39. Способы повышения долговечности заклепочных соединений

Повышение долговечности заклёпочных соединений

Долговечность заклёпочных соединений, связанная с выносливостью, определяется особенностями напряжённо-деформированного состояния соединения и концентрацией напряжений.

Способы уменьшения деформативности, т.е. способы повышения долговечности соединений, основаны на использовании факторов, определяющих деформативность. Этими способами являются следующие:

1. Уменьшение длины соединения. Рассмотрим 2 соединения, в обоих 10 заклёпок.

При снижении деформативности стыка снижается не только износ Δ, но и повышается сопротивление усталости.

2. Повышение плотности размещения заклёпок (болтов), т.е. уменьшение расстояния между ними; при этом повышается удельное давление P_o.

3. Увеличение числа контактов, переход от одноконтактных (односрезных) соединений к двухконтактным (двухсрезным). При этом деформативность соединений уменьшается прямо пропорционально в два раза, и уменьшается коэффициент концентрации напряжений α_σ на кромках отверстия для заклёпки (или болта) вследствие изменения деформаций тела заклёпки (болта).

4. Повышение величины удельного давления P_o; этого можно добиться путём замены заклёпок на высокопрочные болты. Особенно эффективен способ для эксплуатируемых пролётных строений, где уже существенен износ заклёпочных соединений и велика деформативность стыка. Так в наихудших условиях работают крайние ряды заклёпок, достаточна замена только их на высокопрочные болты.

Т.к. напряжения в элементе σ_э больше, чем напряжение в фасонке по крайнему заднему ряду прикрепления

,

в худших условиях работают именно первые ряды, а не последние, их в первую очередь надо заменить.

На выносливость заклёпочных соединений, помимо деформативности, оказывает влияние усилие, передаваемое непосредственно через заклёпку (во 2-ой и 3-ей стадиях), которое создаёт концентрацию напряжений у кромок заклёпочного отверстия.

Усилие на крайние заклепки примерно в 1,5 раза больше среднего .

Эта неравномерность мало влияет на статическую несущую способность, т.к. происходит перераспределение усилий между заклёпками за счёт пластических деформаций, но существенно снижает выносливость.

Для эксплуатируемых мостов наиболее существенно и важно повышение выносливости за счёт замены крайних рядов заклёпок на высокопрочные болты, и в отдельных случаях – устройство двухконтактных соединений вместо однконтактных.

40. Нормативная оценка надежности и долговечности усиления узлов металлических мостов заменой заклепок на высокопрочны болты

Нормативная методика оценки эффективности усиления узлов главных ферм заменой заклёпок на высокопрочные болты.

Т.к. ресурс обратно пропорционален величине усталостных повреждений от действия нагрузки, то

;

где – остаточный ресурс заклёпочных соединений;

и – повреждения от действия одного расчётного поезда в элементах главных ферм соответственно клёпаными и клёпано-болтовыми стыками.

Величины и могут быть найдены по формуле (*) в зависимости от параметров, прямо или косвенно входящих в неё – напряжений σ, действующих в элементах; теоретического коэффициента концентрации напряжений α_σ и др. Для уменьшения объёмов расчётов величины и табулированы и представлены в табличной форме.

При составлении таблиц было принято, что отношение не изменится при изменении нагрузки и прочих неизменимых параметрах. Поэтому и вычислены не для всех возможных вариантов схем поездной нагрузки, а для некоторого условного поезда, принятого за расчётный.