Способ усиления имеющего трещину в сварном шве металлического элемента пролетного строения моста
Владельцы патента RU 2700133:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) (RU)
Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для усиления элементов, имеющих трещину в сварных швах прикрепления ребер жесткости к стенке балки, а также для предотвращения развития трещин в сварных швах. Способ включает установку элемента усиления на расстоянии от конца ребра жесткости, равном длине трещины, нанесение припоя и местный нагрев до температуры плавления припоя, при этом усиление осуществляют с помощью металлической пластины трапециевидной формы, соединенной боковыми ребрами соответственно со стенкой балки и ребром жесткости на расстоянии от конца ребра жесткости, равном длине трещины. Первоначально припой наносят на элемент усиления, затем последний прижимают к ребру жесткости и стенке балки, после чего дополнительно наносят припой на места контакта пластины усиления с ребром жесткости и стенкой балки и поочередно нагревают места контакта до температуры плавления припоя. В частном случае элемент усиления прижимают к ребру жесткости и стенке балки с усилием 0,1 МПа, а зазор между стыкуемыми поверхностями составляет не более 0,2 мм. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для усиления элементов, имеющих трещину в сварных швах прикрепления ребер жесткости к стенке балки, а также для предотвращения развития трещин в сварных швах.
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. Полу накладки 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 клеефрикционных 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.
Известен способ усиления, имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов, включающий установку элементов усиления в зоне трещины и жесткое присоединение их к металлическому элементу (см. патент РФ №2562622, кл. E01D 22/00). Способ заключается в том, что первоначально производят зенковку трещины, после чего наносят припой, затем осуществляют установку элементов усиления, прижимая последние к металлическому элементу, а затем осуществляют местный нагрев до температуры плавления припоя. В качестве элементов усиления принимаются металлические накладки
Недостатком данного способа являются технические сложности применения данного способа для устранения трещин в сварных швах. Металлические накладки в данном способе не осуществляют локализацию трещины в сварном шве прикрепления ребра жесткости к стенке балки.
Техническая задача - повышение эксплуатационной надежности и долговечности пролетного строения с трещиной в сварном шве прикрепления ребра жесткости к стенке балки.
Для решения указанной задачи в способе усиления, имеющего трещину металлического элемента пролетных строений мостов в сварном шве, включающий установку элемента усиления в зоне трещины, нанесение припоя и местный нагрев до температуры плавления припоя, элемент усиления представляет собой металлическую пластину трапециевидной формы, соединенной боковыми ребрами соответственно со стенкой балки и ребром жесткости на расстоянии от конца ребра жесткости равном длине трещины.
На представленных чертежах на фиг. 1 изображена схема установки металлической пластины, на фиг. 2 - конструкция металлической пластины усиления.
1 - трещина в сварном шве;
2 - металлическая пластина усиления;
3 - ребро жесткости;
4 - стенка балки.
Способ усиления осуществляется следующим образом:
При наличии трещины 1 в сварном шве прикрепления ребра жесткости 3 к стенке балки 4, образовавшейся в результате многократного воздействия нагрузки от подвижного состава, устанавливают элемент усиления в виде металлической трапециевидной пластины 2 на расстоянии от конца ребра жесткости равном длине трещины. Пластина крепится торцами к ребру жесткости и к стенке балки при помощи индукционной пайки. При таком процессе не происходит расплавления металла несущего элемента, а лишь его нагрев до температуры плавления связующего материала - припоя, которая существенно ниже температуры плавления металла несущих элементов. Толщина пластины составляет не менее 10 мм.
Пример 1.
Осуществляли усиление сварного шва, имеющего трещину 50 мм. Первоначально металлическими щетками очистили от краски, грязи и пыли места на стенке балки и ребре жесткости, где будет осуществляться присоединение металлической пластины усиления. Затем провели обезжиривание очищенных мест и боковых ребер пластины усиления. После этого на них нанесли припой (паяльную пасту). Пластину усиления 2 установили в проектное положение (ниже конца трещины), при этом зазор между стыкуемыми поверхностями должен быть не более 0,2 мм (для обеспечения прочного соединения) и прижали ее к ребру жесткости 3 и стенке балки 4 с усилием 0,1 МПа. Дополнительно нанесли припой на места контакта пластины усиления с ребром жесткости и стенкой балки, и поочередно нагрели места контакта пластины усиления с ребром жесткости и стенкой балки до температуры плавления припоя 850°С.
Нагрев осуществляется равномерно, источником переменного индукционного тока с помощью катушки индуктивности, выполненной из медной трубки сечением 8 мм.
Повышение долговечности эксплуатации сварных пролетных строений мостов с помощью заявленного способа осуществляется за счет того, что установленная таким образом металлическая пластина препятствует дальнейшему развитию трещины, смещению ребра жесткости относительно стенки балки и его отрыву по сварному шву от стенки балки.
1. Способ усиления имеющего трещину в сварном шве металлического элемента пролетного строения моста, включающий установку элемента усиления в зоне трещины, нанесение припоя и местный нагрев до температуры плавления припоя, отличающийся тем, что усиление осуществляют с помощью металлической пластины трапециевидной формы, соединенной боковыми ребрами соответственно со стенкой балки и ребром жесткости на расстоянии от конца ребра жесткости, равном длине трещины, при этом первоначально припой наносят на элемент усиления, затем последний прижимают к ребру жесткости и стенке балки, после чего дополнительно наносят припой на места контакта пластины усиления с ребром жесткости и стенкой балки и поочередно нагревают места контакта до температуры плавления припоя.
2. Способ усиления имеющего трещину в сварном шве по п. 1, отличающийся тем, что элемент усиления прижимают к ребру жесткости и стенке балки с усилием 0,1 МПа, а зазор между стыкуемыми поверхностями составляет не более 0,2 мм.
