Повышение циклической долговечности металлических сварных пролетных строений железнодорожных мостов с усталостными трещинами

Цель исследования – обеспечение нормативной циклической долговечности сварных металлических пролетных строений железнодорожных мостов с усталостными трещинами на основе совершенствования и внедрения в практику прогрессивных технологий пайки и индукционного нагрева для локализации усталостных трещин. В ходе проведенных исследований разработана методика экспертно-аналитической оценки грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов по критерию грузоподъемности, которая позволяет в оперативном режиме назначить условия безопасного пропуска обращающейся железнодорожной нагрузки по пролетным строениям с усталостными трещинами. Установлена связь значения критерия грузоподъемности пролетных строений с проектными нагрузками 1907 г., 1925 г., Н7 и Н8, С14. Разработана унифицированная балльная оценка по критерию ремонтопригодности, предназначенная для ранжирования искусственных сооружений при планировании работ текущего содержания и ремонта. Введен критерий скорости деградации конструкций, используемый для оптимизации плана ремонтных работ и оценки качества содержания искусственных сооружений. Результаты исследования внесены в Инструкцию по оценке состояния и содержания искусственных сооружений ОАО «РЖД» и Методику ранжирования объектов искусственных сооружений и земляного полотна для оценки приоритетности их включения в капитальные виды ремонта. В результате теоретических исследований разработан алгоритм расчета на прочность паяных соединений металлических конструкций, а из условия прочности паяного соединения на отрыв и срез установлена аналитическая зависимость между длиной усталостной трещины и диаметром накладки для ее локализации. Конечно-элементным моделированием паяных соединений в комплексе Midas Civil установлено, что предложенные зависимости достаточно точно отражают работу паяных соединений и могут применяться при проектировании элементов локализации усталостных трещин с помощью индукционной и МИГ-пайки. Установлено, что соединения, выполненные индукционной и МИГ-пайкой, обладают достаточной прочностью (300 МПа и более) и высокой циклической долговечностью (до 2•106 циклов). На основе комплекса лабораторных исследований доказана перспективность применения индукционной и МИГ-пайки для локализации усталостных трещин типа Т-9 и Т-10 в стенках главных и продольных балок сварных и болтосварных пролетных строений железнодорожных мостов. Разработаны конструктивно-технологические решения, основанные на методах индукционного нагрева, индукционной и МИГ-пайки, позволяющие полностью восстановить несущую способность и обеспечить нормативную циклическую долговечность сварных пролетных строений с усталостными трещинами, и критерий их применения. Конструктивно-технологические решения включены в Инструкцию по усилению трещин типа Т-9 и Т-10 в стенках главных и продольных балок сварных металлических пролетных строений железнодорожных мостов. На основе выполненных экспериментально-теоретических исследований предложен комплексный подход к обеспечению нормативной циклической долговечности и безопасности эксплуатации сварных и болтосварных металлических пролетных строений, основанный на применении инновационных технологий на всех этапах жизненного цикла: проектирования; изготовления на заводе; надзора, текущего содержания и ремонта в процессе эксплуатации.