Рубрика "Композитные мосты мира: анализ существующих объектов. Aberfeldy Footbridge

Интересно, что один из первых композитных пешеходных мостов в Великобритании находится в шотландской глуши (город Аберфелди, 120 км от Эдинбурга).

Aberfeldy Footbridge через р. Тэй представляет собой уникальное инженерное сооружение, практически полностью выполненное из полимерных композитных материалов.

Можно даже сказать, что этот пешеходный мост, построенный в 1992 году, стал определённой инновацией в строительстве и ключевым событием на пути к масштабному использованию пултрузионного стеклопластика в мостостроении.

 

 

Конструкция и материалы:

• Тип конструкции: трехпролётный вантовый мост с центральным пролетом 63 м и двумя боковыми по 25 м.
• Ширина пролетного строения: 1,5 м.
• Высота пилонов: 17 м.
• Основные материалы:
  • Ограждения: стеклопластиковые пултрузионные профили различных сечений;
  • Пролетное строение и пилоны (!): стеклопластиковые пултрузионные панели закрытого прямоугольного сечения и соединительные профили для них.
  • Вантовые тросы: из арамидных волокон Kevlar-49, покрытых полиэтиленовой оболочкой.
  • Фундаменты: железобетонные.

 

 

Особенности строительства:

• Общий вес композитных материалов составил 14,5 тонн.
• Сборка производилась без применения кранов благодаря легкости компонентов.
• Центральные секции настила пролетного строения были заполнены бетонным балластом для повышения устойчивости от воздействия ветровых нагрузок.?

Интересные факты:

• По состоянию на 2019 год основная структура моста сохраняла отличное состояние, хотя перила требовали обслуживания из-за воздействия окружающей среды.

Комментарии экспертов Солидтех:

Примечательно, что для изготовления всех конструктивных элементов пролетного строения (продольных и поперечных балок) а также самих пилонов применены пултрузионные профили всего 3 типов:

• • • ячеистая панель – standard panel (сечение состоит из 7 квадратных ячеек 80х80 мм);
    • соединительный профиль – 3-way connector (квадратное сечение 80х80 мм);
    • соединительный (угловой) профиль – 2-way connector (квадратное сечение 80х80 мм).

С нашей точки зрения, такой подход к конструированию логичен, он позволяет использовать минимальное количество типов унифицированных заводских элементов, благодаря чему достигается значительная экономия и минимизируются риски дефектов качества и надёжности самих профилей и их сборочных узлов!

О пултрузионном профиле:

пултрузионный стеклопластиковый профиль (GFRP) представляет собой композитный материал получаемый в процессе непрерывного вытягивания пропитанного смолой стекловолокна через нагреваемую формующую матрицу.

Материал отличается высокой прочностью, лёгкостью и стойкостью к коррозии, что обеспечивает широкое применение в строительстве. Требования к GFRP регламентируются международными стандартами ASTM D3917 (США), EN 13706 (Европа), GB/T 31539 (Китай) и российским ГОСТ 33344. Модуль упругости вдоль волокон составляет как правило 25–40 ГПа, поперёк – 7–10 ГПа, прочность на изгиб вдоль – 400–700 МПа, поперёк – 70–150 МПа.

О сборочных узлах:

Из открытых источников удалось узнать, что профили объединены друг с другом конструкционным эпоксидным клеем. При этом узел клеевой сборки (так называемый dog bone) содержит еще один специальный профиль небольшого сечения (toggle connector), вкладываемый в пазы смежных конструктивных профилей.

Нам пока не удалось досконально вникнуть в механику этого соединения и изучить опыт его применения в мостостроении.

Догадываемся, что копать нужно в основах деревянного строительства.

Скорее всего, одной из главных целей такого способа соединения элементов является ремонтопригодность.

 

 

Применение бетонного балласта: ячейки центральных панелей настила были частично заполнены бетоном. Это решение было принято для увеличения массы моста, что необходимо для обеспечения его аэродинамической стабильности, а также улучшения вибрационных характеристик под воздействием пешеходной нагрузки.

Несмотря на это, современное исследование колебаний моста, опубликованное в 2023 году, показывает, что есть некоторые проблемы. Естественные частоты находятся в диапазоне, который создает риск резонанса при воздействии пешеходов (особенно бегущих).

Эксплуатация. На современных фото конструкции моста сплошь покрыты лишайниками и водорослями. Это специфика климата Шотландии, влажного и прохладного.

На снимках также видны дефекты перильных ограждений, по нашему мнению вызванные не очень надежными узлами крепления. Судя по конструктиву, несущие стойки как-то невнятно заделаны прямо в настил, и скорее они расшатались из-за колебаний конструкции или наездов велосипедистов.

Выводы

Aberfeldy Footbridge эксплатируется уже 33 года и является прекрасным примером того, что композиты в мостовом строительстве и в частности glass-fiber-reinforced polymer (GFRP) могут использоваться в мостовом строительстве не только как вспомогательные (не несущие) и декоративные конструкции.

Можно сказать, что для 1992 года – это настоящий прорыв в технологии строительства и материаловедения. Конструкционные композитные профили, изготовленные методом пултрузии здесь являются достойной альтернативой стальному прокату, при этом обладают особой эстетикой свойственной деревянным конструкциям. Такие мосты действительно могут быть востребованы в удалённых локациях, куда дорого доставлять тяжёлые конструкции и где отсутствуют профильные строительные / эксплуатирующие организации.