Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов

(56) Авторское свидеВ 1384648, кл. Е 01 но-исследоваинститут строи- укций 8) ельство СССР 9/02, 1986. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР(54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ИМЕ 0 ЩЕГО ТРЕЩИНУ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ(57) Изобретение относится к мостостроению, может быть использованодля предотвращения развития усталостных трещин в элементах металлическихпролетных строений преимущественножелезнодорожных мостов. Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной егобалки за счет снижения концентрациирастягивающих напряжений и повыше ния их диссипации от зоны трещины косновному металлу. При наличии трещины 1 в стенке 2 балки 3, возникающей от шва крепления фасонки 4связей 5 к стенке главной балки пролетного строения, две пары полунакла-.док 6 выполняют трапецеидальной иликаплевидной формы и располагают их собеих 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 другдруга, 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 кстенке 2 поврежденного элемента подразделенные кромки полунакладок устанавливают теплоотводящую подкладку 8,располагаемую вдоль трещины, апосле присоединения полунакладок кстенке поврежденного элемента производят местный разогрев стенки у концов трещины и заполняют зазор междуполунакладками в каждой паре одновременно наплавленным путем сварочного нагрева металлом. 6 ил. ОО00Изобретение 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. У 1384648.Цель изобретения - повьппение 10 эксплуатационной надежности пролет" ного строения с трещиной в стенке главной его балки эа счет снижения концентрации растягивающих напряжений и повышения их диссипации от эо ны трещины к основному металлу.На фиг.1 изображена трещина в стенке от шва крепления фасонки свя- зей к ее стенке; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - закрепление 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.5 - закрепление полу- накладок каплевидной формы с прямолинейным скосом под стыковку посредством угловых швов по контуру свариваемых полунакладок; на фиг6 - разрез В-,В на фиг,5. 30 Сущность способа усиления заключается н следующем. При наличиитрещины 1 в стенке 2 балки 3, возникающей от шва крепления фасонки 4связей 5 к стенке главной балки про 35летного строения, две пары полунакладок 6 выполняют трапецеидальной (фиг.З)или каплевидной (фиг.5) формы и располагают их с обеих сторон стенкибалки 3Полунакладки выполняют сразделкой обращенных друг к другукромок и устанавливают в каждой парев одной плоскости с зазором 7 друг0 тносит ель но друга Ориентиров энным 45вдоль трещины 1 и имеющим величину,большую максимальной ширины раскрытия трещины, причем полунакладкиразмещают меньшими основаниями илименьшими сечениями вдоль трещины,50Перед присоединением каждой парыполунакладок 6 к стенке 2 поврежденного элемента под разделанные кромки полунакладок устанавливают теплоотнодящую подкладку 8, располагае 55мую вдоль трещины, а после присоединения полунакладок к стенке поврежденного элемента производят местныйразогрев стенки у концон трещины и 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 остынании наплавленного шва 9 происходит поперечная его усадка и через полунакладки 6 кромки трещины сближаются или прижимаются друг к другу с усилием С, соответстнующим объему наплавленного металла. Это приводит к снятию пиков напряжений по концам трещины и воэможности безопасной дальнейшей эксплуатации конструкции в случае, если усилие предварительного обжатия трещины не будет превзойдено усилиями, действующими в поврежденном элементе вблизи концов трещины.При этом после остынания 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 конструкции при наложении шва 9 в зазор между полунакладками б. Стягивание кромок трещины сопровождается возникновением растягивающих усилий в накладках образованных сваркой полунакладок 6) и усилий Н в прилегающих к ним участках стенки балки за накладками уравновешивающих усилия й от поперечной усадки шва 9.Теплоотводящие подкладки 8, уложенные с обеих сторон трещины 1 в выемках 1 О полунакладок б, исключают чрезмерный разогрев стенки вдоль трещины при наложении шна 9 и способствуют формированию корня стыкового шна, что является существенно важным для сварных накладок, подверженных циклическим нагружением н 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.3,5) по мере удаления от расчетного усадочного шна 9 между стыкуемыми полунакладка488 А-А Фиг.2 1456 ми, обеспечивается эффективное рассеяние (диссоциация) растягивающих реактивных усилий И ( фиг.5,6 ) в основном металле, уравновешивающих усилия ) от сварочных напряжений вследствие5 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 трещины, а 15 следовательно, и к уменьшению концентрации растягивающих напряжений в поврежденной части стенки и тем самым к повышению эксплуатационной надежности пролетного строения с тре щиной.С целью исключения подвижки полу- накладок 6 на поврежденном элементе 2 жесткое присоединение полунакладок к поврежденному элементу произво дят с использованием фрикционно-срезных или клеефрикционных соединений 11. В этом случае целесо,образно использовать полунакладки трапецеидальной формы (фиг.З). При 30 применении полунакладок каплевидной формы (фиг,5) возможно осуществлять закрепление их на стенке балки угловыми швами, выполняемыми на полукруглых участках таких полунакладок на достаточном удалении от расчетного усадочного шва 9,.Иеста обрыва 13 угловых швов 12 подвергают в этом случае механической обработке с целью снятия концентраторов напряжений.Применение предлагаемого способа с выполнением полунакладок трапецеидальной или каплевидной с прямолинейными участками формы обеспечивает при обжатии стенки балки в зоне трещины и срезывании пиков напряжений по концам трещины эффективное рассеяние растягивающих реактивных напряжений в основном металле и снижение тем самым концентрации напряжений в поврежденной части стенки, что повышает эксплуатационную надежность пролетного строения с трещиной.Формула изобретенияСпособ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов по авт.св. В 1384648, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной его балки за счет снижения концентрации растягивающих напряжений и повышения их диссипации от зоны трещины к основному металлу, полунакладки выполняют трапецеидальной или каплевидной формы и размещают их меньшими основаниями или меньшими сечениями вдоль трещины.Заказ 7473/24 Тираж 495 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 иизводственно-полиграфическое риятие, г, Уж ул. Проектна