Nowe podejście do próbnych obciążeń konstrukcji mostowych

W Polsce nadal wykonuje się badania konstrukcji mostowych pod próbnym obciążeniem statycznym i dynamicznym według standardów wprowadzonych pod koniec XX wieku. Obecnie nie ma już powodu używać próbnego obciążenia do doświadczalnego potwierdzenia nośności konstrukcji. W artykule przedstawiono zmiany (wraz z ich uzasadnieniem) w wytycznych wykonywania badań drogowych oraz kolejowych obiektów mostowych pod próbnym obciążeniem.

Według opracowań historycznych badania konstrukcji mostowych pod próbnym obciążeniem były pierwotnie wykonywane w celu potwierdzenia oczekiwanej nośności i wynikały z niedoskonałych metod obliczeniowych. Badania często były wykonywane jako wstęp do uroczystości z okazji otwarcia mostu. Szereg przykładów próbnych obciążeń konstrukcji mostowych wykonywanych w Europie i USA przedstawiają El Batanouny i in. w [8]. Podają przykłady badań mostów pod obciążeniem wykonywanych w XIX w. Obciążenie realizowano z użyciem wody z rzeki pompowanej do zbiorników ustawionych na moście, wykorzystywano również worki z piaskiem, walce parowe, a w przypadku mostów kolejowych lokomotywy i załadowane wagony towarowe. Przedstawiają również dziewięć przykładów awarii konstrukcji, do których doszło podczas wykonywania próbnych obciążeń lub uroczystego otwarcia, czasami z tragicznymi skutkami dla ludzi. Pierwszy prezentowany przykład miał miejsce w 1825 roku i dotyczył zawalenia się konstrukcji mostu podczas jego uroczystego otwarcia. Trzy miesiące wcześniej zakończono budowę i przeprowadzono test obciążeniowy z wynikiem pozytywnym – Birnstiel [1]. Przedostatni przykład zawalenia się konstrukcji podczas próbnego obciążenia pochodzi z 1931 r.

Ostatni z 1986 r. i dotyczy stalowego mostu łukowego testowanego w celu ponownego zbadania nośności po 40 latach eksploatacji – Shabad [11].

Jak podają Bolle i in. [3], w większości krajów europejskich próbne obciążenie odbiorcze przestało być obowiązkowe od połowy lat 60. ubiegłego wieku. Pomimo tego próbne obciążenie zaczyna odgrywać znaczącą rolę w systemie zarządzania konstrukcjami mostowymi na świecie. Casas w [4] prezentuje aktualną sytuację w 2006 r. i przyszłe trendy związane z oceną stanu i nośności konstrukcji. Podkreśla znaczenie próbnego obciążenia diagnostycznego jako najdokładniejszego narzędzia do oceny nośności konstrukcji.

Omawiając genezę i potrzebę wykonywania badań odbiorczych pod próbnym obciążeniem dynamicznym, należy wspomnieć o przypadkach występowania nadmiernych drgań mostów dla pieszych podczas uroczystości związanych z ich otwarciem. W przypadku mostu Pont de Solferino w Paryżu w 1999 r. (Blekherman [2] i Cremona [5]) oraz Milenium Footbridge w Londynie w 2000 r (Dallard i in. [6, 7]), konstrukcje zamknięto prawie bezpośrednio po ich otwarciu. Te dwa przypadki wskazują, jak trudne jest zaprojektowanie i analityczne sprawdzenie dynamiki nowatorskich, wiotkich i lekkich konstrukcji mostów dla pieszych. Wady tych konstrukcji ujawniły się na początku eksploatacji i najprawdopodobniej byłyby ujawnione podczas wykonywania próbnego obciążenia dynamicznego.

W Polsce nadal wykonuje się badania pod próbnym obciążeniem statycznym i dynamicznym według standardów wprowadzonych pod koniec XX w. Jest to norma dotycząca wymagań i badań konstrukcji stalowych z 1989 r. [13] oraz norma dotycząca konstrukcji betonowych żelbetowych i sprężonych z 1999 r. [14]. Zapisy z tych norm, związane z zakresem wykonywanych obligatoryjnie badań, w przypadku konstrukcji drogowych zostały powielone w zaleceniach Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad [15], a w przypadku konstrukcji kolejowych w standardach Polskich Linii Kolejowych PKP SA [16].

Galeria

Zobacz więcej