Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов Советский патент 1989 года по МПК E01D22/00 

ИэобреФение относится к мостостроению, может быть использовано для предотвращения развития усталостных трещин в элементах металлических пролетных.строений преимущественно железнодорожных мостов и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1384648.

Цель изобретения - повьппение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной его балки за счет снижения концентрации растягивающих напряжений и повышения их диссипации от зо- ны трещины к основному металлу.

На фиг.1 изображена трещина в стенке от щва крепления фасонки свя- зей к ее стенке; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - закрепле- ние полунакладок трапецеидальной фор- .мы с теплоотводящей подкладкой в зоне трещины с помощью высокопрочных болтов; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З; на фиг.З - закрепление полунакладок каплевидной формы с прямолинейным скосом под стыковку посредством угловых щвов по контуру свариваемых полунакладок; на фиг.6 - разрез ВтВ на фиг.5.

Сущность способа усиления заклю- х ается в следующем. При наличии трещины 1 в стенке 2 балки 3, возникающей от щва крепления фасонки 4 связей 5 к стенке главной балки про летного строения, две пары полунакла док 6 вьтолняют трапецеидальной (фиг.3 или каплевидной (фиг.З) формы и располагают их с обеих сторон стенки балки 3. Полунакладки выполняют с разделкой обращенных друг к другу кромок и устанавливают в каждой паре в одной плоскости с зазором 7 друг относительно друга, ориентированным вдоль трещины 1 и имеющим величину, большую максимальной ширины раскрытия трещины, причем полунакладки размещают меньшими основаниями или меньшими сечениями вдоль трещины. Перед присоединением каждой пары полунакладок 6 к стенке 2 поврежденного элемента под разделанные кромки полунакладок устанавливают тепло- отводящую подкладку 8, располагае- мую вдоль трещины, а после присоединения полунакладок к стенке поврежденного элемента производят местный разогрев стенки у концов трещины и

.

5

Ю 5

20

-i ) дд 35

50

заполняют зазор 7 между полунакладками в кажлой паре одновременно наплавленным путем сварочного нагрева металлом.

Вследствие жесткого прикрепления полунакладок к поверхности поврежденного элемента (в данном случае стенки 2 балки) при остывании наплавленного шва 9 происходит поперечная его усадка и через полунакладки 6 кромки трещины сближаются или прижимаются друг к другу с усилием Q, соответствующим объему наплавленного металла. Это приводит к снятию пиков напряжений по концам трепщны и возможности безопасной дальнейшей эксплуатации конструкции в случае, если усилие предварительного обжатия трещины не будет превзойдено усилиями, действующими в повреж- денном элементе вблизи концов трещины.

При этом после остывания шва 9 полунакладки превращаются в полную накладку, обеспечивающую усиление поврежденного элемента.

Местный разогрев стенки балки у концов трещины 1 после присоединения полунакладок к стенке обеспечивает смягчение поля остаточных напряжений вблизи трещины, что исключает возможность роста трещины в нагруженной кoнctpyкции при наложении шва 9 в зазор между полунакладками 6. Стягивание кромок трещины сопровождается возникновением растягивающих усилий в накладках (образованных сваркой полунакладок 6) и усилий N в прилегающих к ним участках стенки балки за накладками уравновешивающих усилия О от поперечной усадки шва 9. Теплоотводящие подкладки 8, уложенные с обеих сторон трещины 1 в выемках 10 полунакладок 6, исключают чрезмерный разогрев стенки вдоль трещины при наложении шва 9 и способствуют формированию корня стыкового шва, что является существенно важным для сварных накладок, подверженных циклическим нагружением в железнодорожных мостах.

При выполнении полунакладок 6 трапецеидальной или каплевидной формы, сечение между крайними точками крепления которых на стенке балки возрастает от 1 до 1 (фиг.3,3) по мере .удаления от расчетного усадочного шва 9 между стыкуемыми полунакладка3

ми, обеспечивается эффективное рассеяние (диссоциация) растягивающих реактивных усилий N (фиг.5,6 ) в основном металле, уравновешивающих усилия Q от сварочных напряжений вследствие поперечной усадки шва 9 объединения полунакладок в накладку на существенно большую область стенки балки (основной металл), чем при использовании полунакладок прямоугольной формы. Это обстоятельство приводит к снижению интенсивности напряжений в активной уравновешивающей области стенки балки в зоне трепданы, а следовательно, и к уменьшению концентрации растягиваю1чих напряжений в поврежденной части стенки и тем самым к повыгаению эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной .

С целью исключения подвижки полунакладок 6 на поврежденном элементе 2 жесткое присоединение полунакладок к поврежденному элементу производят с использованием фрикцион- но-срезных или клеефрикционных соединений 11. В этом случае целесо- .образно использовать полунакладки трапецеидальной формы (фиг.З). При применении полунакладок каплевидной формы (фиг.З) возможно осуществлять закрепление их на стенке балки угловыми швамиi выполняемыми на полукруглых участках таких полунакладок на достаточном удалении от расчетно56А88

го усадочного гава 9.-Места обрыва 13 угловых швов 12 подвергают в этом случае механической обработке с

g целью снятия концентраторов напряжений.

Применение предлагаемого способа с выполнением полуиакладок трапецеидальной или каплевидной с прямоли10 нейными участками формы обеспечивает при обжатии стенки балки в зоне трещины и срезывании пиков напряжений по концам трещины эффективное рассеяние растягивающих реактивных напряжений в

15 основном металле и снижение тем самым концентрации напряжений в поврежденной части стенки, что повьппает эксплуатационную надежность пролетного строения с трещиной.

20

Формула изобретения

Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов по авт.с в. № 1384648,

25 отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной его балки за счет снижения концентрации растя30 гивающих напряжений и повышения их диссипации от зоны трещины к основному металлу, полунакладки вьтолня- ют трапецеидальной или каплевидной формы и размещают их меньшими основаниями или меньшими сечениями вдоль трещины.

35

Изобретение относится к мостостроению, может быть использовано для предотвращения развития усталостных трещин в элементах металлических пролетных строений преимущественно железнодорожных мостов, Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной его балки за счет снижения концентрации растягивающих напряжений и повьше- ния их диссипации от зоны трещины к основному металлу. При наличии треФи9.3 щины 1 в стенке 2 балки 3, возникающей от гава крепления фасонки 4 связей 5 к стенке главной балки про- . летного строения, две пары полунакладок 6 выполняют трапецеидальной или каплевидной формы и располагают их с обеих сторон стенки балки 3. Полунакладки выполняют с разделкой обращенных друг к другу кромок и устанавливают в каждой паре в одной плоскости с зазором друг относительно друг друга, ориентированным вдоль трещины и имеющим величину, большую максимальной ширины раскрытия трещины, причем полунакладки размещают меньшими основаниями или меньшими сечениями вдоль трещины. Перед присоединением каждой пары полунакладок 6 к стенке 2 поврежденного элемента под разделенные кромки полунакладок устанавливают теплоотводящую подкладку 8, располагаемую вдоль трещины, а после присоединения полунакладок к стенке поврежденного элемента производят местный разогрев стенки у концов трещины и заполняют зазор между полунакладками в каждой паре одновременно наплавленным путем сварочного нагрева металлом. 6 ил. 9 i (Л ел 00 00 14) Г 8 / 2 3

иг.1

Фиг.2

S 6

f SBSiSiSaaiam

Ри,гЛ