Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов

Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для предотвращения развития трещин и усиления стенок металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов.

Известен способ усиления имеющей трещину в стенке металлической мостовой балки (см. авт.св. №1502683, МПК E01D 22/00). При наличии трещины в стенке балки, образовавшейся под грузовым поясом балки между вертикальными ребрами жесткости или вблизи вертикального ребра жесткости, устанавливают элементы усиления в зоне трещины и жестко присоединяют их к поврежденному элементу. В качестве элементов усиления устанавливают с обеих сторон стенки две пары наклонных сходящихся книзу пластин, жесткое присоединение пластин проводят путем крепления их по периметру к стенке балки, а верхними торцами к поясу балки. При расположении трещины у вертикального ребра жесткости дополнительно прикрепляют нижние торцы наклонных пластин к соответствующей грани этого ребра. Для обеспечения полного провара швов по периметру пластин кромки последних, примыкающие соответственно к стенке и грузовому поясу, выполняют с односторонней наружной разделкой (снимают фаску).

Недостатком данного способа усиления является наличие сварных швов при прикреплении конструкции усиления к металлу стенки балки, что приводит к концентрации напряжений в местах сварки и, как следствие, образованию новых трещин.

Известен способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов (см. авт.св. №1384648, МПК E01D 22/00), включающий установку элементов усиления в зоне трещины и жесткое присоединение их к металлическому элементу, причем в качестве элемента усиления используют две пары полунакладок, располагаемых с обеих сторон стенки балки с зазором друг относительно друга, ориентированные вдоль трещины. Полунакладки выполнены с разделкой обращенных друг к другу кромок и продольным пазом на обращенных к трещине смежных концевых участках. Перед присоединением каждой пары полунакладок к стенке балки в пазы под разделанные кромки полунакладок устанавливают теплоотводящую подкладку, располагаемую вдоль трещины, а после присоединения полунакладок к стенке производят местный разогрев стенки у концов трещины и заполняют зазор между полунакладками в каждой паре одновременно направленным путем сварочного нагрева металлом. Жесткое присоединение полунакладок производят с использованием фрикционно-срезных или клее-фрикционных соединений.

Недостатком данного способа усиления является наличие сварных швов при прикреплении конструкции усиления к металлу стенки балки, что может привести к концентрации напряжений и, как следствие, образованию новых трещин, и кроме того для постановки полунакладок на трещины, располагающиеся вблизи поясов балок и ребер жесткости, при помощи высокопрочных болтов недостаточно места, а отверстия под высокопрочные болты ослабляют конструкцию.

Технической задачей является повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной балки, преимущественно от шва крепления к ней ребра жесткости.

Для решения указанной задачи в способе усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов, включающем установку элементов усиления в зоне трещины и жесткое присоединение их к металлическому элементу, первоначально производят зенковку трещины, после чего наносят припой, затем осуществляют установку индуктора и элементов усиления, прижимая последние с усилием 0,2 МПа к металлическому элементу, после чего осуществляют местный нагрев до температуры плавления припоя, причем зенковку трещины производят под углом 60-80° на глубину 2-3 мм, а зазор между элементами усиления устанавливают в пределах 0,4-0,5 мм. Местный нагрев осуществляется установкой индукционного нагрева до температуры плавления припоя (900°C - 1200°C).

При двухстороннем усилении установка накладок осуществляется последовательно сначала с одной, а затем с другой стороны.

На фиг.1 изображен продольный разрез балки с трещиной в стенке с элементами усиления, на фиг.2 - поперечное сечение балки с трещиной с элементами усиления, на фиг.3 и фиг.4 - конструкция усиления, на фиг.5 - фотография металлической балки железнодорожного пролетного строения с трещиной.

Способ осуществляется следующим образом. При наличии трещины 1 в стенке главной балки возле ребра жесткости, первоначально производят зенковку трещины 3 под углом 60-80° на глубину 2-3 мм, затем на трещину наносят припой 4, после чего в зоне трещины устанавливают элементы усиления 2 в виде накладок с зазором 0,4-0,5 мм и жестко присоединяют их к стенке с усилием 0,1-0,2 МПа, после чего осуществляют местный нагрев до температуры плавления припоя (900°C - 1200°C) с помощью выносного индуктора индукционного нагревателя.

Пример 1

Осуществляли усиление стенки главной балки, имеющего трещину 1 возле ребра жесткости размером 30 мм. Первоначально провели зенковку по всей длине трещины под углом 60° на глубину 3 мм, затем нанесли на раззенкованную трещину 1 паяльную пасту на основе припоя П87, после чего установили металлические накладки 2 с обеих сторон стенки балки с зазором 0,5 мм и обжали их с усилием 0,2 МПа. После этого к месту крепления накладок подвели высокочастотную индукционную установку ВЧА-60АВ с выносным индуктором. Нагрев осуществляли до температуры 1190° в течение 10 мин. Контроль температуры, выдержка и автоматическое отключение ВЧА-60АВ осуществлялось при помощи пирометра Laser 03. Время выдержки при заданной температуре составило 60 с.

Местный разогрев стенки балки в зоне трещины, возникающий при нагреве накладок установкой индукционного нагрева, частично снимает поля остаточных напряжений вблизи трещины, что снижает вероятность дальнейшего роста трещины.

1. Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов, включающий установку элементов усиления в зоне трещины и жесткое присоединение их к металлическому элементу, отличающийся тем, что первоначально производят зенковку трещины, после чего наносят припой, затем осуществляют установку элементов усиления, прижимая последние к металлическому элементу, а затем осуществляют местный нагрев до температуры плавления припоя.

2. Способ усиления по п.1, отличающийся тем, что зенковку трещины производят под углом 60-80° на глубину 2-3 мм, зазор между элементами усиления устанавливают в пределах 0,4-0,5 мм, а обжатие производят с усилием 0,1-0,2 МПа.