Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов Российский патент 2017 года по МПК E01D22/00 

Описание патента на изобретение RU2633936C1

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

Известен способ усиления, имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов (Инструкция по содержанию искусственных сооружений ЦП-628, 1999 года [2, п. 6.13], а также Распоряжение №1783р вице-президента ОАО «РЖД» В.Б. Воробьева от 28 августа 2009 г.), включающий засверловку устья трещины с двухсторонней раззенковкой отверстия и установку высокопрочного болта в это отверстие (для трещин длиной более 20 мм) с двухсторонними шайбами и натяжением с усилием до 20 тонн.

Недостатком данного способа является то, что отверстия под высокопрочные болты ослабляют сечение элемента.

Известен способ предварительно напряженного закрепления материалов (см. патент US 3270410 А, дата публикации 6 сентября 1966 г., авторы: Franklin S Briles, Salter Larry, Estates Palos Verdes), включающий засверловку конического отверстия в металлическом элементе рядом с трещиной и установку болта (заклепки) конического сечения с целью создания благоприятно ориентированных сжимающих напряжений, создающих разгрузочный эффект для усталостных напряжений.

Недостатком данного способа является то, что конические отверстия под болты или заклепки ослабляют сечение элемента.

Известен способ усиления, имеющего трещину металлического элемента (см. патент US 8763229 В2, дата публикации 1 июля 2014 г., авторы: Leonard Frederick Reid, Kevin J. Dooley), включающий сверление отверстия так, чтобы отверстие было отделено от устья трещины, с установкой втулки в отверстие, используя конический сердечник, с целью создания в металлическом элементе сжимающих остаточных напряжений, достаточных для того, чтобы существенно сократить рост трещины.

Недостатком данного способа является то, что отверстие под втулку ослабляет сечение элемента.

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

Для решения указанной задачи в способе усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов, включающем сверление отверстия в устье трещины, установку конической пробки в отверстие, согласно изобретению что перед установкой пробки в отверстие на ее коническую поверхность наносят припой, пробку устанавливают в отверстие и фиксируют с усилием не менее 0,2 МПа, после чего с помощью индуктора осуществляют местный нагрев металла стенки до температуры на 50-100°С выше температуры плавления припоя.

При этом пробка за счет сцепления припоя с основным металлом включается в совместную работу с основным элементом и, таким образом, сечение металлического элемента не ослабляется. Кроме того, при остывании в зоне трещины создаются дополнительные сжимающие напряжения, замедляющие развитие трещины, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной балки, распространяющейся преимущественно от шва крепления к ней ребра жесткости.

На фиг. 1 изображена стальная пластина с коническим отверстием и конической пробкой; на фиг. 2 - пластина с установленной в отверстие пробкой и закрепленной методом индукционной пайки; на фиг. 3 показана усталостная трещина в металле вертикальной стенки (тип Т-9) главной балки сварного пролетного строения, на фиг. 4 показан способ локализации трещины типа Т-9 в стенке балки.

Способ осуществляется следующим образом. При наличии трещины 1 (см. фиг. 4) в стенке балки 2, образовавшейся у верхнего конца сварного шва прикрепления вертикального ребра жесткости 3 к стенке балки, в устье трещины просверливается коническое отверстие 4 при помощи специального конусного сверла. «Пробка» для отверстия изготавливается с учетом того, чтобы зазор между «пробкой» и отверстием был равномерным по окружности и не превышал 0,2 мм. «Пробка» с нанесенным на нее припоем устанавливается в отверстие и с помощью индукционного нагревателя осуществляется местный нагрев металла на 50-100°С выше температуры плавления припоя.

Пример 1. Осуществляли усиление стенки главной балки пролетного строения моста, имеющей трещину типа Т9. Первоначально высверлили коническое отверстие в устье трещины, затем изготовили коническую пробку, нанесли на нее паяльную пасту на основе припоя ПСР-45, установили в отверстие и прижали с усилием 0,25 Мпа. Для местного нагрева металла использовали высокочастотную индукционную установку ВЧА-60АВ с выносным индуктором. Нагрев осуществляли до температуры 850°С в течение 1 мин. Контроль температуры, выдержка и автоматическое отключение ВЧА-60АВ осуществлялись при помощи пирометра Laser 03. Время выдержки при заданной температуре составило 5 с.

В заявляемом способе в сравнении с прототипом сечение элемента при усилении трещины впаянной пробкой не остается ослабленным, сохраняется целостность конструкции, снижается вероятность дальнейшего распространения трещины по металлу стенки. Кроме того, местный разогрев стенки балки в зоне трещины частично снимает поля остаточных напряжений вблизи трещины, что снижает вероятность дальнейшего ее роста.

Похожие патенты RU2633936C1

название год авторы номер документа
Способ усиления имеющего трещину металлического тонкостенного элемента пролетных строений мостов 2016
  • Бокарев Сергей Александрович
  • Усольцев Андрей Михайлович
  • Служаев Александр Иванович
RU2642758C1
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ИМЕЮЩЕГО ТРЕЩИНУ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ 2013
  • Бокарев Сергей Александрович
  • Мурованный Юрий Николаевич
  • Усольцев Андрей Михайлович
RU2562622C2
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ИМЕЮЩЕГО ТРЕЩИНУ В СВАРНОМ ШВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ МОСТА 2018
  • Усольцев Андрей Михайлович
  • Бокарев Сергей Александрович
  • Попова Екатерина Германовна
  • Служаев Александр Иванович
  • Маликов Михаил Юрьевич
RU2700133C1
Способ торможения и предотвращения образования усталостных трещин 2016
  • Бокарев Сергей Александрович
  • Усольцев Андрей Михайлович
  • Попова Екатерина Германовна
RU2656645C1
Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов 1986
  • Данков Валерий Сергеевич
  • Сухарев Владимир Егорович
SU1428777A1
Способ усиления имеющей трещину в стенке металлической мостовой балки 1987
  • Данков Валерий Сергеевич
  • Каневский Станислав Корнелиевич
SU1502683A1
Способ усиления балки пролетного строения моста 2018
  • Усольцев Андрей Михайлович
  • Бокарев Сергей Александрович
RU2675120C1
Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов 1986
  • Данков Валерий Сергеевич
  • Сухарев Владимир Егорович
SU1384648A1
Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов 1987
  • Данков Валерий Сергеевич
SU1456488A2
Стальное пролетное строение моста с ортотропной плитой, усиленной монолитным железобетоном 2021
  • Уткин Владимир Александрович
RU2772580C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 633 936 C1

Реферат патента 2017 года Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для предотвращения развития усталостных трещин и усиления стенок металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов, имеющих трещины. Способ усиления включает сверление конического отверстия в устье трещины, установку конической пробки в отверстие и жесткое присоединение к металлическому элементу. Перед установкой пробки в отверстие на ее коническую поверхность наносят припой и фиксируют ее посредством индукционной пайки. Пробка за счет сцепления припоя с основным металлом включается в совместную работу с основным элементом, при этом сечение металлического элемента не ослабляется и при остывании в зоне трещины создаются дополнительные сжимающие напряжения, замедляющие развитие трещины, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной балки. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 633 936 C1

Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов, включающий сверление отверстия в устье трещины, установку конической пробки в отверстие, отличающийся тем, что перед установкой пробки в отверстие на ее коническую поверхность наносят припой, пробку устанавливают в отверстие и фиксируют с усилием не менее 0,2 МПа, после чего с помощью индуктора осуществляют местный нагрев металла стенки до температуры на 50-100°С выше температуры плавления припоя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2633936C1

RU 2013155819/03 A, 27.06.2015
Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов 1986
  • Данков Валерий Сергеевич
  • Сухарев Владимир Егорович
SU1384648A1
US 8763229 B2, 01.07.2014
Поточно-механизированная сборочнаялиНия 1978
  • Сафронов Леонид Максимович
SU804548A1

RU 2 633 936 C1

Авторы

Бокарев Сергей Александрович

Усольцев Андрей Михайлович

Мурованный Юрий Николаевич

Даты

2017-10-19Публикация

2016-07-22Подача