ОСНОВНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
 |
Виды повреждений:
Расстройство заклепочных
Соединений.
Это одно из наиболее распространенных и прогрессирующих повреждений эксплуатируемых клепаных пролетных строений железнодорожных мостов. Главная причина расстройства заклепок — механический износ соединений, который зависит, главным образом, от величины взаимных суммарных перемещений (сдвигов) соединяемых элементов по поверхностям их контактов. Суммарные сдвиги в свою очередь находятся в прямой зависимости от интенсивности движения поездов, напряженного состояния соединений, характера динамического воздействия нагрузки. Большое влияние на скорость износа оказывают конструктивные особенности соединения и среда, в которой они работают, качество изготовления и другие факторы.
Коэффициент концентрации напряжений для заклепочных отверстий в зависимости от степени износа соединения может изменяться в несколько раз. С возрастанием концентрации напряжений около заклепочных отверстий увеличиваются скорость накопления усталостных повреждений и вероятность появления усталостных трещин, особенно в элементах, работающих при многократно повторяемых знакопеременных или переменных растягивающих усилиях.
В связи с износом соединения изменяется характер передачи в нем усилий. В результате значительного расстройства заклепок обеспечивается доступ к кромкам отверстий влаги и агрессивных газов, способствующих появлению коррозии и ускорению процесса развития усталостных и коррозионно-усталостных трещин, возникающих на кромках отверстий в зонах максимальной концентрации напряжений.
В главных фермах расстройство заклепок наиболее часто наблюдается в прикреплениях раскосов (особенно средних) и подвесок к верхним узлам; в прикреплениях элементов продольных и поперечных связей между главными фермами и в пересечениях элементов решетки главных ферм и связей. В прикреплениях раскосов и подвесок к нижним узлам главных ферм слабые заклепки встречаются пока очень редко.
В проезжей части расстройство заклепочных соединений в первую очередь наблюдается в прикреплениях продольных балок к поперечным, особенно при отсутствии "рыбок", и в прикреплении верхних поясных уголков к стенкам продольны*. балок. Часто расстраиваются прикрепления элементов продольных и поперечных связей между про-
дольными балками.
Слабые заклепки обнаруживают отстукиванием их молотком массой около 0,2 кг.
Обнаруженные слабые заклепки следует заменять высокопрочными болтами. Замена слабых заклепок высокопрочными болтами приводит к резкому снижению концентрации напряжений около отверстий, в которые вместо заклепок поставлены высокопрочные болты.
Усталостные повреждения элементов клепаных пролетных строений.
Усталость материала — это процесс постепенного накопления повреждений при действии многократно повторяемых изменений напряжений, приводящий в определенных условиях к усталостному разрушению, которое происходит в результате постепенного развития трещины.
Усталость — процесс избирательный, происходящий, как правило, в локальных зонах элементов конструкций, где наблюдается максимальная концентрация напряжений.
Наиболее серьезные и весьма опасные усталостные повреждения элементов главных ферм клепаных пролетных строений железнодорожных мостов пока зарегистрированы в раскосах и подвесках. Все усталостные трещины имеют начало в зонах максимальной концентрации напряжений у кромок заклепочных отверстий первого, второго и, очень редко, третьего поперечного ряда заклепок, считая от середины элемента. Развитие трещин происходит в поперечном направлении к продольной оси элемента.
Трещины зарождаются в зоне пересечения кромки отверстия с плоскостью, перпендикулярной продольной оси раскоса и проходящей через центр отверстия. При этом характерное пятно усталости располагается, как правило, в вершине угла, образованного поверхностью контакта раскоса с фасонкой и стенкой отверстия. На рис. показан характерный вид усталостной трещины в раскосе и излом полки уголка. Развитие трещины происходит в поперечном направлении к продольной оси элемента. В этих зонах имеет место максимальная концентрация напряжений.
Появлению усталостных трещин всёгда предшествует расстройство заклепок на участке прикрепления элемента, где возникла трещина. Усталостные повреждения за редким исключением отмечены в раскосах и подвесках, прикрепленных односрезными заклепками.
Усталостные трещины в проезжей части
Трещины – выколы в горизонтальной полке верхнего поясного уголка продольной балки
Усталостные повреждения являются одним из наиболее распространенных и прогрессирующих повреждений балок проезжей части и их прикреплений. Чаще всего они бывают представлены трещинами-выколами в горизонтальных полках верхних поясных уголков продольных балок. Трещины возникают на участках под мостовыми брусьями около обушков уголков и вначале развиваются вдоль уголка, а затем изменяют свой траекторию в поперечном направлении с последующим выходом на кромку уголков. В результате в полке уголка под мостовым брусом получается своеобразный "выкол". Повреждения такого типа имеют место как во внутренних, так и в наружных поясных уголках. Как правило, они появляются в балках, не имеющих верхних горизонтальных поясных листов. Однако, уже отмечены случаи их возникновения и при наличии горизонтальных листов.
Основная причина возникновения этих трещин состоит в том, что давление мостовых брусьев вызывает в горизонтальных полках поясных уголков высокие местные напряжения, которые в ряде случаев превосходят напряжения, вызванные изгибающим моментом продольных балок в вертикальной плоскости. Сочетание высоких переменных напряжений с большим числом циклов их изменения приводит к появлению усталостных трещин. Эти повреждения существенно снижают несущую способность балок и бёзопасность движения поездов.
Усталостные повреждения стенок продольных балок. Развитие трещин происходит в поперечном направлении к продольной оси элемента.
Нередко усталостные трещины появляются в "рыбках". Главной причиной появления усталостных трещин в "рыбках" являются высокие нормальные напряжения от изгибающих моментов, возникающих в прикреплениях продольных балок к поперечным. Эти усталостные трещины всегда возникали у кромок заклепочных отверстий первого или второго ряда, считая от продольной оси поперечной балки, а их появлению предшествовало расстройство заклепок в прикреплении "рыбки".
Трещины в нижних поясных уголках поперечных балок возникают из-за интенсивного включения в совместную работу с поясами главных ферм. Чаще возникают в пролетных строениях без «разрывов» продольных балок - в крайних поперечных балках.
Трещины в прикреплениях Б к П
Усталостные трещины у обушков в уголках прикрепления продольных балок к поперечным в прикреплениях без «рыбок» или с очень слабыми «рыбками».
Из-за изгибающих моментов в прикреплении Б к П и совместной работы с поясами ферм.
Усталостные разрушения заклепок в прикреплении Б к П (особенно в крайних рядах).
Усталостные трещины в связях
