Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов

 

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 повьшения 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SUÄÄ 1456488 А 2

<511 4 E Ol D 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1384648 (21) 4280594/29-33 (22) 09.07.87 (46) 07.02.89.Вюл. 9 5 (71) Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова (72) В.С.Данков (53) 624.21.059 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1384648, кл. Е 01 D 9/02, 1986. (54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ИМЕ10ЩЕГО ТРЕЩИНУ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ (57) 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 повышения их диссипации от зоны трещины к основному металлу. При наличии трещины 1 в стенке 2 балки 3, возникающей от шва крепления фасонки 4 связей 5 к стенке главной балки пролетного строения, две пары полунакла-. док 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 I и имеющим величину, большую максимальной ширины раскрытия трещины, причем полунакладки размещают меньшими основаниями или меньшими сечени- с ями вдоль трещины. Перед присоединением каждой пары полунакладок 6 к стенке 2 поврежденного элемента под разделенные кромки полунакладок уста- % навливают 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. QO

1456488

Изобретение 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. Р 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.3 — закрепление полунакладок трапецеидальной фор.мы с теплоотводящей подкладкой в зоне трещины с помощью высокопрочных болтов; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 — закрепление полунакладок каплевидной формы с прямолинейным скосом под стыковку посредством угловых швов по контуру свариваемых полунакладок; на фиг ° 6 — разрез В-.В на фиг.5. 30

Сущность способа усиления заключается н следующем. При наличии трещины 1 в стенке 2 балки 3, возникающей от шва крепления фасонки 4 связей 5 к стенке главной балки про«35 летного строения, две пары полунакладок 6 выполняют трапецеидальной (фиг.3) или каплевидной (фиг.5) 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

ОТКОсительнО друга ОриентирОванным 45 вдоль трещины 1 и имеющим величину, большую максимальной ширины раскрытия трещины, причем полунакладки размещают меньшими основаниями или меньшими сечениями вдоль трещины, 50

Перед присоединением каждой пары полунакладок 6 к стенке 2 поврежденного элемента под разделанные кромки полунакладок устанавливают теплоотнодящую подкладку 8, располагае55 мую вдоль трещины, а после присоединения полунакладок к стенке поврежденного элемента производят местный разогрев 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 н 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 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 н выемках 10 полунакладок б, исключают черезмерный разогрев стенки вдоль трешины при наложении шна 9 и способствую т AopMHposaHHN 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 l< 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 (диссопиапия) растягивающих реактивных усилий N (фиг.5,6 1 в основном металле, уравновешивающих усилия ) от сварочных напряжений вследствие

5 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-, 2p щиной.

С целью исключения подвижки полунакладок 6 на поврежденном элементе

2 жесткое присоединение полунакладок к поврежденному элементу производят с использованием фрикционно-срезных или клеефрикционных соединений 11. В этом случае целесо.образно использовать полунакладки трапецеидальной формы (фиг.3). При 30 применении полунакладок каплевидной формы (фиг.5) возможно осуществлять закрепление их на стенке балки угловыми швами, выполняемыми на полукруглых участках таких полунакладок З5 на достаточном удалении от расчетного усадочного шва 9..Места 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 изобретения

Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов по авт.св. Р 1384648, отличающийся 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.

1456488

В-8

9 12

8

Составитель В.ерник

Редактор Л.Зайцева Техред М. Ходанич Корректор Н.Гунько

Заказ 7473/24 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4