Вопрос 38. Основные принципы усиления несущей способности металлических пролетных строений.

При недостаточной грузоподъемности пролет­ных строений их усиливают или заменяют новыми. 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., могут иметь различные значения, изменяющиеся в широком диапазоне. Поэтому для повышения грузоподъемности пролетного строения до требуемого уровня может потребоваться усиление небольшого 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.

Вопрос об усилении или замене пролетных строений решают на основании технико-экономического анализа. Значительное влияние на выбор варианта усиления или замены оказывает 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 виды усиления.

Существует несколько способов усиления металлических пролет­ных строений:

• увеличение поперечного сечения элементов с одновременным уси­лением (если необходимо) их прикреплений;

• устройство (установка) дополнительных ферм или балок;

• введение дополнительных элементов в систему пролетных строений;

• усиление с изменением системы ферм или балок путем подведе­ния шпренгеля под балку, добавления третьего пояса (арки) к балочным фермам, превращения разрезных балок или ферм в нераз­резные;

• устройство дополнительных опор - временных или постоянных, уменьшающих расчетный пролет существующих пролетных строений;

• превращение стального пролетного строения в сталежелезобетонное путем устройства железобетонной плиты, включенной в совмест­ную работу.

Усилять отдельные элементы пролетного строения добавлением металла обычно нужно при любом способе.

Выносливость элементов клепаных пролетных строений можно повысить заменой в прикреплениях заклепок крайних рядов высокопрочными болтами. Замена наиболее нагру­женных заклепок в двух-трех крайних рядах высокопрочными болтами значительно повышает ус­талостную долговечность при­крепляемого элемента и замед­ляет процесс расстройства ос­тавшихся в соединении за­клепок.

Для эффективного исполь­зования вновь добавляемого металла, особенно высокопроч­ных сталей, и рационально­го распределения усилий в сис­теме применяют предваритель­ное напряжение с регулирова­нием усилий и деформаций в конструкции. Регулируют уси­лия в элементах пролетных строений путем установки пред­варительно напряженных затя­жек, разгрузки (догрузки) кон­струкций при усилении, изме­нения значений опорных реак­ций в неразрезных системах, закрепления элементов усиле­ния в нагретом состоянии и др.

Метод усиления пролетных строений с использованием предварительно напряженных затяжек из высокопрочных сталей - наиболее рациональный. Предварительно напряженные затяжки позволяют почти пол­ностью исключить расклепку узловых прикреплений, при этом уси­ление во многих случаях выполняют не прерывая движения поездов. При усилении обычно применяют соединения на высокопрочных болтах. Такие 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.

Применение сварных соединений при усилении пролетных строе­ний железнодорожных мостов осложняется тем, что трудно обеспе­чить достаточную надежность этих соединений: качество металла усиливаемых пролетных строений в большинстве случаев не удовлет­воряет требованиям, предъявляемым к металлу для сварных мостов; из-за специфики производства сварочных работ при усилении мостов применяется преимущественно ручная сварка, которая из-за труд­ности ее выполнения не обеспечивает требуемое качество сварных соединений; сложно осуществить наиболее совершенные типы сварных соединений (встык) и устранить в них опасные зоны кон­центрации напряжений.