КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Iii —^—ИИЩ
U If Рис. 9.3. Схемы усиления балок проезжей части сплошным листом (а), полулистами (б), уголками (<?): J — уплотненный зазор; 2 — полулист 358 вым способом с последующей обработкой стальными щетками или пескоструйным аппаратом, строго соблюдая правила техники безопасности. После очистки поверхности контакта устанавливают и закрепляют лист, сверлят отверстия в полках уголков (по отверстиям в листе), ставят высокопрочные болты и затягивают их до расчетного усилия. Затяжку высокопрочных болтов выполняют в два приема: сначала обычным монтажным ключом закручивают гайку до отказа, а затем дотягивают до расчетного усилия при помощи специальных ключей, имеющих измерительное устройство для определения момента закручивания. Затяжку болтов следует вести,начиная от середины балки, постепенно перемещаясь к ее концам. Эту операцию выполняют без перерыва движения поездов. Если продольная балка имеет горизонтальные листы и ее нужно усилить, то постановка дополнительных горизонтальных листов является более сложной операцией, требующей продолжительного интервала между поездами ("окна"). С целью сокращения "окна" вместо целого листа допускается применение двух полулистов (рис. 9.3, б). При прикреплении листа усиления заклепками соблюдают следующий порядок работы. В полулисте по разметке сверлят отверстия диаметром на 3—6 мм меньше диаметра заклепки. Затем на одной половине (относительно продольной оси балки) верхнего или нижнего пояса обычно с помощью газовой резки удаляют головки вертикальных заклепок с одной стороны, не выбивая стержни заклепок. Эту работу выполняют без перерыва движения поездов. В интервале между поездами выбивают старые заклепки и накладывают полулист, рассверливают часть отверстий (около 50 %) и прикрепляют полулист "черными" (обыкновенными) болтами, которые устанавливают в нерассверленные отверстия, и пробками, забиваемыми в рассверленные отверстия. После этого восстанавливают пропуск поездов. Затем последовательно вместо пробок и болтов ставят заклепки, предварительно рассверливая нерассверленные отверстия. Закончив работы с одним полулистом, в таком же порядке ставят другой.Зазор между полулистами шпаклюют. При прикреплении полулистов высокопрочными болтами в полулисте по разметке сверлят отверстия на полный диаметр. Затем на одйюй половине балки.в промежутке между поездами удаляют головки заклепок, выбивают стержни заклепок, очищают поверхность контакта с полулистом, укладывают предварительно очищенный полулист и ставят высокопрочные болты. После затяжки болтов обычными монтажными ключами можно разрешить пропуск поездов, обеспечив в дальнейшем дотяжку болтов до расчетного усилия. Другой вариант усиления продольных балок, полностью исключающий "окна", заключается в постановке двух дополнительных уголков у каждого пояса (рис. 9.3, в). Выполнению этой операции обычно мешают вертикальные уголки жесткости, которые приходится обрезать или заменять новыми соответствующей высоты. Существенный недостаток
Рис. 9.4. Схема усиления прикрепления продольных балок к поперечным путем увеличения числа заклепок и болтов: а — при помощи обычных накладок; б — при помощи приваренных накладок; 1 — накладка; 2—прокладка; 3 — сварной шов; крестиками обозначены старые заклепки; черными точками — заклепки или высокопрочные болты в новых отверстиях; крестиками в кружках — новые заклепки или высокопрочные болты в старых отверстиях этого варианта — низкая эффективность использования металла усиления вследствие расположения добавляемого металла не в самой напряженной зоне сечения балки. Эффективным способом усиления продольных балок, имеющих низкий класс по нормальным напряжениям, является установка предварительно напряженных затяжек в уровне нижних поясов. В старых пролетных строениях часто возникает необходимость усиления прикреплений продольных балок к поперечным и поперечных балок к главным фермам или балкам. Замена существующих заклепок в соединительных уголках на заклепки большего диаметра или на высокопрочные болты - один из распространенных вариантов такого усиления. Однако указанным способом удается незначительно усилить прикрепления балок. Для значительного повышения грузоподъемности таких прикреплений увеличивают число прикрепляющих заклепок или высокопрочных болтов и их несущую способность. Это достигается установкой на соединительные уголки накладок, позволяющих разместить дополнительные заклепки или высокопрочные болты и увеличить число контактов (срезов) (рис. 9.4, а). Между накладкой и стенкой балки ставят прокладки. В этом типе усиления требуется замена старых заклепок на участках прикрепления накладок новыми или высокопрочными болтами. Возможно усиление прикрепления продольных балок с применением сварки (рис. 9.4, б). При этом способе усиления соблюдают следую-360 щий порядок работы: сначала к полкам уголков приваривают накладки, а затем ставят заклепки или высокопрочные болты. При приварке накладок необходимо следить за тем, чтобы они не были приварены к стенке балки. Опыт эксплуатации показал, что такое усиление работает менее надежно, чем показанное на рис. 9.4, а; в сварных швах отдельных прикреплений возникают трещины. Серьезным недостатком прикрепления продольных балок к поперечным в старых мостах является отсутствие "рыбок", что приводит к размалковыванию соединительных уголков, появлению трещин в них и отрыву головок верхних и нижних заклепок, работающих на растяжение. При усилении таких прикреплений желательно ставить конструктивные элементы, воспринимающие изгибающий момент в плоскости продольных балок на участке их прикрепления к поперечным. С этой целью можно использовать цилиндрические стержни, пропускаемые через отверстия в стенках поперечных балок и закрепляемые к поясам продольных балок сварными швами. При этом стержни следует приваривать к накладкам, прикрепляемым к поясам балок высокопрочными болтами. Можно концы стержней закреплять с помощью гаек, навинчивае-
мых на стержни. Для передачи усилия со стержней на продольные балки к их поясам жестко высокопрочными болтами прикрепляют специальные упоры. Такая конструкция позволяет создавать предварительное напряжение в стержнях путем закручивания гаек, что повышает эффективность их работы. В некоторых случаях, когда продольные балки имеют значительно меньшую высоту, чем поперечные, можно сделать щелевидные вырезы в стенке поперечной балки и установить через эти вырезы плоские "рыбки". Сплошные поперечные балки усиливают по сечению установкой дополнительных горизонтальных листов или уголков. Значительное I повышение грузоподъемности поперечных балок может быть достигнуто устройством нижних шпренгелей, если подмостовой габарит это позволяет. Предварительное напряжение элементов шпренгеля повышает эффект усиления. * ' При усилении балок проезжей части может потребоваться постановка дополнительных уголков жесткости, связей между продольными балками. В случае необходимости усиления балок по шагу поясных заклепок его выполняют путем замены заклепок заклепками или высокопрочными болтами большего диаметра. Если этим способом нельзя достигнуть требуемой грузоподъемности, то на вертикальные полки поясных уголков ставят накладки, которые прикрепляют высокопрочными болтами или заклепками к стенке балки (аналогично усилению прикрепления балок, показанному на рис. 9.4, а). Одновременно с усилением ремонтируют поврежденные элементы балок: заменяют поврежденные элементы или их части, перекрывают поврежденные места накладками и т. п. 9.4. Усиление главных ферм и связей Усиление главных ферм наиболее часто выполняют с использованием таких способов^как увеличение поперечных сечений элементов и изменение схемы системы ферм. При усилении главных ферм представляются широкие возможности искусственного регулирования усилий в элементах ферм путем изменения статической схемы, предварительного напряжения элементов, изменения положения опорных узлов в вертикальной плоскости неразрезных ферм, разгрузки (догрузки) пролетного строения при усилении и др. Это позволяет создавать наиболее благоприятные условия для использования несущей способности усиливаемых и вновь добавляемых элементов, а также конструкции в целом. Выбор схемы и способа усиления делают на основании анализа состояния конструкции, расчетной грузоподъемности и деформативности. В случае Необходимости значительного усиления поясов главных ферм, повышения вертикальной жесткости пролетного строения устраивают шпренгели (рис. 9.5, а) или так называемый третий пояс (рис. 9.5, б). Превращение разрезных ферм в неразрезные (рис. 9.5, в) и устройство дополнительной опоры (рис. 9.5, г) позволяет при определенных условиях Намного увеличивать их грузоподъемность. При изменении статической схемы происходит перераспределение усилий в элементах усиливаемой конструкции. Для более рационального перераспределения усилий можно использовать, кроме того, их регулирование путем предварительного напряжения элементов шпренгеля, элементов третьего пояса и изменение уровня опорных частей. При усилении главных ферм весьма эффективно применение предварительно напряженных затяжек из высокопрочной стали. При этом наиболее полно используются прочностные свойства металла затяжек и усиливаемых элементов, сравнительно просто достигается рациональное распределение усилий в элементах, почти полностью исключается расклепка существующих соединений, и поэтому работы по усилению можно выполнять практически без перерыва движения поездов. Рис. 9.5. Схемы усилеНиз «- подведением шпр^™*15"*1* ФерМ С шме"е"ием системы- Разрезных ферм в HePa3pe3^Ief;^7Гр™Ме^РлеоТЬеГ° "^ ' ~ единением Рис. 9.6. Схемы усиления главных ферм предварительно напряженными затяжками: а, б - при поэлементном предварительном напряжении; в, г — с изменением статической схемы: д- неразрезной фермы (затяжки выделены жирными линиями) Усиление по схемам, показанным на рис. 9.6, а и б, производят путем предварительного напряжения затяжками каждого подлежащего усилению элемента (поэлементное предварительное напряжение). При этом в других элементах практически не возникают усилия Предварительного напряжения. Усиление, показанное на рис. 9.6, в я г, связано с изменением статической схемы, поэтому предварительное напряжение, создаваемое затяжками, распределяется на большое число элементов системы. На рис. 9.6, д представлен вариант усиления неразрезной фермы. Здесь, как и в любой статически неопределимой системе, предварительное напряжение затяжек вызывает усилия практически во всех основных элементах. Однако наибольшие усилия от предварительного напряжения будут создаваться в элементах поясов, примыкающих к затяжкам. Изменение системы главных ферм почти всегда сопровождается усилением отдельных элементов ферм и их прикреплений. Наиболее распространенным способом усиления элементов главных ферм является увеличение площадей их сечений, а также прикреплений. Площади сечения элементов при обычном усилении увеличивают добавлением нового металла, соединяя его со старым главным образом высо-ибпрочньгми болтами. При проектировании усиления надо стремиться к тому, чтобы не создавать дополнительных эксцентриситетов ни в.сечениях, ни в прикреплениях, если это не связано с преднамеренным регулированием напряжений. При этом желательно обеспечить минимальную расклепку усиливаемых элементов. Усиление поясов главных ферм таврового или коробчатого сечения добавлением горизонтальных листов полной ширины вызывает переклепку всех вертикальных связующих заклепок. Чтобы не расклепывать одновременно усиливаемые участки пояса по всей ширине пакета, новый металл следует добавлять в виде отдельных узких полос, подобно тому, как это делается при усилении балок со сплошной стенкой. Длину
> полос принимают такой, чтобы каждую полосу можно было поставить и взять на болты и пробки в промежутке между поездами. Головки старых заклепок на этом участке предварительно удаляют, оставляя их стержни в отверстиях. Стыки полос перекрывают накладками. Вместо полос можно использовать уголки. Добавление вертикальных листов для усиления поясов обычно сопряжено с трудностями выполнения работ, поскольку вызывает необходимость переклепки прикреплений элементов в узлах ферм. Для уменьшения работ по расклепке вертикальные листы усиления следует располагать вплотную к поясным уголкам на той стороне старых вертикальных листов, к которой не прикреплены раскосы, стойки (подвески) или фасонки (рис. 9.7, а). В сжатых элементах при свободных свесах листов (пакетов) более 12 толщин листа (пакета) ставят окаймляющие уголки. Если удается их прикрепить в узлах ферм, то уголки вводят в расчетную площадь поперечного сечения элемента (F), в противном же случае их учитывают лишь при проверке на устойчивость (^^б) • Способы увеличения площади поперечного сечения раскосов, стоек и подвесок весьма разнообразны и определяются типом усиливаемых элементов (рис. 9.7, б). Добавляемый при усилении металл должен быть надежно перекрыт в стыках и прикреплен к узлам. Для повышения жесткости прикреплений рекомендуется их осуществлять на высокопрочных болтах с одновременным, если это требуется по расчету, усилением прикреплений. С целью сокращения продолжительности "окон" следует стремиться к уменьшению объемов работ по одновременной расклепке прикреплений. Этого можно достичь применением расчлененных накладок (рис. 9.8, а) или уголковых коротышей (рис. 9.8, б). В последнем случае удается полностью избежать расклепки. Усиление элементов главных ферм осуществляют как с разгрузкой, так и без разгрузки от действия постоянной нагрузки. В первом случае достигается более эффективное использование добавляемого металла, /7) I ' Рис. 9.7. Схемы расположения металла усиления в сечениях элементов: а — поясов; б — раскосов, стоек и подвесок (металл усиления показан жирными линиями) который, кроме усилий от временной нагрузки, будет воспринимать и усилия от постоянной нагрузки. Упрощается также производство работ по прикреплению добавляемого металла. Однако для разгрузки усиливаемых элементов требуется сооружение дополнительных временных опор, на которые устанавливают домкраты для разгрузки, или устройство специальных разгрузочных приспособлений для каждого усиливаемого элемента. Для создания усилий в натяжных разгрузочных приспособлениях применяют домкраты, полиспасты, тяжи с гайками, пучки из высокопрочной проволоки и т.п. Устройство разгрузочных приспособлений связано со значительными затратами и является достаточно сложным. Поэтому в большинстве случаев элементы главных ферм усиливают без разгрузки. Следует отметить, что при обычном усилении элемента, даже полностью разгруженного от усилий постоянной нагрузки, полное использование несущей способности нового металла достигается только при жестком соединении его со старым металлом и одинаковых механических характеристиках старого и добавляемого металла. Полное использование несущей способности добавляемого металла, имеющего более высокие механические характеристики? чем металл усиливаемого элемента, возможно только при создании предваритель--Jroro напряжения. При этом в новом металле создаются предварительные напряжения того же знака, что и напряжения от нагрузки, а в старом — противоположного знака. При усилении элементов, работающих на растяжение или на знакопеременные усилия с преимущественным растяжением, удобно применять предварительно напряженные затяжки из высокопрочной стали круглого сечения, натяжение которых осуществляют при помощи гаек, завинчиваемых на их концах. С этой же целью могут быть использованы также тросы и пучки из высокопрочной проволоки с надежной защитой от коррозии. Затяжки в сечении усиливаемого элемента располагают с учетом возможности их размещения и закрепления так, чтобы равнодействующая
усилий предварительного напряжения проходила через центр тяжести сечения (рис. 9.9). При необходимости создания в усиливаемом элементе изгибающего момента от силы предварительного напряжения обеспечивается требуемый эксцентриситет. Для уменьшения гибкости и возможных колебаний затяжки ее в отдельных сечениях прикрепляют к основным элементам. Иногда связи между усиливаемым элементом и затяжками устанавливают для предотвращения потери устойчивости частей элемента при его обжатии усилиями предварительного напряжения. Необходимость и расположение этих связей определяют расчетом. Предварительное напряжение можно использовать и при усилении сжатых элементов, создавая в них усилие растяжения. В этом случае вместо затяжек ставят распорки. Усилие с предварительно напряженных затяжек передается на специальные упоры, располагаемые обычно за прикреплением усиливаемого элемента (рис. 9.10, я, б). Упоры прикрепляют высокопрочными болтами. Для того чтобы ослабление стержня резьбой не распространилось на всю длину затяжки, устраивают так называемые компенсаторы — утолщения участков стержня с резьбой (рис. 9.10, в). Компенсаторы создают либо высадкой концевых участков стержней кузнечным способом, либо приваркой контактным способом стержней большего диаметра. Для обеспечения надежной работы затяжек сварка должна быть высокого качества. Особенно опасны непровары - неегшавления в соединении, вызывающие высокую концентрацию напряжений, кото-рая, может приводить к разрушению стержня при низких температурах и многократно повторяемых нагружениях. Монтажные соединения затяжек удобно выполнять с применением соединительных муфт (рис. 9.10,г). Кроме увеличения площади поперечного сечения элементов ферм и усиления их прикреплений и стыков, может оказаться необходимым усиление или постановка элементов соединительной решетки, соединительных планок и диафрагм между ветвями элементов. Например, если элемент имеет две ветви, состоящие из отдельных листов или пакетов, их можно соединить планками, прикрепив к ветвям высокопрочными болтами короткие уголки, а к ним планки. Соединительную решетку можно усилить постановкой дополнительных уголковых распорок, Рис 9 10. Крепления затяжек при усилении поясов главных ферм {а), раскосов (б) и конструкции затяжек с компенсатором (в) и муфтой (г). 1- упоры; 2 -затяжка; 3 - компенсатор; 4- соединительная муфта превращением треугольной решетки в крестовую, а также заменой плоских элементов уголковыми. Усиление сжатых элементов по устойчивости, кроме увеличения площади поперечного сечения, выполняют уменьшением свободной длины путем устройства дополнительных элементов в решетке фермы. Как отмечалось в гл. 2, наиболее прогрессирующими повреждениями клепаных пролетных строений эксплуатируемых мостов являются расстройство заклепочных соединений и усталостные разрушения. Расстройство заклепок в прикреплениях элементов главных ферм наиболее интенсивно идет в крайних поперечных рядах соединений. По мере расстройства заклепок повышается концентрация напряжений у кромок заклепочных отверстий, в связи с чем значительно ускоряется процесс накопления усталостных повреждений и появления усталостных трещин в прикрепляемых элементах, работающих на растяжение или с преимущественным растяжением. В связи с этим возникает необходимость повышения усталостной долговечности прикрепляемых заклепками элементов и предупреждения расстройства заклепок. Наиболее эффективным способом решения этой задачи является частичная замена наиболее нагруженных заклепок, расположенных в двух-трех крайних поперечных рядах, высокопрочными болтами (рис. 9.11). После замены заклепок высокопрочными болтами резко снижается (иногда в 2-3 раза) концентрация напряжений у кромок отверстий, в которые поставлены высокопрочные болты, и сдвиги соединяемых элементов по контактам. В результате значительно замедляется процесс накопления усталостных повреждений и соответственно повышается остаточный ресурс по выносливости этих элементов, а так- )ис, 9.11. Схема главной фермы и уси-юния раскоса 9 заменой заклепок вы-окопрочными болтами (Крестиками |бозначсны заклепки, кружочками с ерточкой - высокопрочные болты) же снижается скорость механического износа контактных поверхностей соединяемых элементов, а следовательно, и расстройство оставшихся в соединении заклепок. Высокопрочные болты, расположенные в конце раскоса (см. рис. 9.11), повышают усталостную долговечность фасонки, а у кромки фасонки — раскоса. Усиление таким способом, как правило, позволяет повысить остаточный ресурс по выносливости прикрепляемого элемента до исчерпания его грузоподъемности-ло прочности. Если элемент имеет недостаточный класс по выносливости и по прочности, то его усиливают обычным способом. Наиболее распространенным недостатком связей между главными фермами старых пролетных строений является недостаточная жесткость их элементов. Это приводит к провисанию связей, значительным их колебаниям при проходе поезда и к снижению жесткости пролетных строений. Вследствие колебаний связей происходит расстройство их прикреплений и нередко в них возникают усталостные трещины. Такие связи необходимо усиливать. При усилении гибкость элементов связей повышается до значения, устанавливаемого техническими условиями, путем увеличения сечений связей или уменьшения их свободной длины. В последнем случае элементы нижних продольных связей удобно прикреплять к балкам проезжей части. 9.5. Расчет усиления металлических пролетных строений При усилении отдельных элементов ферм и балок увеличением площади их сечения (добавлением нового металла) расчет можно производить обычным способом, вычисляя напряжения в усиленном элементе, или способом, применяемым при классификации пролетных строений. Последний способ используют наиболее часто (см. п. 5.5). Расчет усиления отдельных элементов ферм предварительно напряженными затяжками имеет особенности, связанные с возможностью регулирования усилий между усиливаемым элементом и затяжками. При этом в широких пределах можно изменять характеристики цикла н|0фужения усиливаемого элемента: от цикла с преимущественным растяжением до цикла с преимущественным сжатием. При усилении отдельного элемента фермы затяжкой образуется локальная статически неопределимая система "стержень — затяжка", которая воспринимает то же усилие, что и элемент до усиления. Это не отражается на работе других элементов статически определимых ферм. В статически неопределимых системах установка затяжки в пределах длины элемента оказывает влияние на перераспределение усилий между элементами системы вследствие изменения жесткости усиливаемого элемента и его деформации при усилении, но оно незначительно, и им, как правило, можно пренебречь при расчете усиления.
выполняют методом последовательных приближений по следующей схеме: определяют приближенное значение со по формуле (9.8), затем по формулам (9.12) и (9.5) находят Хг и х,; из уравнения (9.17) определяют х и проверяют выполнение условия 0 < х < -— )^~ + Х-Бели х находится за пределами указанной области, то пересматривают значения исходных параметров. По формулам (9.15) и (9.16) вычисляют у t и у2 и проверяют выполнение условий у <1; У2 < 1. При невыполнении первого условия в дальнейшем принимают у'— 1, а при невыполнении второго повторно определяют значение х, приняв в уравнении (9.17) А =\, В — О. Проверяют выполнение условия выносливости усиленного элемента по уравнению (9.10), а для сжаторастяну-тых элементов, кроме того, - класс по устойчивости элемента по формуле (9.9). Важное значение при проектировании усиления предварительно напряженными затяжками имеет правильный выбор исходных параметров усиления: соотношения прочностных характеристик материала усиливаемого элемента и затяжки (г); эффективного коэффициента концентрации напряжений затяжки ((3); упругой податливости закрепления затяжки и др. При выборе материала для затяжки стремятся увеличить г, т. е. отдают предпочтение стали более высокой прочности. В этом случае, кроме повышения прочностных характеристик, улучшаются характеристики цикла нагружения затяжки. Затяжки целесообразно изготавливать из стержневой стали классов С60, С80; анкерное закрепление затяжек гайками наиболее предпочтительно. Для снижения эффективного коэффициента концентрации напряжений резьбу выполняют методом накатки с повышенным радиусом закругления в основании резьбы. На выносливость затяжки большое влияние оказывает упругая податливость закрепления затяжки 5: чем выше податливость закрепления, тем более благоприятный цикл нагружения затяжки в связи с увеличением р, а следовательно, и повышением у2. На эффективность усиления оказывает влияние и доля усилия от постоянной нагрузки: по мере ее увеличения растет эффективность усиления. Поэтому усиле-ний^лементов главных ферм больших пролетов, как правило, эффективнее, чем малых. Особое внимание при проектировании усиления предварительно напряженными затяжками нужно обращать на прикрепления усиливаемых элементов. После усиления в заклепочных и болтовых соединениях возрастут сдвиги по поверхностям контактов, что приведет к соответствующему ускорению износа и расстройства соединений. Для замедления процесса износа заклепочные соединения в усиливаемых элементах превращают в клепано-болтовые, заменяя часть заклепок в крайних поперечных рядах высокопрочными болтами. Число высокопрочных болтов определяют расчетом. Глава 10 >
Дата добавления: 2015-06-30; Просмотров: 2348; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |