Способ усиления имеющего трещину металлического тонкостенного 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. 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.

 

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 (см. Инструкцию 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 двусторонней 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.

Известен способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов (см. патент RU №2562622), включающий зенковку трещины, после чего нанесение припоя, затем установку элементов усиления, прижимая последние к металлическому элементу и местный нагрев до температуры плавления припоя.

Недостатком данного способа является то, что концентратор напряжения, имеющийся в устье трещины, не ликвидирован.

Технической задачей является повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной балки.

Для решения указанной задачи в способе усиления имеющего трещину металлического тонкостенного элемента пролетных строений мостов, включающем сверление отверстия в устье трещины, нанесение припоя, установку элементов усиления, прижимая последние к металлическому элементу и осуществляя местный индукционный нагрев до температуры плавления припоя, при этом элементы усиления имеют грибовидную форму и их поочередно устанавливают с обеих сторон металлического элемента. Отверстие в устье трещины сверлят диаметром не менее двух толщин листа, пастообразный припой наносят на поверхность накладки и устанавливают грибовидную накладку 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, а местный нагрев осуществляют до температуры плавления припоя.

Данная технология применяется для локализации средних (от 21 до 50 мм) и длинных (>51 мм) усталостных трещин. Отверстие в устье трещины снижает концентрацию напряжений, индукционный нагрев зоны пайки с центром в месте отверстия создает зону сжимающих напряжений внутрь отверстия, препятствующих дальнейшему развитию трещины. Накладки усиления снижают уровень напряжений в элементе и создают конструкционный барьер, препятствующий дальнейшему распространению трещины.

Индукционный нагрев позволяет не допускать плавления основного металла, при этом сечение металлического элемента не только не ослабляется, но и усиливается за счет увеличения сечения элементами усиления (накладками). Кроме этого, в зоне отверстия (расширение металла происходит в отверстии) создаются дополнительные сжимающие напряжения, замедляющие развитие трещины.

На фиг. 1 изображена трещина, выращенная в стенке опытного образца (опытной балки); на фиг. 2 представлена грибовидная накладка; на фиг. 3 изображена схема сборки соединения под пайку.

Способ осуществляется следующим образом: отверстие в устье трещины сверлят диаметром не менее двух толщин листа, пастообразный припой наносят на поверхность накладки и устанавливают грибовидную накладку 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. Индукционный нагрев выполняют до температуры плавления припоя. Температура контролируется пирометром.

Пример 1. Осуществляли усиление опытного образца балки пролетного строения с выращенной трещиной (фиг. 1) с помощью грибовидных накладок (фиг. 2). Схема сборки соединения под пайку приведена на фиг. 3.

Шаг 1. В стенке балки, отступая от устья трещины 2-3 мм, просверлили отверстие диаметром 23 мм. Поверхность металла очистили механическим способом от коррозии и загрязнений не менее чем на 200 мм (по радиусу) во все стороны от отверстия.

Шаг 2. Подготовили накладки усиления - круглые грибовидные, диаметром 50 мм.; флюс, припой. Для удобства сборки соединения под пайку в накладках просверлили сквозное отверстие 4 мм (под шуруп).

Шаг 3. Пастообразный припой нанесли на поверхность накладок и стенку балки.

Шаг 4. Установили накладки ножкой в отверстие и стянули накладки при помощи шурупа.

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 осуществлялось при помощи пирометра Laser 03. Время выдержки при заданной температуре составило 5 с.

В заявляемом способе грибовидная 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. Кроме этого при нагревании в зоне отверстия (расширение металла происходит в отверстии) создаются дополнительные сжимающие напряжения, замедляющие развитие трещины.

Способ усиления имеющего трещину металлического тонкостенного элемента пролетных строений мостов, включающий сверление отверстия в устье трещины, нанесение припоя на поверхность металлического элемента в зоне отверстия и на поверхность элементов усиления, выполненных в виде накладок грибовидной формы, установку накладок ножкой в отверстие с зазором поочередно с обеих сторон металлического элемента, их прижим к металлическому элементу и осуществление местного нагрева до температуры плавления припоя.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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 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.

Наверх