RESEARCH OF STRENGTH AND CONDITION OF CEMENT-CONCRETE PAVEMENT ON BRIDGES BY NON-DESTRUCTIVE METHODS

Заголовок (англійською): 
RESEARCH OF STRENGTH AND CONDITION OF CEMENT-CONCRETE PAVEMENT ON BRIDGES BY NON-DESTRUCTIVE METHODS
Автор(и): 
I.P. Gameliak
A.N. Kharchenko
A.N. Dmytrychenko
V.N. Tsybulskyi
O.O. Hustieliev
Автор(и) (англ): 
I.P. Gameliak
A.N. Kharchenko
A.N. Dmytrychenko
V.N. Tsybulskyi
O.O. Hustieliev
Ключові слова (укр): 
В статті наведенні результати визначення міцності неруйнівними методами цементобетонного покриття на мостах. За результатами дослідження побудована диференційна крива, крива надійності та обернена величина накопиченої частості міцності на стиск цементобетону. Встановлено, що цементобетон досліджуваних об’єктів відповідає класу міцності згідно нормативних документів. Проте, за результатами візуального, інструментального та тепловізійного обстеження ділянок на мостах виявлено ряд дефектів цементоб
Ключові слова (англ): 
bridges, non-destructive methods, strength, cement-concrete pavement, thermal imaging inspection, reinforcement
Анотація (укр): 
В статті наведенні результати визначення міцності неруйнівними методами цементобетонного покриття на мостах. За результатами дослідження побудована диференційна крива, крива надійності та обернена величина накопиченої частості міцності на стиск цементобетону. Встановлено, що цементобетон досліджуваних об’єктів відповідає класу міцності згідно нормативних документів. Проте, за результатами візуального, інструментального та тепловізійного обстеження ділянок на мостах виявлено ряд дефектів цементобетонного покриття та плит проїзної частини, які можуть призвести до втрати міцності конструкції дорожнього одягу. Зокрема, встановлено, що руйнування обстежених залізобетонних плит мостів переважно відбувається під впливом процесу корозії та втрати об’єму робочої частини сталевої арматури, незадовільного стану компенсаційних швів на опорах. Визначено, що тріщини в залізобетонних плитах виникають через низьку стійкість бетону на згинальні навантаження, через які сталева арматура піддається впливу агресивного зовнішнього середовища. В свою чергу доведено, що структурні тріщини в бетоні виникали через надмірне навантаження, що призвело до перенапруження конструкції, а неструктурні тріщини – внаслідок внутрішніх перенапружень, що спричинені тепловими навантаженнями та різними лінійними розширеннями матеріалів. Тепловізійним дослідженням було виявлено значну розбіжність температур в елементах конструкції дорожнього одягу, що в майбутньому призводить до руйнування цементобетонного покриття. Виявлено, що відшаровування захисного шару металевої арматури на досліджуваних мостах спричинене явищем електро-хімічної корозії. Аналіз досвіду влаштування цементобетонного покриття досліджуваних об’єктів дозволяє підготувати пропозиції щодо конструювання цементобетонного дорожнього одягу мостів та шляхопроводів з використанням сучасних матеріалів, зокрема, неметалевої арматури.
Анотація (англ): 
The article presents the results of determining the strength of non-destructive methods of cement concrete pavement on bridges. According to the results of the research, a differential curve, a reliability curve and the inverse value of the accumulated frequency of compressive strength of cement concrete are constructed. It is established that the cement concrete of the investigated objects corresponds to the strength class according to the normative documents. However, the results of visual, instrumental and thermal imaging inspection of areas on the bridges revealed a number of defects in the cement-concrete pavement and pavement slabs, which can lead to loss of the pavement structure strength. In particular, it was found that the destruction of the inspected reinforced concrete slabs of bridges mainly occurs under the influence of corrosion and loss of the working part volume of the steel reinforcement, unsatisfactory condition of the compensation seams on the supports. It is determined that cracks in reinforced concrete slabs occur due to low resistance of concrete to bending loads, due to which steel reinforcement is exposed to aggressive environments. In turn, it was proved that structural cracks in concrete occurred due to excessive loading, which led to overstrain of the structure, and non-structural cracks - due to internal stresses caused by thermal loads and various linear expansions of materials. Thermal imaging study revealed a significant difference in temperature in the pavement structural elements, which in the future leads to the destruction of cement-concrete pavement. It was found that the peeling of the protective layer of metal reinforcement on the studied bridges is caused by the phenomenon of electro-chemical corrosion. The experience analysis of cement-concrete pavement of the studied objects allows to prepare proposals for the construction of cement-concrete pavement of bridges and overpasses using modern materials, in particular, non-metallic reinforcement.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2022, номер 108
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, number 108
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
18-108_gameliak_i.p._kharchenko_a.n._dmytrychenko_a.n._tsybulskyi_v.n._hustieliev_o.o.pdf
Дата публікації: 
05 Июль 2022
Номер збірника: 
108
Університет автора: 
National Transport University, Kyiv
References: 
REFERENСES
  1. Transportation for America. The Fix We’re In For: The State of Our Nation’s Bridges. Washington, USA, 2013. Pp.8. URL: https://www.infrastru ctureusa.org/the-fix-were-in-for-the-state-of-our-nations-bridges-2013/
  2.  Gucunski N., Maher A., Basily B., La H., Lim R., Parvardeh H. and Kee1 S.-H. Robotic platform rabit for condition assessment of concrete bridge decks using multiple nde technologies. HDKBR INFO Magazin. Vol. 3 No. 4, 2013. Рp.5-12. URL: https://www.researchgate.net/publication/281897822.
  3. Amir Gheitasi1 and Devin K. Harris. Effect of Deck Deterioration on Overall System Behavior, Resilience and Remaining Life of Composite Steel Girder Bridges, 2014 SEI Structures Congress, Boston, MA. URL: https://arxiv.org/abs/1402.4180
  4. Elói Figueiredo, Ionut Moldovan, Manuel Barata Marques. Condition Assessment of Bridges: Past, Present and Future A Complementary Approach. Universidade Católica Editora. Pp. 199. URL:https://www.researchgate.net/publication/260341703
  5. FRP Reinforcement for Concrete: Performance Assessment and New Construction Volume I: Sierrita De La Cruz Creek Bridge. Technical Report. GRANT: DTRT13-G-UTC45 Project Period: 10/1/2015 –6/1/16. Pp. 37. URL:https://www.researchgate.net/publication/310843748
  6. Koch, G.H., Payer, J.H., Brongers, M.P.H., Thompson, N.G., and Virmani, Y.P. Payer, J.H. Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States. Report, National Association of Corrosion Engineers (NACE), Report No. FHWA-RD-01-156, 2002. Pp. 773. URL: https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/39217
  7. Tsybulskyi V.M., Kharchenko A.N. Features of sliding structures design of bridges reinforced with composite materials. Modern engineering and innovative technologies. Issue №15, Part 1. Indexed in INDEX COPERNICUS (ICV: 84.35), Germany, 2021. Pp. 75-83. DOI: 10.30890/2567-5273.2021-15-01-096
  8. Gooranorimi, O., Bradberry, T., Dauer, E., Myers, J., Nanni. A. FRP Reinforcement for Concrete: Performance Assessment and New Construction Volume I: Sierrita De La Cruz Creek Bridge. 2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/310843748_FRP_ Reinforcement_for_Concrete_Performance_Assessment_and_New_Construction_Volume_I_Sierrita_De_La_Cruz_Creek_Bridge
  9. Gameliak I.P., Shurhaia A.H., Yakymenko Ya.M., Chyzhenko N.P., Karpiuk O.A. Porivniannia suchasnykh dobavok dlia vysokomitsnoho dorozhnoho betonu (Comparison of modern additions is for a високоміцного travelling concrete). Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo: Naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. Vyp. 92. K.: NTU, 2014. Р. 38 – 49.
  10. Gameliak I.P., Koretskyi A.S., Koretskyi S.S. Pro neobkhidnist budivnytstva tsementobetonnykh pokryttiv v Ukraini (About the necessity of building of цементобетонних coverages for Ukraine). Avtoshliakhovyk Ukrainy 5/201. Naukovo-tekhnichnyi zbirnyk, 2013. Р. 24 – 26.
  11. Khyshmakh M., Maylian D.R., Polskoi P.P., Bliahoz A.M. Prochnost y deformatyvnost yzghybaemykh elementov yz tiazheloho betona, armyrovannykh stekloplastykovoi y stalnoi armaturoi (Durability and deformation of the bent elements from a heavy concrete, reinforced glass-plastic and gaggers). Novye tekhnolohy. Maikop: MHTU, 2012. Vypusk 4. P.147-152.
  12. Gameliak I.P., Koval T.I. Udoskonalennia metodyky vyprobuvan na vtomu betonykh pereriziv elementiv armovanykh nemetalevoiu kompozytnoiu bazaltoplastykovoiu armaturoiu (Improvement of method of tests on the fatigue of бетоних cuts of elements reinforced by a non-metal composite basalt-plastic armature). Avtomobilni dorohy i dorozhnie budivnytstvo. Vyp. 99, 2017. P.184-201.
  13. Gameliak I.P., Koval T.I. Matematychna model vtomnoi mitsnosti nemetalevoi sterzhnevoi armatury (Mathematical model of tireless durability of the non-metal cored armature). ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering. Poltava: PNTU, 2017. T. 1 (43). P. 162-168. Rezhym dostupu: http://journals.nupp.edu.ua/ znp/article/view/120.