СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПОДЪЕМА ПРОЛЕТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БАЛОК КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ
METHOD OF RESTORING CAMBER OF METAL SPAN BEAMS OF BOX-SECTION

Изобретение относится к ремонтному производству и применимо для ремонта и восстановления работоспособности металлоконструкций пролетных балок коробчатого сечения мостовых кранов.
Известен способ восстановления строительного подъема пролетных металлических балок коробчатого сечения методом горячей правки, при котором выполняют нагрев определенных зон вертикальных листов и нижнего пояса балки. Нагрев выполняют газопламенными горелками до температуры 550-600°С [Концевой Е.М., Розенштейн Б.М. Ремонт крановых металлоконструкций. - М.: Машиностроение, 1979. - С. 90]. Данный способ восстановления имеет непродолжительный результат, вследствие релаксации местных напряжений, и не рекомендуется для повторного применения. К тому же при нагреве может произойти изменение структуры металла, что приведет к изменению механических характеристик.
Также известен способ выпрямления изогнутых (провисших) металлических балок [Способ выпрямления изогнутых (провисших) металлических балок: а.с. 84503 СССР]. Данный способ заключается в прогибе балки вверх выше проектного уровня и последующем возврате балки в проектное положение за счет изгиба в обратном направлении. К недостаткам данного метода можно отнести необходимость наличия другой балки с прочностными характеристиками, превышающими характеристики исправляемой балки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ восстановления строительного подъема пролетных металлических балок коробчатого сечения, при котором разрезают вертикальные листы и нижний пояс балки, выполняют клиновой вырез в вертикальных стенках балки, удаляют часть нижнего пояса, затем за счет подъема балки домкратами сводят полученные кромки вертикальных стенок и нижнего пояса с последующей заваркой полученных стыков и на нижний пояс балки устанавливают усиливающую накладку в местах разрезов вертикальных листов [Пояркова Е.В. Метод восстановления строительного подъема пролетных балок мостовых кранов / Е.В. Пояркова, A.M. Авдонин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2015. - №4. - С. 3-7]. Данный способ имеет ряд недостатков:
- стык вертикальных стенок пролетной металлической балки и стык ее нижнего пояса совпадают, что снижает прочность конструкции (пункт 3.4 РД 24.090.97-98),
- при ненадлежащем качестве сварных соединений в связи с конструктивными особенностями отремонтированной пролетной балки возникает большая вероятность ее разрушения, так как при разрушении сварных швов пролетную металлическую балку будет удерживать только верхний пояс и усиливающая накладка нижнего пояса.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение несущей способности пролетных металлических балок коробчатого сечения с восстановленным строительным подъемом.
Указанный технический результат достигается за счет того, что разрезают вертикальные листы и верхний пояс пролетной металлической балки коробчатого сечения, разрезанную пролетную металлическую балку выгибают выше проектного уровня и расклинивают двумя вставками, после чего возвращают пролетную металлическую балку в проектное положение, восстанавливают верхний пояс пролетной металлической балки и на нижний пояс пролетной металлической балки устанавливают усиливающую накладку в местах разрезов вертикальных листов, причем вставки выполняют из листового металла с толщиной равной толщине вертикальных листов в виде равнобедренных трапеций с геометрическими характеристиками: ϕ=4(α+ƒ)/L, c=b+4H(α+ƒ)/L, где ϕ - угол, образованный боковыми сторонами вставки, рад; Н - полная высота пролетной металлической балки, мм; α - величина нормативного строительного подъема, мм; ƒ - величина остаточного прогиба пролетной металлической балки, мм; L - длина пролета металлической балки, мм; с - длина большого основания вставки, мм; b - длина малого основания вставки, мм.
На фиг. 1 изображена пролетная металлическая балка коробчатого сечения, которая в процессе эксплуатации приобрела остаточный прогиб, а также места расположения разрезов верхнего пояса и разрезов вертикальных листов балки. На фиг. 2 представлен вид А, на котором изображена вырезаемая часть верхнего пояса. На фиг. 3 изображена пролетная металлическая балка коробчатого сечения с восстановленным нормативным строительным подъемом. На фиг. 1 и 3 величины остаточного прогиба и нормативного строительного подъема пролетной балки условно увеличены. На фиг. 4 представлен узел Б пролетной металлической балки коробчатого сечения со вставкой. На фиг. 5 представлен узел В, на котором изображена часть вставки в районе нижнего пояса пролетной балки.
Пролетная металлическая балка коробчатого сечения с вертикальными листами 1, верхним 2 и нижним 3 поясами имеет диафрагмы 4. Для восстановления нормативного строительного подъема в предварительно «раскрытые» разрезы 5 вертикальных листов 1 установлены вставки 6, под разрезами 5 на нижнем поясе 3 установлена усиливающая накладка 7. Вставка 6 имеет боковые стороны 8, большое 9 и малое 10 основания. Внизу разрезов 5 расположены ограничительные выемки 11 вертикальных листов 1. Часть 12 верхнего пояса 2 между разрезами 13 заменена на лист металла 14, в результате чего образованы стыки 15.
Способ осуществляют следующим образом. Выполняют необходимые подготовительные операции (сооружение ограждений, средств безопасности, снятие подтележечных рельсов, роспуск электрических троллеев и т.д.). Возводят технологические строительные пилоны, соединенные между собой связями. Поверх пилонов организуют площадку, служащую основанием для установки плоских домкратов, грузоподъемность которых соизмерима с весом восстанавливаемых балок. Домкраты позволяют поднять пролетные металлические балки и удерживать их на необходимом уровне до полного окончания сварочных работ.
В пролетной металлической балке коробчатого сечения в соответствии с пунктом 3.4 РД 24.090.97-98 предварительно определяют места расположения вставок 6 (как правило, в месте наибольшего прогиба) и места предполагаемых стыков 15 верхнего пояса 2 (стык 15 должен быть смещен относительно вставки 6 не менее, чем на 150 мм; стык 15 и вставка 6 должны быть смещены от диафрагм 4 не менее, чем на 50 мм). При несоблюдении данных требований положения вставок 6 и стыков 15 верхнего пояса 2 подлежат корректировке. В местах стыков 15 верхнего пояса 2 делают разрезы 13, и часть 12 верхнего пояса 2 между разрезами 13 отделяют от пролетной металлической балки коробчатого сечения. В местах расположения осей симметрии вставок 6 делают разрезы 5 вертикальных листов 1. При этом необходимо строго следить за тем, чтобы не был затронут нижний пояс 3 пролетной металлической балки. Перед резкой вертикальных листов 1, для недопущения повреждения нижнего пояса 3 пролетной балки, выполняют ограничительные выемки 11 путем сверления вертикальных листов 1 сверлом с диаметром равным 2…2,5S (S - толщина вертикального листа 1 пролетной балки). Центры полученных отверстий должны располагаться на линиях разрезов 5 вертикальных листов 1 на расстояниях от верхней грани нижнего пояса 3, равных радиусам отверстий.
После выполнения разрезов 5 вертикальных листов 1 металлоконструкцию пролетной металлической балки приподнимают с помощью домкратов, что приводит к раскрытию мест разрезов 5 вертикальных листов 1, в которые монтируют предварительно подготовленные вставки 6. Вставки 6 представляют собой металлические равнобедренные трапеции, малые основания 10 которых b равны ширине реза вертикальных листов, а остальные геометрические характеристики определяются в соответствии с выражениями:
ϕ=2(α+β)=2(tgα+tgβ)=2(2α/L+2ƒ/L)=4(α+ƒ)/L, c=b+4H(α+ƒ)/L.
Углы α и β представлены на фиг. 3.
Например, для пролетной металлической балки высотой H=1370 мм с длиной пролета L=24000 мм, величиной остаточного прогиба ƒ=84 мм и нормативным строительным подъемом α=30 мм геометрические характеристики вставок равны:
ϕ=4(α+ƒ)/L=4(30+84)/24000=0,019 рад,
с=b+4Н(α+ƒ)/L=5+4⋅1370(30+84)/24000=31 мм.
Далее проводится медленный возврат пролетной металлической балки коробчатого сечения к проектному положению, и при опускании пролетной балки, установленные в нее вставки 6, защемляются. Затем производят «обварку» по контуру прилегания вставок 6 (согласно ГОСТ 5264-80). Для восстановления верхнего пояса взамен вырезанной части 12 верхнего пояса 2 приваривают лист металла 14 необходимого размера. Затем на нижнем поясе 3 под вставками 6 устанавливают усиливающую накладку 7, ось симметрии которой совпадает с разрезами 5 вертикальных листов 1, например, накладку для ремонта балки металлоконструкции (патент RU 147876).
Количество устанавливаемых вставок 6 может не ограничиваться двумя в середине пролетной металлической балки. При этом для более точного соответствия геометрических параметров восстановленной пролетной металлической балки их проектным значениям допускается применение более двух вставок 6. Следует лишь отметить, что решение об установке каждой последующей ремонтной вставки 6 необходимо принимать после получения достоверных данных об истинных значениях геометрических параметров пролетной металлической балки после заварки предыдущих вставок 6.
Таким образом, заявляемый способ восстановления строительного подъема пролетных металлических балок коробчатого сечения, по сравнению с прототипом, позволяет повысить несущую способность пролетных металлических балок коробчатого сечения с восстановленным строительным подъемом.