Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов

Авторы патента:

E01D22/00 - Способы и устройства для ремонта или укрепления существующих мостов

Владельцы патента RU 2633936:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

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.

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.

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.

Изобретение относится к области мостостроения, а именно к способу реконструкции и укрепления существующего пролетного строения моста. Способ реконструкции мостового сооружения включает в себя установку временных опор на временные сваи, установку упорных и поддерживающих траверс.

Способ реконструкции железобетонного пролетного строения железнодорожного моста // 2613227

Изобретение относится к способам реконструкции железобетонного пролетного строения железнодорожного моста путем наращивания продольных бортов плиты балластного корыта бетонированием.

Устройство для создания преднапряжения в стяжных элементах, выполненных из армированных волокном пластиковых плоских полосовых пластин // 2612390

Изобретение относится к устройству (1) для создания преднапряжения в стяжных элементах (2), выполненных из армированных волокном пластиковых плоских полосовых пластин, содержащему зажимный элемент (3), который расположен на стяжном элементе (2) и имеет по меньшей мере одну контактную поверхность, взаимодействующую со стяжным элементом (2), а также по меньшей мере одну жесткую втулку (4), которая расположена по меньшей мере вокруг одного зажимного элемента (3) и стяжного элемента (2) и таким образом посредством зажимного элемента (3) прикладывает зажимающее давление к стяжному элементу (2).Зажимный элемент (3) выполнен из пластика, который имеет модуль упругости в диапазоне 1000-5000 МПа, прочность на растяжение при изгибе ≥25 МПа и предел прочности при сжатии ≥25 МПа.

Способ увеличения несущей способности тела опоры мостового сооружения // 2609510

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления железобетонных массивных опор мостовых сооружений. Способ увеличения несущей способности тела опоры мостового сооружения включает пробуривание углублений по внешней окружности усиливаемого объекта, установку стержней, установку обхватывающих прядей, стягивание их и нанесение полимерного раствора.

Способ реконструкции и усиления сталежелезобетонного разрезного пролетного строения напрягаемыми канатами // 2608378

Изобретение может быть использовано для реконструкции и усиления существующих разрезных сталежелезобетонных пролетных строений с пролетами до 63,0 м. Технический результат заключается в более полном использовании резервов прочности материалов, уменьшении ограничений для транспорта, движущегося под мостом, и улучшении условий работы и повышении безопасности проведения работ по усилению металлоконструкций.

Способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов // 2562622

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

Способ поперечной передвижки пролетного строения моста на уширенный ригель // 2557020

Способ поперечной передвижки пролетного строения моста на уширенный ригель заключается в том, что: предварительно уширяют ригель с двух сторон опор. После этого усиливают нижний пояс существующего пролетного строения, приподнимают его и под нижний пояс устанавливают катки.

Способ уширения подмостового габарита с использованием вантовой системы // 2539466

Изобретение относится к мостостроению, а именно к способу ремонта существующего мостового сооружения. Способ уширения подмостового габарита с использованием вантовой системы, в ходе которого разрезное пролетное строение переводят в неразрезное пролетное строение, характеризуется тем, что устанавливают дополнительные элементы, а именно тяги, металлические пластины, затем устанавливают пилоны с вантами, причем тяги устанавливают между соседними балками разрезного пролетного строения и фиксируют их, далее устанавливают металлические пластины в местах стыка соседних балок и ригеля опоры и объединяют их с соседними балками и ригелями опор посредством анкерного крепления.

Способ уширения мостового сооружения с использованием вантовой системы // 2539461

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при реконструкции мостов. Изобретение обеспечивает возможность уширения и усиления мостового сооружения без прекращения его эксплуатации за счет того, что включает в себя установку дополнительных элементов: усилительных ригелей, пилонов, дополнительных поперечных и продольных балок и вант; которые объединяют с элементами существующего мостового сооружения.

Устройство для усиления строительных конструкций с помощью композиционной напрягаемой арматуры // 2539460

Изобретение относится к области строительства, а именно к усилению строительных конструкций, преимущественно железобетонных, при их ремонте и реконструкции. Задачей изобретения является разработка устройства для усиления строительной конструкции арматурой из полимерного композиционного материала на основе высокопрочных искусственных волокон, обеспечивающего уменьшение затрат на монтаж и эксплуатацию, обладающего повышенной надежностью в работе, увеличенным сроком службы.

Способ усиления пролетного строения моста // 2640855

Изобретение относится к области мостостроения, а именно к способу реконструкции и укрепления существующего пролетного строения моста. Способ усиления пролетного строения моста включает бурение как минимум двух отверстий в диафрагмах смежных балок пролетного строения вдоль всего усиливаемого участка; установку пучков прядей в пробуренные в диафрагмах отверстия; натяжение и крепление пучков прядей анкерными элементами на крайних диафрагмах; пробуривание в верхних плитах в местах стыков смежных балок, в районе пустот между диафрагмами отверстий, количество которых зависит от количества пустот между диафрагмами; сооружение опалубки под диафрагмами смежных балок; заполнение пустот между диафрагмами бетоном через отверстия в верхних плитах смежных балок и демонтаж опалубки после застывания бетона. 2 ил.

Способ усиления имеющего трещину металлического тонкостенного элемента пролетных строений мостов // 2642758

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. Способ усиления включает сверление отверстия в устье трещины, нанесение припоя, установку элементов усиления в виде накладок, устанавливаемых с обеих сторон металлического элемента и местный нагрев до температуры плавления припоя. Отверстие в устье трещины сверлят диаметром не менее двух толщин листа, пастообразный припой наносят на поверхность накладки и устанавливают накладку грибовидной формы ножкой в отверстие, при этом зазор между ножкой накладки и стенкой балки в отверстии составляет 0,2-0,25 мм, усилие прижатия составляет не менее 0,2 МПа. Накладка за счет сцепления припоя с основным металлом включается в совместную работу с основным элементом, при этом его сечение не только не ослабляется, но и усиливается за счет увеличения сечения накладками. При нагревании в зоне отверстия (расширение металла происходит в отверстие) создаются дополнительные сжимающие напряжения, замедляющие развитие трещины, что способствует повышению эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной балки, распространяющейся преимущественно от шва крепления к ней ребра жесткости. 3 ил.

Способ усиления железобетонных пролетных строений ребристой структуры // 2646283

Изобретение относится к области строительства и предназначено для усиления и восстановления функциональных параметров железобетонных пролетных строений ребристой структуры. Техническая задача - усиление конструкций пролетных строений железобетонных мостов, грузоподъемность которых не соответствует классу нагрузки, требуемому нормами. В продольные швы омоноличивания балок путем объединения с рабочей арматурой плиты посредством связующих элементов встраивают дублирующие элементы в виде металлических двутавровых балок либо железобетонных элементов, по конструкции схожих с ребрами балок с каркасной либо с предварительно напряженной арматурой. В создаваемой структуре за счет насыщения армокаркасов дублирующих элементов поперечной арматурой (отгибы, хомуты) происходит существенное увеличение несущей способности по поперечной силе. 4 ил.