СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ИМЕЮЩЕГО ТРЕЩИНУ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ
METHOD OF REINFORCING OF CRACKED METAL ELEMENT OF BRIDGE SUPERSTRUCTURES

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для предотвращения развития трещин и усиления стенок металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов.
Известен способ усиления имеющей трещину в стенке металлической мостовой балки (см. авт.св. №1502683, МПК E01D 22/00). При наличии трещины в стенке балки, образовавшейся под грузовым поясом балки между вертикальными ребрами жесткости или вблизи вертикального ребра жесткости, устанавливают элементы усиления в зоне трещины и жестко присоединяют их к поврежденному элементу. В качестве элементов усиления устанавливают с обеих сторон стенки две пары наклонных сходящихся книзу пластин, жесткое присоединение пластин проводят путем крепления их по периметру к стенке балки, а верхними торцами к поясу балки. При расположении трещины у вертикального ребра жесткости дополнительно прикрепляют нижние торцы наклонных пластин к соответствующей грани этого ребра. Для обеспечения полного провара швов по периметру пластин кромки последних, примыкающие соответственно к стенке и грузовому поясу, выполняют с односторонней наружной разделкой (снимают фаску).
Недостатком данного способа усиления является наличие сварных швов при прикреплении конструкции усиления к металлу стенки балки, что приводит к концентрации напряжений в местах сварки и, как следствие, образованию новых трещин.
Известен способ усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов (см. авт.св. №1384648, МПК E01D 22/00), включающий установку элементов усиления в зоне трещины и жесткое присоединение их к металлическому элементу, причем в качестве элемента усиления используют две пары полунакладок, располагаемых с обеих сторон стенки балки с зазором друг относительно друга, ориентированные вдоль трещины. Полунакладки выполнены с разделкой обращенных друг к другу кромок и продольным пазом на обращенных к трещине смежных концевых участках. Перед присоединением каждой пары полунакладок к стенке балки в пазы под разделанные кромки полунакладок устанавливают теплоотводящую подкладку, располагаемую вдоль трещины, а после присоединения полунакладок к стенке производят местный разогрев стенки у концов трещины и заполняют зазор между полунакладками в каждой паре одновременно направленным путем сварочного нагрева металлом. Жесткое присоединение полунакладок производят с использованием фрикционно-срезных или клее-фрикционных соединений.
Недостатком данного способа усиления является наличие сварных швов при прикреплении конструкции усиления к металлу стенки балки, что может привести к концентрации напряжений и, как следствие, образованию новых трещин, и кроме того для постановки полунакладок на трещины, располагающиеся вблизи поясов балок и ребер жесткости, при помощи высокопрочных болтов недостаточно места, а отверстия под высокопрочные болты ослабляют конструкцию.
Технической задачей является повышение эксплуатационной надежности пролетного строения с трещиной в стенке главной балки, преимущественно от шва крепления к ней ребра жесткости.
Для решения указанной задачи в способе усиления имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов, включающем установку элементов усиления в зоне трещины и жесткое присоединение их к металлическому элементу, первоначально производят зенковку трещины, после чего наносят припой, затем осуществляют установку индуктора и элементов усиления, прижимая последние с усилием 0,2 МПа к металлическому элементу, после чего осуществляют местный нагрев до температуры плавления припоя, причем зенковку трещины производят под углом 60-80° на глубину 2-3 мм, а зазор между элементами усиления устанавливают в пределах 0,4-0,5 мм. Местный нагрев осуществляется установкой индукционного нагрева до температуры плавления припоя (900°C - 1200°C).
При двухстороннем усилении установка накладок осуществляется последовательно сначала с одной, а затем с другой стороны.
На фиг.1 изображен продольный разрез балки с трещиной в стенке с элементами усиления, на фиг.2 - поперечное сечение балки с трещиной с элементами усиления, на фиг.3 и фиг.4 - конструкция усиления, на фиг.5 - фотография металлической балки железнодорожного пролетного строения с трещиной.
Способ осуществляется следующим образом. При наличии трещины 1 в стенке главной балки возле ребра жесткости, первоначально производят зенковку трещины 3 под углом 60-80° на глубину 2-3 мм, затем на трещину наносят припой 4, после чего в зоне трещины устанавливают элементы усиления 2 в виде накладок с зазором 0,4-0,5 мм и жестко присоединяют их к стенке с усилием 0,1-0,2 МПа, после чего осуществляют местный нагрев до температуры плавления припоя (900°C - 1200°C) с помощью выносного индуктора индукционного нагревателя.
Пример 1
Осуществляли усиление стенки главной балки, имеющего трещину 1 возле ребра жесткости размером 30 мм. Первоначально провели зенковку по всей длине трещины под углом 60° на глубину 3 мм, затем нанесли на раззенкованную трещину 1 паяльную пасту на основе припоя П87, после чего установили металлические накладки 2 с обеих сторон стенки балки с зазором 0,5 мм и обжали их с усилием 0,2 МПа. После этого к месту крепления накладок подвели высокочастотную индукционную установку ВЧА-60АВ с выносным индуктором. Нагрев осуществляли до температуры 1190° в течение 10 мин. Контроль температуры, выдержка и автоматическое отключение ВЧА-60АВ осуществлялось при помощи пирометра Laser 03. Время выдержки при заданной температуре составило 60 с.
Местный разогрев стенки балки в зоне трещины, возникающий при нагреве накладок установкой индукционного нагрева, частично снимает поля остаточных напряжений вблизи трещины, что снижает вероятность дальнейшего роста трещины.