым туманом и осадками — является основной причиной разрушения стальных мостов на Филиппинах. Эффективная защита от коррозии требует многослойного подхода.
Выбор материала:Используйте атмосферостойкую сталь (например, Corten A/B) для внутренних мостов, которая образует защитную патину ржавчины, которая препятствует дальнейшей коррозии. Однако атмосферостойкая сталь не подходит для прибрежных районов из-за высокого воздействия соли.
Для прибрежных мостов используйте высокопрочную низколегированную (HSLA) сталь с добавлением хрома, никеля или меди (например, A588 Grade A) для повышения коррозионной стойкости.
Избегайте углеродистой стали в прибрежных условиях, если она не сочетается с передовыми системами защиты от коррозии.
Защитные покрытия:
Следуйте стандартам ISO 12944 для систем покрытия. Для прибрежных мостов используйте трехслойную систему: цинконаполненный грунт (100–150 мкм), эпоксидный промежуточный слой (150–200 мкм) и полиуретановый верхний слой (80–120 мкм). Эта система обеспечивает барьерную защиту и катодную защиту (цинк действует как жертвенный анод).
Обеспечьте надлежащую подготовку поверхности (дробеструйную обработку до стандарта Sa 2.5) перед нанесением покрытия для удаления ржавчины, масла и мусора — плохая подготовка поверхности является основной причиной выхода покрытия из строя.Наносите покрытия в контролируемых заводских условиях, чтобы обеспечить равномерную толщину и адгезию, избегая нанесения покрытий на месте при высокой влажности или дожде.
Катодная защита: Для критических компонентов (например, опор, оголовков свай) и прибрежных мостов дополните покрытия катодной защитой. Гальванизация (горячее цинкование) обеспечивает жертвенную защиту для небольших компонентов, в то время как катодная защита с наложенным током (ICCP) подходит для больших конструкций — подавая низковольтный ток на стальные поверхности для предотвращения коррозии.Конструкция дренажа: Включите эффективные дренажные системы на настилах и опорах для удаления дождевой и соленой воды, предотвращая скопление, которое ускоряет коррозию. Используйте наклонные настилы (градиент 2–3%) и дренажные отверстия для отвода воды от стальных компонентов.
4.3 Сейсмическая устойчивость
Чтобы выдерживать землетрясения, стальные мосты должны быть спроектированы так, чтобы поглощать сейсмическую энергию без катастрофических разрушений.Пластичная конструкция: Используйте пластичные стальные компоненты и соединения, чтобы обеспечить контролируемую деформацию во время сотрясения земли. Сварные соединения должны быть спроектированы так, чтобы избежать хрупкого разрушения, а размеры угловых швов должны соответствовать перемещению.
Сейсмическая изоляция: Установите сейсмические изоляторы (например, резиновые опоры, фрикционные маятники) между надстройкой и подконструкцией. Эти устройства поглощают сейсмическую энергию и уменьшают передачу движения грунта на настил моста.Проектирование фундамента для разжижения: В районах, подверженных разжижению (прибрежные равнины, речные дельты), используйте глубокие сваи, простирающиеся ниже слоя разжижаемой почвы в стабильную коренную породу. Группы свай с перекрестными креплениями повышают устойчивость во время разжижения грунта.
Резервирование: Включите резервные пути нагрузки (например, несколько балок, параллельные фермы), чтобы в случае выхода из строя одного компонента другие могли перераспределить нагрузку, предотвращая полное разрушение.4.4 Устойчивость к наводнениям и размыву
Наводнения и размыв могут подорвать фундаменты мостов, что приведет к разрушению конструкций, даже если надстройка останется неповрежденной.Проектирование по высоте: Поднимите настил моста выше уровня 100-летнего паводка (как определено DPWH), чтобы предотвратить затопление. Для прибрежных мостов учитывайте штормовые нагоны (до 3 метров в районах, подверженных тайфунам) при определении высоты настила.
Защита от размыва: Защитите фундаменты опор с помощью мер по борьбе с размывом, таких как каменная наброска (крупные камни), бетонные воротники или геотекстильные мешки. Расширьте зоны защиты выше и ниже по течению от опор, чтобы уменьшить скорость воды вокруг фундаментов.
Проектирование свай: Используйте стальные сваи, заключенные в железобетон, для опор в районах, подверженных наводнениям. Бетонная оболочка обеспечивает дополнительную защиту от размыва и коррозии, в то время как стальной сердечник сохраняет конструктивную прочность.
Защита от мусора: Установите мусороуловители или противоударные барьеры вокруг опор, чтобы предотвратить попадание плавающего мусора (деревья, транспортные средства, строительные отходы) и повреждение фундаментов во время наводнений.
4.5 Адаптация к высокой влажности и температуре
Учет теплового расширения: Сталь расширяется и сжимается при изменении температуры (коэффициент теплового расширения: 11,7 × 10⁻⁶ на °C). Установите компенсационные швы (например, модульные компенсационные швы, пальцевые швы) для компенсации теплового движения, предотвращая коробление или растрескивание надстройки.Контроль конденсации: Добавьте паробарьеры к закрытым стальным компонентам (например, коробчатым балкам) для предотвращения конденсации. Вентиляционные отверстия обеспечивают циркуляцию воздуха, уменьшая накопление влаги.
Устойчивость покрытия к УФ-излучению: Используйте УФ-стабильные верхние слои (полиуретан или фторполимер) для защиты от разрушения под воздействием интенсивного солнечного света. Эти покрытия сохраняют свою целостность дольше, защищая сталь от коррозии.4.6 Контроль качества производства и изготовления
Даже лучший дизайн выйдет из строя, если производство будет некачественным. Строгий контроль качества во время изготовления имеет важное значение.Контроль стального материала: Убедитесь, что сталь соответствует стандартам PNS 4939, проверив предел текучести, прочность на растяжение и химический состав. Отбраковывайте материал с дефектами (например, трещинами, включениями), которые ставят под угрозу конструктивную целостность.
Качество сварки: Соблюдайте стандарты AWS D1.5 (Американское общество сварки) для сварки мостов. Используйте сертифицированных сварщиков и проводите неразрушающий контроль (NDT) критических сварных швов — ультразвуковой контроль (UT) для внутренних дефектов, контроль магнитными частицами (MT) для поверхностных трещин.Точность размеров: Убедитесь, что компоненты изготовлены с точными допусками (±2 мм для длины балок, ±1 мм для отверстий для соединений), чтобы облегчить сборку на месте. Используйте системы автоматизированного производства (CAM) для резки и сверления для поддержания точности.
Контроль нанесения покрытия: Контролируйте толщину покрытия с помощью магнитных измерителей и проводите испытания адгезии (испытание на перекрестную насечку, испытание на отрыв), чтобы убедиться, что покрытия правильно прилипают к стальным поверхностям. Проверяйте наличие дефектов (поры, пузыри) и немедленно устраняйте их.Модульное изготовление: Предварительно изготавливайте крупные компоненты (например, секции ферм, сегменты балок) на заводах, чтобы минимизировать работу на месте. Модульные компоненты уменьшают воздействие погодных условий во время строительства и обеспечивают стабильное качество.
5. Передовые методы строительства и технического обслуживания
Долговечность стальных мостов на Филиппинах зависит не только от проектирования и изготовления, но и от надлежащего строительства и текущего технического обслуживания.
5.1 Соображения при строительстве
Планирование погоды: Планируйте строительство, чтобы избежать сезонов тайфунов и муссонов (июнь–октябрь, декабрь–февраль) как можно больше. Если работы должны проводиться в эти периоды, установите временную защиту от ветра (брезент, ветрозащитные экраны) и закрепите незакрепленные компоненты, чтобы предотвратить повреждение.
Защита покрытия на месте: Защищайте предварительно покрытые компоненты во время транспортировки и установки с помощью пластиковой упаковки или временных покрытий. Немедленно подкрашивайте поврежденные участки подходящей краской, чтобы предотвратить коррозию.
Установка фундамента: Убедитесь, что забивка свай или строительство кессонов выполняется во время отлива в прибрежных районах, чтобы избежать попадания воды в фундаменты. Проверьте несущую способность грунта перед установкой опор, чтобы подтвердить соответствие проектным требованиям.
Качество сборки: Используйте высокопрочные болты (A325 или A490) для соединений на месте, затягивая их до указанных значений (в соответствии со стандартами AASHTO), чтобы обеспечить плотные соединения. Осмотрите все соединения перед вводом моста в эксплуатацию.
Регулярное техническое обслуживание имеет решающее значение для продления срока службы стальных мостов в суровых условиях Филиппин.
Регулярные осмотры: Проводите ежеквартальные визуальные осмотры для проверки коррозии, повреждения покрытия, ослабления болтов и деформации конструкций. Проводите детальные осмотры (включая NDT) каждые 2–3 года для выявления скрытых дефектов.
Техническое обслуживание от коррозии: Немедленно ремонтируйте поврежденные покрытия, используя ту же трехслойную систему, что и оригинал. Для прибрежных мостов ежегодно очищайте стальные поверхности от отложений соли с помощью воды под высоким давлением (избегайте абразивной очистки, которая повреждает покрытия).
Техническое обслуживание стыков: Ежегодно осматривайте компенсационные швы, очищая мусор и заменяя изношенные компоненты (например, резиновые уплотнения), чтобы обеспечить надлежащую компенсацию теплового движения.Мониторинг фундамента: Используйте сонар или подводные камеры для ежегодного осмотра фундаментов опор на предмет повреждений от размыва. При необходимости отремонтируйте размытые участки с помощью дополнительной каменной наброски или бетонных воротников.
Документация: Ведите подробные записи технического обслуживания, включая отчеты об осмотрах, ремонтные работы и подкраску покрытий. Эта документация помогает выявлять долгосрочные тенденции ухудшения состояния и планировать капитальный ремонт.6. Пример: устойчивые стальные мосты на Филиппинах
Одним из примечательных примеров устойчивого к тайфунам стального моста на Филиппинах является мост Себу-Кордова Линк Экспрессвей (CCLEX), который пересекает пролив Мактан между Себу-Сити и Кордовой. Этот вантовый мост длиной 8,9 км, завершенный в 2022 году, был спроектирован так, чтобы выдерживать тайфуны со скоростью ветра до 250 км/ч и землетрясения магнитудой до 7,5.
Основные конструктивные особенности включают:
Аэродинамические коробчатые балки для уменьшения ветровой нагрузки и вибраций.Высокопрочная сталь (ASTM A709 Grade 50) с трехслойной системой защиты от коррозии (цинконаполненный грунт, эпоксидный промежуточный слой, полиуретановый верхний слой) для прибрежного воздействия.
Сейсмические изоляторы на фундаментах опор для поглощения энергии землетрясения.Защита от размыва с использованием каменной наброски и бетонных воротников вокруг опор.
Высота настила 18 метров над уровнем моря для размещения штормовых нагонов.
Несокрушимое строительство: как стальные мосты укрепляют устойчивость Филиппин
2025-11-11
Филиппины, архипелажное государство, состоящее из более чем 7600 островов, сталкивается с уникальными проблемами инфраструктуры, обусловленными тропическим климатом и динамичной географией. Как страна, регулярно подвергающаяся воздействию в среднем 20 тайфунов в год — включая катастрофические супертайфуны со скоростью ветра, превышающей 200 км/ч — в сочетании с высокой влажностью, солеными прибрежными условиями, сейсмической активностью и частыми наводнениями, потребность в прочной, устойчивой транспортной инфраструктуре никогда не была такой острой. Стальные мосты, известные своим высоким соотношением прочности к весу, возможностями модульного строительства и длительным сроком службы при правильном проектировании, стали критическим решением для соединения разрозненных ландшафтов страны. Однако, чтобы выдерживать экстремальные условия Филиппин, стальные мосты должны проектироваться и изготавливаться с точным учетом местных экологических факторов, придерживаясь как международных стандартов, так и региональных правил. Давайте рассмотрим основы стальных мостов, проанализируем климатические и географические ограничения Филиппин, изложим основные стандарты проектирования и подробно рассмотрим ключевые соображения для производства стальных мостов, способных выдерживать суровые условия эксплуатации в стране.
Стальные мосты состоят из нескольких ключевых компонентов: главные балки (основные несущие элементы), поперечные балки, настил (обычно бетонный или стальная решетка), опоры (опоры и устои) и системы соединения (болты, сварные швы или заклепки). Общие типы включают:
Баллочные мосты: Самая простая конструкция, использующая горизонтальные стальные балки, поддерживаемые опорами, идеально подходит для средних пролетов (10–50 метров), распространенных в сельской и городской местности.
Ферменные мосты: Состоят из треугольных стальных каркасов, обеспечивающих высокую прочность и устойчивость для более длинных пролетов (50–200 метров), часто используются для переходов через реки.Вантовые мосты: Используют стальные тросы, закрепленные на башнях для поддержки настила, подходят для сверхдлинных пролетов (200–1000 метров), необходимых для прибрежных или крупных речных переходов.
Арочные мосты: Изогнутые стальные арки, передающие нагрузку на устои, сочетающие конструктивную эффективность с архитектурной привлекательностью для пролетов 50–300 метров.1.2 Преимущества стальных мостов для Филиппин
Уникальные свойства стали делают ее особенно подходящей для нужд Филиппин:Высокое соотношение прочности к весу: Обеспечивает более длинные пролеты с меньшим количеством опор, снижая затраты на фундамент и минимизируя воздействие на окружающую среду в чувствительных прибрежных или речных районах.
Модульное изготовление: Компоненты могут быть предварительно изготовлены на заводах, обеспечивая контроль качества и сокращая время строительства на месте — критично для районов, подверженных задержкам из-за тайфунов.Пластичность: Способность стали деформироваться без разрушения повышает устойчивость к сейсмической активности и динамическим нагрузкам, вызванным тайфунами, предотвращая катастрофические разрушения.
Возможность вторичной переработки и устойчивость: Сталь на 100% пригодна для вторичной переработки, что соответствует глобальным целям экологичной инфраструктуры, в то время как ее длительный срок службы (50–100 лет при надлежащем обслуживании) снижает жизненные затраты.
Простота обслуживания и модернизации: Стальные компоненты доступны для осмотра и ремонта, что позволяет проводить модернизацию для удовлетворения меняющихся требований к нагрузке или потребностей в климатической устойчивости.
2. Климатическая и географическая среда Филиппин: основные проблемы для мостовРасположение Филиппин в Юго-Восточной Азии — охватывающее экватор, ограниченное Тихим океаном и Южно-Китайским морем и расположенное в Тихоокеанском «Огненном кольце» — создает идеальный шторм экологических факторов, которые напрямую влияют на производительность мостов. Понимание этих условий имеет решающее значение для проектирования стальных мостов, которые могут выдерживать десятилетия воздействия.
2.1 Климатические проблемыТайфуны и экстремальные ветровые нагрузки: Филиппины являются одной из наиболее подверженных тайфунам стран мира, ежегодно обрушиваются супертайфуны (категории 4–5). Тайфуны, такие как тайфун Хайян (Йоланда) 2013 года и тайфуны Калмеги и Фунг-вонг 2025 года, зафиксировали скорость ветра, превышающую 230 км/ч, создавая экстремальные боковые нагрузки, силы всасывания на настилы и динамические вибрации, которые могут повредить надстройки и фундаменты мостов.
Высокие осадки и наводнения: Годовое количество осадков колеблется от 1000 до 5000 миллиметров, а сезоны муссонов (июнь–октябрь и декабрь–февраль) приносят сильные ливни. Внезапные наводнения и речные наводнения затапливают опоры мостов, размывают фундаменты и подвергают стальные компоненты длительному воздействию влаги.Высокая влажность и колебания температуры: Средняя относительная влажность круглый год превышает 80%, в сочетании с температурой от 25°C до 35°C. Это создает тропическую морскую среду, где на стальных поверхностях образуется конденсат, ускоряющий коррозию.
Солевой туман и прибрежная коррозия: Более 60% населения Филиппин проживает в пределах 10 километров от побережья, а это означает, что многие мосты подвергаются воздействию соленого воздуха. Солевой туман откладывает ионы хлорида на сталь, разрушая защитные покрытия и вызывая ржавчину — одну из основных причин разрушения стальных мостов.УФ-излучение: Интенсивный тропический солнечный свет ускоряет разрушение краски и защитных покрытий, сокращая срок их службы и подвергая сталь воздействию окружающей среды.
2.2 Географические проблемыСейсмическая активность: Филиппины находятся на стыке Евразийской, Тихоокеанской и Филиппинской тектонических плит, испытывая более 200 землетрясений ежегодно. Магнитуды 6,0 и выше могут вызывать сотрясение земли, разжижение почвы и смещение фундаментов мостов, что приводит к разрушению конструкций.
Горная местность и эрозия: Более 70% территории страны занимают горы с крутыми склонами и нестабильными почвами. Опоры мостов, построенные на склонах, уязвимы для оползней и эрозии почвы, в то время как переходы через реки сталкиваются с размывом — эрозией почвы вокруг фундаментов, вызванной быстро текущей водой во время наводнений.
Архипелажная планировка: Фрагментированная островная география страны требует, чтобы мосты перекрывали широкие каналы и устья рек, требуя более длинных пролетов и надежных конструкций, способных выдерживать воздействие ветра и волн в открытом океане.
Доступность инфраструктуры: Во многих сельских районах отсутствуют надлежащие дороги, что затрудняет транспортировку строительных материалов. Модульные компоненты стальных мостов, которые можно транспортировать на кораблях или вертолетах, решают эту проблему, но требуют конструкций, которые минимизируют сборку на месте.
3. Основные стандарты проектирования стальных мостов на Филиппинах
Чтобы гарантировать, что стальные мосты соответствуют требованиям Филиппин к устойчивости, они должны соответствовать сочетанию международных инженерных стандартов и местных правил. Эти стандарты содержат рекомендации по расчетам нагрузок, выбору материалов, защите от коррозии и конструктивной безопасности.3.1 Международные стандарты
Спецификации проектирования мостов AASHTO LRFD: Разработанный Американской ассоциацией государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, этот стандарт широко принят во всем мире для проектирования стальных мостов. Он включает положения по ветровым нагрузкам (на основе исторических данных о тайфунах), сейсмическому проектированию, защите от коррозии и проектированию с учетом коэффициента сопротивления нагрузке (LRFD) для учета неопределенности в нагрузках и свойствах материалов.Eurocode 3 (EN 1993): Ориентирован на проектирование стальных конструкций, предоставляя подробные требования к маркам стали, качеству сварных швов, конструкции соединений и устойчивости к усталости — критично для мостов, подверженных динамическим нагрузкам от тайфунов.
Eurocode 8 (EN 1998): Касается сейсмического проектирования конструкций, предлагая рекомендации по проектированию пластичных стальных мостов, которые могут выдерживать сотрясение земли без разрушения.ISO 12944: Определяет защиту стальных конструкций от коррозии с помощью лакокрасочных систем и катодной защиты, с категориями, адаптированными к тропическим и прибрежным условиям (например, C5-M для морской атмосферы с высоким воздействием соли).
API RP 2A: Разработанный Американским институтом нефти, этот стандарт содержит рекомендации для морских и прибрежных сооружений, включая опоры мостов, подверженные воздействию волн и солевого тумана.3.2 Местные филиппинские стандарты
Спецификации проектирования мостов DPWH: Выпущенные Департаментом общественных работ и автомобильных дорог (DPWH), основным государственным органом, отвечающим за инфраструктуру, этот стандарт адаптирует международные руководящие принципы к местным условиям. Он предписывает:
Расчет ветровой нагрузки на основе региональных данных о тайфунах (максимальная скорость ветра 250 км/ч для прибрежных районов).Параметры сейсмического проектирования, специфичные для сейсмических зон Филиппин (зона 2–4, зона 4 является наиболее активной).
Требования к защите от коррозии для прибрежных и внутренних мостов, включая минимальную толщину покрытия и интервалы технического обслуживания.Стандарты проектирования фундаментов для сопротивления размыву и разжижению.
Филиппинский национальный стандарт (PNS) 4939: Регулирует качество конструкционной стали, используемой в мостах, определяя минимальный предел текучести (≥345 МПа для большинства применений) и химический состав для обеспечения долговечности и свариваемости.PNS ISO 9001: Требует от производителей внедрения систем управления качеством для изготовления стали, обеспечивая согласованность производства компонентов и соответствие проектным спецификациям.
3.3 Основные стандартные требования для ФилиппинКомбинации нагрузок: Мосты должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать комбинированные нагрузки, включая постоянную нагрузку (вес моста), временную нагрузку (транспортные средства, пешеходы), ветровую нагрузку (ветры тайфунов), сейсмическую нагрузку, нагрузку от наводнений и экологические нагрузки (изменения температуры, коррозия).
Коэффициенты безопасности: DPWH предписывает минимальный коэффициент безопасности 1,5 для конструктивных элементов, гарантируя, что мосты могут выдерживать нагрузки, превышающие проектные ожидания (например, более сильные, чем предсказывалось, тайфуны).
Критерии долговечности: Стальные мосты должны иметь минимальный срок службы 50 лет, а системы защиты от коррозии должны быть способны выдерживать местные условия в течение как минимум 15 лет без капитального ремонта.
Доступность для технического обслуживания: Стандарты требуют, чтобы мосты включали пешеходные дорожки, смотровые площадки и люки для облегчения регулярных проверок коррозии и ремонта.
4. Важные соображения при проектировании и производстве филиппинских стальных мостовЧтобы противостоять суровым условиям Филиппин, стальные мосты должны включать целевые конструктивные особенности и производственные процессы, учитывающие устойчивость к тайфунам, защиту от коррозии, сейсмическую устойчивость и устойчивость к наводнениям.
4.1 Конструкция, устойчивая к тайфунамТайфуны представляют собой наиболее непосредственную угрозу для стальных мостов, требуя конструкций, которые минимизируют воздействие ветровой нагрузки и повышают конструктивную устойчивость.
Аэродинамическая оптимизация: Обтекаемые профили настила (например, коробчатые балки или треугольные фермы) уменьшают сопротивление ветра и всасывание. Избегание плоских, широких поверхностей минимизирует подъемные силы, которые могут поднять настил во время тайфунов.Расчет ветровой нагрузки: Используйте региональные данные о ветре из Филиппинской администрации атмосферных, геофизических и астрономических служб (PAGASA) для определения расчетной скорости ветра. Для прибрежных районов примите 100-летний период повторения (максимальная скорость ветра, ожидаемая один раз в 100 лет), чтобы учесть увеличение интенсивности тайфунов из-за изменения климата.
Конструктивная жесткость и крепление: Увеличьте жесткость главных балок и добавьте поперечные крепления для предотвращения бокового крутильного изгиба — распространенного явления при сильном ветре. Диагональные крепления в ферменных мостах повышают жесткость и равномерно распределяют ветровые нагрузки.Сопротивление динамической нагрузке: Включите демпферы (вязкие или фрикционные демпферы) для уменьшения вибраций, вызванных ветром (флаттер и галопирование), которые со временем могут привести к усталости стальных компонентов.
Устойчивость фундамента: Спроектируйте глубокие фундаменты (сваи или кессоны), закрепленные в коренной породе, чтобы противостоять боковым ветровым нагрузкам. Для прибрежных мостов диаметры свай следует увеличить, чтобы минимизировать изгиб, вызванный ветром.4.2 Защита от коррозии: наиболее важное долгосрочное соображение
Коррозия — вызванная влажностью, солевым туманом и осадками — является основной причиной разрушения стальных мостов на Филиппинах. Эффективная защита от коррозии требует многослойного подхода.
Выбор материала:Используйте атмосферостойкую сталь (например, Corten A/B) для внутренних мостов, которая образует защитную патину ржавчины, которая препятствует дальнейшей коррозии. Однако атмосферостойкая сталь не подходит для прибрежных районов из-за высокого воздействия соли.
Для прибрежных мостов используйте высокопрочную низколегированную (HSLA) сталь с добавлением хрома, никеля или меди (например, A588 Grade A) для повышения коррозионной стойкости.
Избегайте углеродистой стали в прибрежных условиях, если она не сочетается с передовыми системами защиты от коррозии.
Защитные покрытия:
Следуйте стандартам ISO 12944 для систем покрытия. Для прибрежных мостов используйте трехслойную систему: цинконаполненный грунт (100–150 мкм), эпоксидный промежуточный слой (150–200 мкм) и полиуретановый верхний слой (80–120 мкм). Эта система обеспечивает барьерную защиту и катодную защиту (цинк действует как жертвенный анод).
Обеспечьте надлежащую подготовку поверхности (дробеструйную обработку до стандарта Sa 2.5) перед нанесением покрытия для удаления ржавчины, масла и мусора — плохая подготовка поверхности является основной причиной выхода покрытия из строя.Наносите покрытия в контролируемых заводских условиях, чтобы обеспечить равномерную толщину и адгезию, избегая нанесения покрытий на месте при высокой влажности или дожде.
Катодная защита: Для критических компонентов (например, опор, оголовков свай) и прибрежных мостов дополните покрытия катодной защитой. Гальванизация (горячее цинкование) обеспечивает жертвенную защиту для небольших компонентов, в то время как катодная защита с наложенным током (ICCP) подходит для больших конструкций — подавая низковольтный ток на стальные поверхности для предотвращения коррозии.Конструкция дренажа: Включите эффективные дренажные системы на настилах и опорах для удаления дождевой и соленой воды, предотвращая скопление, которое ускоряет коррозию. Используйте наклонные настилы (градиент 2–3%) и дренажные отверстия для отвода воды от стальных компонентов.
4.3 Сейсмическая устойчивость
Чтобы выдерживать землетрясения, стальные мосты должны быть спроектированы так, чтобы поглощать сейсмическую энергию без катастрофических разрушений.Пластичная конструкция: Используйте пластичные стальные компоненты и соединения, чтобы обеспечить контролируемую деформацию во время сотрясения земли. Сварные соединения должны быть спроектированы так, чтобы избежать хрупкого разрушения, а размеры угловых швов должны соответствовать перемещению.
Сейсмическая изоляция: Установите сейсмические изоляторы (например, резиновые опоры, фрикционные маятники) между надстройкой и подконструкцией. Эти устройства поглощают сейсмическую энергию и уменьшают передачу движения грунта на настил моста.Проектирование фундамента для разжижения: В районах, подверженных разжижению (прибрежные равнины, речные дельты), используйте глубокие сваи, простирающиеся ниже слоя разжижаемой почвы в стабильную коренную породу. Группы свай с перекрестными креплениями повышают устойчивость во время разжижения грунта.
Резервирование: Включите резервные пути нагрузки (например, несколько балок, параллельные фермы), чтобы в случае выхода из строя одного компонента другие могли перераспределить нагрузку, предотвращая полное разрушение.4.4 Устойчивость к наводнениям и размыву
Наводнения и размыв могут подорвать фундаменты мостов, что приведет к разрушению конструкций, даже если надстройка останется неповрежденной.Проектирование по высоте: Поднимите настил моста выше уровня 100-летнего паводка (как определено DPWH), чтобы предотвратить затопление. Для прибрежных мостов учитывайте штормовые нагоны (до 3 метров в районах, подверженных тайфунам) при определении высоты настила.
Защита от размыва: Защитите фундаменты опор с помощью мер по борьбе с размывом, таких как каменная наброска (крупные камни), бетонные воротники или геотекстильные мешки. Расширьте зоны защиты выше и ниже по течению от опор, чтобы уменьшить скорость воды вокруг фундаментов.
Проектирование свай: Используйте стальные сваи, заключенные в железобетон, для опор в районах, подверженных наводнениям. Бетонная оболочка обеспечивает дополнительную защиту от размыва и коррозии, в то время как стальной сердечник сохраняет конструктивную прочность.
Защита от мусора: Установите мусороуловители или противоударные барьеры вокруг опор, чтобы предотвратить попадание плавающего мусора (деревья, транспортные средства, строительные отходы) и повреждение фундаментов во время наводнений.
4.5 Адаптация к высокой влажности и температуре
Учет теплового расширения: Сталь расширяется и сжимается при изменении температуры (коэффициент теплового расширения: 11,7 × 10⁻⁶ на °C). Установите компенсационные швы (например, модульные компенсационные швы, пальцевые швы) для компенсации теплового движения, предотвращая коробление или растрескивание надстройки.Контроль конденсации: Добавьте паробарьеры к закрытым стальным компонентам (например, коробчатым балкам) для предотвращения конденсации. Вентиляционные отверстия обеспечивают циркуляцию воздуха, уменьшая накопление влаги.
Устойчивость покрытия к УФ-излучению: Используйте УФ-стабильные верхние слои (полиуретан или фторполимер) для защиты от разрушения под воздействием интенсивного солнечного света. Эти покрытия сохраняют свою целостность дольше, защищая сталь от коррозии.4.6 Контроль качества производства и изготовления
Даже лучший дизайн выйдет из строя, если производство будет некачественным. Строгий контроль качества во время изготовления имеет важное значение.Контроль стального материала: Убедитесь, что сталь соответствует стандартам PNS 4939, проверив предел текучести, прочность на растяжение и химический состав. Отбраковывайте материал с дефектами (например, трещинами, включениями), которые ставят под угрозу конструктивную целостность.
Качество сварки: Соблюдайте стандарты AWS D1.5 (Американское общество сварки) для сварки мостов. Используйте сертифицированных сварщиков и проводите неразрушающий контроль (NDT) критических сварных швов — ультразвуковой контроль (UT) для внутренних дефектов, контроль магнитными частицами (MT) для поверхностных трещин.Точность размеров: Убедитесь, что компоненты изготовлены с точными допусками (±2 мм для длины балок, ±1 мм для отверстий для соединений), чтобы облегчить сборку на месте. Используйте системы автоматизированного производства (CAM) для резки и сверления для поддержания точности.
Контроль нанесения покрытия: Контролируйте толщину покрытия с помощью магнитных измерителей и проводите испытания адгезии (испытание на перекрестную насечку, испытание на отрыв), чтобы убедиться, что покрытия правильно прилипают к стальным поверхностям. Проверяйте наличие дефектов (поры, пузыри) и немедленно устраняйте их.Модульное изготовление: Предварительно изготавливайте крупные компоненты (например, секции ферм, сегменты балок) на заводах, чтобы минимизировать работу на месте. Модульные компоненты уменьшают воздействие погодных условий во время строительства и обеспечивают стабильное качество.
5. Передовые методы строительства и технического обслуживания
Долговечность стальных мостов на Филиппинах зависит не только от проектирования и изготовления, но и от надлежащего строительства и текущего технического обслуживания.
5.1 Соображения при строительстве
Планирование погоды: Планируйте строительство, чтобы избежать сезонов тайфунов и муссонов (июнь–октябрь, декабрь–февраль) как можно больше. Если работы должны проводиться в эти периоды, установите временную защиту от ветра (брезент, ветрозащитные экраны) и закрепите незакрепленные компоненты, чтобы предотвратить повреждение.
Защита покрытия на месте: Защищайте предварительно покрытые компоненты во время транспортировки и установки с помощью пластиковой упаковки или временных покрытий. Немедленно подкрашивайте поврежденные участки подходящей краской, чтобы предотвратить коррозию.
Установка фундамента: Убедитесь, что забивка свай или строительство кессонов выполняется во время отлива в прибрежных районах, чтобы избежать попадания воды в фундаменты. Проверьте несущую способность грунта перед установкой опор, чтобы подтвердить соответствие проектным требованиям.
Качество сборки: Используйте высокопрочные болты (A325 или A490) для соединений на месте, затягивая их до указанных значений (в соответствии со стандартами AASHTO), чтобы обеспечить плотные соединения. Осмотрите все соединения перед вводом моста в эксплуатацию.
Регулярное техническое обслуживание имеет решающее значение для продления срока службы стальных мостов в суровых условиях Филиппин.
Регулярные осмотры: Проводите ежеквартальные визуальные осмотры для проверки коррозии, повреждения покрытия, ослабления болтов и деформации конструкций. Проводите детальные осмотры (включая NDT) каждые 2–3 года для выявления скрытых дефектов.
Техническое обслуживание от коррозии: Немедленно ремонтируйте поврежденные покрытия, используя ту же трехслойную систему, что и оригинал. Для прибрежных мостов ежегодно очищайте стальные поверхности от отложений соли с помощью воды под высоким давлением (избегайте абразивной очистки, которая повреждает покрытия).
Техническое обслуживание стыков: Ежегодно осматривайте компенсационные швы, очищая мусор и заменяя изношенные компоненты (например, резиновые уплотнения), чтобы обеспечить надлежащую компенсацию теплового движения.Мониторинг фундамента: Используйте сонар или подводные камеры для ежегодного осмотра фундаментов опор на предмет повреждений от размыва. При необходимости отремонтируйте размытые участки с помощью дополнительной каменной наброски или бетонных воротников.
Документация: Ведите подробные записи технического обслуживания, включая отчеты об осмотрах, ремонтные работы и подкраску покрытий. Эта документация помогает выявлять долгосрочные тенденции ухудшения состояния и планировать капитальный ремонт.6. Пример: устойчивые стальные мосты на Филиппинах
Одним из примечательных примеров устойчивого к тайфунам стального моста на Филиппинах является мост Себу-Кордова Линк Экспрессвей (CCLEX), который пересекает пролив Мактан между Себу-Сити и Кордовой. Этот вантовый мост длиной 8,9 км, завершенный в 2022 году, был спроектирован так, чтобы выдерживать тайфуны со скоростью ветра до 250 км/ч и землетрясения магнитудой до 7,5.
Основные конструктивные особенности включают:
Аэродинамические коробчатые балки для уменьшения ветровой нагрузки и вибраций.Высокопрочная сталь (ASTM A709 Grade 50) с трехслойной системой защиты от коррозии (цинконаполненный грунт, эпоксидный промежуточный слой, полиуретановый верхний слой) для прибрежного воздействия.
Сейсмические изоляторы на фундаментах опор для поглощения энергии землетрясения.Защита от размыва с использованием каменной наброски и бетонных воротников вокруг опор.
Высота настила 18 метров над уровнем моря для размещения штормовых нагонов.
Подпишитесь на нашу информационную рассылку для получения скидок и прочего.
Политика конфиденциальности |
Карта сайта
| Китай Хорошее качество Стальной мост Bailey Доставщик. 2024-2025 EVERCROSS BRIDGE TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO.,LTD. Все права защищены.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
