Усиление металлических пролетных строений

9.1. Цель и способы усиления

Грузоподъемность пролетного строения оценивается классом наибо­лее слабого элемента (по сечению, прикреплению и т. п.). Классы эле­ментов пролетных строений, особенно изготовленных по расчетным нормам до 1931 г., имеют различные значения, изменяющиеся в широ­ком диапазоне. Поэтому для повышения грузоподъемности пролетного строения до требуемого уровня может потребоваться усиление незначи­тельного числа элементов. В связи с этим усиление металлических про­летных строений может быть эффективно использовано с целью про­дления сроков их службы в условиях исчерпания первоначальной грузо­подъемности.

Решение вопроса об усилении или замене пролетных строений произ­водят на основании технико-экономического анализа. Существенное влияние на выбор того или иного варианта оказывает общее физическое состояние пролетных строений.

В зависимости от конструкции пролетного строения, наличия сла­бых элементов в нем, степени повышения грузоподъемности при усиле­нии и местных условий применяют различные способы усиления: увели­чение поперечного сечения элементов с одновременным усилением (в случае необходимости) их прикреплений; устройство (установка) дополнительных ферм или балок; усиление с изменением системы ферм или балок [подведение шпренгеля под балки или фермы, добавление третьего, пояса (арки) к балочным фермам, превращение разрезных ба­лок или ферм в неразрезные и т. п.]; устройство дополнительных опор - временных или постоянных, уменьшающих расчетный пролет су­ществующих пролетных строений; превращение стального пролетного стродаия в сталежелезобетонное путем устройства железобетонной плиты, включенной в совместную работу.

При увеличении поперечного сечения элементов металл усиления следует размещать симметрично относительно осей поперечного сечения. Усиление обычно производят на месте без прекращения движения по­ездов. Усиление отдельных элементов пролетного строения путем до­бавления металла наиболее распространено и- обычно выполняется при всех способах усиления.

Для эффективного использования вновь добавляемого металла, особенно высокопрочных сталей, и рационального распределения усилий в системе применяют предварительное напряжение с регулированием

12 Зак. 1188 353

___ -__ ■——■

усилий и деформаций в конструкции. Регулирование*усилий в элементах пролетных строений производят путем установки предварительно напря­женных затяжек, разгрузки (догрузки) конструкций при усилении, из­менения величин опорных реакций в неразрезных системах, закрепления элементов усиления в нагретом состоянии и др. При этом метод усиле­ния пролетных строений с использованием предварительно напряженных затяжек из высокопрочных сталей наиболее рационален.

Применение предварительно напряженных затяжек почти полностью исключает расклепку узловых прикреплений, что позволяет производить усиление во многих случаях без перерыва движения поездов.

При усилении обычно применяют соединения на высокопрочных бол­тах. Эти соединения обладают большей по сравнению с заклепочными соединениями жесткостью, что обеспечивает хорошую совместную рабо­ту старого и вновь добавляемого металла и повышает эффективность его использования, имеют более низкую концентрацию напряжений около отверстий. Передача усилия в соединениях на высокопрочных болтах осуществляется только силами трения на поверхностях контак­тов соединяемых элементов, вызванных затяжкой болтов. Поэтому бол­ты в отверстиях можно устанавливать со значительным зазором (до 3 мм). Это дает возможность допускать несовпадение отверстий в этих пределах, что облегчает подготовку и установку элементов усиления. Процесс установки высокопрочных болтов также значительно проще клепки.

Заклепочные соединения применяют там, где установка высоко­прочных болтов затруднена. Их желательно применять в прикреплениях горизонтальных листов балок и главных ферм, на которые непосред­ственно опираются мостовые брусья, поскольку головки.болтов за­трудняют обеспечение плотного опирания брусьев.

Применение сварных соединений при усилении пролетных строений железнодорожных мостов осложняется трудностями обеспечения необ­ходимой надежности этих соединений по следующим основным причи­нам: качество металла усиливаемых пролетных строений в большинстве случаев не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к металлу для сварных мостов; специфика производства сварочных работ при усиле­нии мостов позволяет применять преимущественно ручную сварку, ко­торая из-за трудности ее выполнения не обеспечивает требуемое качест­во сварных соединений; сложность осуществления наиболее совершен­ных типов сварных соединений (встык) и устранения в них опасных концентраторов напряжений.

Применение сварки при усилении нередко давало неудовлетвори­тельные результаты: в усиленных элементах в процессе эксплуатации возникали опасные трещины. Поэтому в настоящее время сварка при усилении мостов применяется в исключительных случаях и только с разрешения МПС. По мере совершенствования технологии сварки, оче­видно, применение ее при усилении мостов будет расширяться..354

При проектировании усиления необходимо обращать особое внима­ние на уменьшение стеснений движения поездов по мосту в процессе его (усиления (сокращение "окон", ограничений скоростей движения). 9.2. Усиление пролетных строений со сплошными балками При небольшом увеличении грузоподъемности пролетного строения со сплошными главными балками их усиление производят добавлением горизонтальных листов или уголков к поясам аналогично усилению про­дольных балок (см. п. 9.3).

Для более эффективного использования металла усиления желатель­но применять регулирование внутренних усилий в процессе усиления (разгрузка конструкций от действия собственного веса, создание уси­лий, противоположных по знаку усилиям от нагрузки). Этого достигают устройством временных шпренгелей, предварительно напряженных за­тяжек, опор и т. п.

При необходимости значительного повышения грузоподъемности пролетного строения целесообразно устройство шпренгелей как про­стых, так и предварительно напряженных. Этот способ усиления выгод­но отличается от других тем, что работы по усилению можно выполнять без перерыва движения поездов. При усилении, особенно предварительно напряженными шпренгелями, эффективно применение высокопрочной стали в виде стержней круглого сечения и других прокатных профилей. В предварительно напряженных шпренгелях (для поясов) возможно ис­пользование тросов и пучков из высокопрочной проволоки при обес­печении надежной защиты их от коррозии. Предварительное напряжение создают домкратами, полиспастами, винтовыми приспособлениями и т. п.

На рис. 9.1 показаны конструкции узлов шпренгеля по нижней схеме усиления. Прикрепление элементов шпренгеля выполнено на высоко­прочных болтах. Предварительное напряжение осуществляют следующим образом. После прикрепления всех элементов шпренгеля, за исключени­ем горизонтальных уголков, с помощью полиспаста и лебедки стягивают узлы // и /// расчетным усилием. В стянутом состоянии ставят и затя­гивают высокопрочные болты прикрепления горизонтальных уголков.

Предварительное напряжение можно создать также домкратами, установленными в узлах II и ///. При этом после прикрепления всех элементов шпренгеля, кроме прикрепления стоек к узлам // и ///, домкратами создают расчетный распор между балкой и узлами II и ///. В этом состоянии стойки прикрепляют к узлам // и /// высокопроч­ными болтами.

Значительное повышение грузоподъемности пролетных строений с ездой поверху достигается устройством на верхних поясах главных ба­лок железобетонной плиты, включенной в совместную работу с балками. В результате такого усиления получается сталежелезобетонное пролетное

' ■ '2* 355

строение. В этом случае одновременно с усилением создается более со­вершенная конструкция мостового полотна с ездой на балласте Ги

^ZZT™™ "Р¹¹¹^™™ Рейсов к железобетонной плиТе Железобетонная плита может быть монолитной или сборной

»™ „ ^Я °^бес"^ечения совместной работы железобетонную плиту с верх­ним поясом балок соединяют с помощью жестких упоров, прикрепляе­мых к балкам и омоноличиваемых в плите (рис. 9.2 а) или вь^ко-прочных болтов (рис. 9.2, б). Для повышения сцепления ™Т_С бал кои плиту укладывают не на цементный, а на клеепесчаный™_Вор со стоящий, например, из эпоксидной смолы ЭД-16 или ЭД-20 (7оо вес^-

Рис. 9.1. Схемы усиления балок шпренгелями 356

Рис. 9.2. Соединение железобетонной плиты с балкой при помощи жестких упо­ров (а), высокопрочных болтов (б), опорных столиков (в):

1 — жесткий упор; 2 — цементный или клеепесчаный раствор; 3 — высокопроч­ный болт; 4 — столик

вых частей), песка (500 весовых частей), полиэтиленполиамина (15 весовых частей), дибутилфталата (до 10 весовых частей).

Соединение плиты с поясами балок возможно также с помощью специальных стальных закладных частей — упоров, заделываемых в бе­тон плиты. Выступающими частями этих упоров плита опирается на сто­лики, прикрепленные к поясам балок, и крепится к ним высокопроч­ными болтами (рис. 9.2, в). В этом случае исключаются так называе­мые мокрые процессы, связанные с укладкой раствора и бетона при монтаже, что снижает продолжительность "окон".

При усилении пролетных строений железобетонными плитами требуются длительные "окна". Для их сокращения усиление можно вы­полнять в стороне, сняв усиливаемое пролетное строение с опор и поста­вив вместо него на время'усиления запасное. Эффективность этого спо­соба повышается при наличии на мосту или железнодорожном участке труппы однотипных пролетных строений, требующих усиления.

Если отверстие моста перекрыто несколькими разрезными пролет­ными строениями, то при усилении может оказаться целесообразным объединение их в неразрезные.

При усилении клепаных балок со сплошной стенкой в некоторых случаях требуется повысить прочность стыков. Для этого заклепки в стйгках заменяют высокопрочными болтами большего диаметра (рас­сверлив предварительно отверстия до нужного размера). Рассверловку отверстий и замену заклепок производят постепенно, одновременно удаляя не более 10 % заклепок. Если при таком способе усиления не удается увеличить грузоподъемность соединения до требуемого уровня и требуется, кроме того, увеличение сечений накладок, то последние заменяют новыми, более мощными или ставят дополнительные накладки.

Одновременно с усилением ремонтируют поврежденные коррозией, трещинами и вмятинами элементы балок: заменяют их полностью или частями на новые или же перекрывают поврежденные участки наклад­ками.

9.3. Усиление балок проезжей части

Усиление слабых по сечению продольных балок проезжей части наи­более часто осуществляют постановкой горизонтальных листов, при­крепляемых к нижним поясным уголкам высокопрочными болтами или заклепками, а к верхним - заклепками. В продольных балках, не имею­щих верхних горизонтальных листов, рекомендуется ставить верхний горизонтальный лист на всей длине балки (рис. 9.3, а). При этом упро­щается укладка (прирубка) мостовых брусьев. Если ширина полок верхних поясных уголков продольных Валок, не имеющих горизонталь­ных листов, более чем в 8 раз превышает толщину полок этих уголков, постановка горизонтального листа при усилении желательна даже в слу­чае достаточной грузоподъемности. Это вызвано тем, что при недостаточ­ной толщине полок поясных уголков в них вследствие больших мест­ных многократно повторяющихся напряжений, возникающих в резуль­тате нажима мостовых брусьев, появляются трещины и "выколы" (см. п. 2.4)..

При усилении балок, не имеющих верхних поясных листов, соблю­дается следующий порядок работ. На верхний пояс продольной балки в промежутке между поездами укладывают лист с заранее просверлен­ными отверстиями. Затем по отверстиям в этом листе сверлят отверстия в горизонтальных полках уголков и ставят заклепки, сдвигая для этого поочередно мостовые брусья.

Поверхность полок поясных уголков, на которую укладывается лист усиления, необходимо предварительно тщательно очистить от грязи и ржавчины.

В случае прикрепления листов усиления высокопрочными болтами (к поясным уголкам нижнего пояса, а.иногда и верхнего) перед уклад­кой листа поверхности контакта листа и поясных уголков должны быть тщательно очищены. Окрашенные поверхности обычно очищают огне-

Дата добавления: 2015-06-30