24. Расстройство заклепочных соединений. Замена дефектных заклепок и болтов

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. Расстройство заклепочных соединений - серьезное повреждение, которое наряду с увеличением динамического воздействия усилий на прикрепляемый элемент и соединение, деформативности соединений и пролетного строения в целом, приводит к значительному повышению концентрации напряжений у заклепочных отверстий. 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. Поэтому, как правило, усталостным разруше­ниям элементов с заклепочными соединениями предшествует расстрой­ство заклепок. Расстройство заклепочных соединений - длительный процесс. Оно неуклонно растет по мере увеличения срока эксплуатации сооружения.

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 продольных балок. Часто расстраиваются прикрепления элементов продольных и поперечных связей между про­дольными балками. Расстройство заклепочного соединения происходит неравномерно: сначала ослабляются заклепки крайних наиболее напряженных попе­речных рядов. Заклепочные соединения с односрезными заклепками, при прочих равных условиях, расстраиваются быстрее, чем с двухсрезными. Слабые заклепки обнаруживают остукиванием их молотком мас­сой около 0,2 кг. Эту операцию выполняют следующим образом: уда­рив сбоку по головке заклепки молотком, приставляют палец к месту удара и вновь ударяют по головке заклепки с противоположной сто­роны. Если заклепка слабая, то палец почувствует при этом легкое дрожание головки. Чувствительность этого способа повысится, если вместопальца к головке заклепки прижать специальный стальной стержень длиной 10-12 см и толщиной 5-6 мм с утолщением на конце. Слабую заклепку можно определить и по звуку: при ударе она издает глухой дребезжащий звук. Ржавые потеки из-под головок заклепок или по контактам соединяемых элементов, а также трещины в окраске около заклепочных головок обычно являются внешними признаками неудов­летворительного состояния соединения. При наличии этих признаков производят детальную проверку остукиванием всех заклепок соеди­нения.

Замена дефектных заклепок и болтов. Значительный объем ремонт­ных работ включает в себя замена дефектных слабых заклепок на высо­копрочные болты в заклепочных соединениях, а также замена и подтяж­ка болтов — в болтовых. Слабые и дефектные заклепки последовательно заменяют высокопрочными болтами, удаляя одновременно не более одной заклепки в интервалы между поездами, а в прикреплениях с боль­шим числом заклепок — не более 10 % общего числа заклепок прикреп­ления. Во избежание расстройства соседних заклепок, деформации за­клепочных отверстий и повреждений основного металла дефектные за­клепки удаляют в два этапа. Сначала высверливают головку заклепки пустотелым сверлом или срезают газовым резаком РАЗ-70, не допуская сильного нагрева основного металла. Часто головку заклепки срубают зубилом, предварительно просверлив в ней отверстие диаметром на 4-5 мм меньше диаметра стержня заклепки и глубиной на 1-3 мм больше высоты головки (рис. 11.1, в). Затем стер­жень заклепки выбивают из отверстия бородком или высверливают (если невозможно выбить).

Диаметр болтов, устанавливаемых в конструкцию по существую­щим (заклепочным) отверстиям, принимают соответствующим диамет­ру заменяемых заклепок:

Диаметр заменяемой заклепки, мм: 19-21, 23-25, 26-27. Номинальный диаметр болта, мм: 18, 22, 24

В случае заполнения болтами только новых отверстий берут болты диаметром, как правило, не более 22 мм.

В необходимых случаях отверстия можно рассверлить до требуемого диаметра. Длину болтов выбирают в зависимости от толщины стягивае­мого пакета исходя из условий минимального числа типоразмеров. Высо­копрочные болты и шайбы перед постановкой в конструкцию очищают от смазки, грязи и налета ржавчины; гайки проворачивают по всей резьбе. Все контактные поверхности должны быть очищены от старой краски, продуктов коррозии, окалины, масляных пятен и грязи. Болты затягивают в два приема: сначала ручным ключом или гайковертом до упора, затем окончательно динамометрическим ключом до расчетного усилия. Затянутые до расчетного усилия болты отмечают краской. Уста­новив болты, проверяют остукиванием все ближайшие к ним заклепки и при обнаружении ослабленных заменяют их. Работы по замене закле­пок высокопрочными болтами выполняет бригада из 3 чел. под руко­водством мостового мастера.

При сплошной замене заклепок (в узле) на высокопрочные болты их затягивают вразбежку от середины прикрепления к свободным краям или в направлении от более жесткой части соединения к менее жесткой его части. Болты, затянутые первыми, после натяжения остальных болтов подтягивают, так как возможно их ослабление. Сбо­рочные пробки заменяют болтами в последнюю очередь. Рис. слева. Удаление головки заклепки: а — пустотелым сверлом; б — резаком РАЗ-70; в — обычным сверлом; 1 — часть головки заклепки, срезаемая сверлом; 2 — часть заклепки, удаляемая бо­родком; 3 - заклепки; 4 - мундштук; 5 — опорный центр

В железобетонных пролетных строениях как из обычного, так и предварительно напряженного железобетона в процессе эксплуатации и при изготовлении возникают повреждения в виде трещин, разрушения бетона (резкое снижение прочности), отколов бетона, усталостного раз­рушения арматуры* отслоений защитного слоя, раковин, повреждения гидроизоляции, коррозии арматуры, разрушения консолей плиты бал­ластного корыта и наращенных бортов и др.