Металлические пролетные строения и опоры

Обновлено: 04.07.2024

6.1. При содержании металлических пролетных строений и опор необходимо обращать особое внимание на предупреждение коррозии металла, проверять состояние металла, заклепочных, сварных и болтовых соединений (выявление трещин, повреждений, слабых заклепок, ослабленных и лопнувших болтов и т.д.), состояние элементов конструкции (искривления, погнутости и т.д.) и принимать меры к своевременному устранению появившихся дефектов и повреждений.

6.2. Металлические пролетные строения и опоры необходимо содержать в чистоте для предупреждения коррозии металла. Наиболее подвержены засорению проезжая часть, коробки нижних поясов ферм, верхние пояса ферм при езде поверху, фасонки продольных связей, опорные узлы, а также имеющиеся пазухи в конструкциях.

6.3. Для предупреждения скопления воды в коробках нижних поясов и других местах должны быть в достаточном количестве, своевременно прочищаемые, отверстия диаметром не менее 23 мм с раззенкованными сверху краями.

6.4. При распучивании элементов (вследствие большого шага связующих заклепок) необходимо удалить ржавчину из щели на глубину не менее 1 см и заделать щель герметиком с последующей окраской.

Если этих мер недостаточно и распучивание продолжается, то проводят ремонт по специальному проекту.

6.5. Все металлические части пролетных строений и опор, кроме катков, плоскостей катания и скольжения опорных частей, должны быть окрашены. Окраска должна своевременно возобновляться. Сроки окраски различных частей необходимо устанавливать в соответствии с периодичностью (приложение 2 к настоящей Инструкции) и с учетом состояния защитного лакокрасочного покрытия.

Части металлических пролетных строений и опор, особенно сильно подверженные коррозии (например, пояса балок проезжей части, нижние коробчатые пояса ферм, фасонки продольных связей, плохо проветриваемые места, а также места, подверженные действию дымовых газов), необходимо окрашивать чаще других, применяя при этом особо устойчивые краски или защитные покрытия. При повреждении лакокрасочного покрытия только на отдельных участках элементов необходимо, не ожидая сплошной окраски, производить частичную подкраску.

Окрасочные работы должны производиться полимерными лакокрасочными материалами и масляными красками в соответствии с Технологическими правилами окраски эксплуатируемых железнодорожных мостов. На электрифицированных участках очистку и окраску поверхностей элементов, находящихся на расстоянии менее 2 м от токонесущих частей, разрешается выполнять только после снятия напряжения с контактной сети и проводов ВЛ.

6.6. Лакокрасочные материалы и системы покрытий, не указанные в Технологических правилах окраски эксплуатируемых железнодорожных мостов, могут применяться только с разрешения Департамента пути и сооружений МПС России.

Элементы проезжей части, фасонки и другие сильно ржавеющие детали мостов следует защищать от коррозии комбинированными металлизационнолакокрасочными покрытиями: металлизация с последующим нанесением пропитывающего слоя лакокрасочного материала. Срок службы таких комбинированных цинковых, алюминиевых или цинко-алюминиевых покрытий толщиной 200 мкм в сочетании с нанесенным пропитывающим слоем лакокрасочных материалов составляет не менее 50 лет.

6.7. Очищенные поверхности металла подлежат приемке мостовым мастером, а при небольшом объеме работ - мостовым бригадиром. При этом производится тщательный осмотр металла с целью выявления трещин, расслоений и других дефектов. Приемку очистки и результаты осмотра пролетных строений оформляют актом. По выявленным дефектам необходимо принимать соответствующие меры.

На работников, выполняющих окраску, должна быть возложена обязанность сообщать о всех замеченных ими дефектах в металле.

6.8. При окраске элементов моста необходимо сохранять или возобновлять имеющуюся на них нумерацию узлов, маркировку мест установки нивелировочных реек, отметку поврежденных мест и т.п. По окончании окрасочных работ на портальной раме сквозных ферм и на вертикальном листе сплошных главных балок должна быть поставлена дата окраски. В Книгах искусственного сооружения указываются дата окраски, тип и марка лакокрасочных материалов, условия окраски, способы очистки и окраски.

Во время производства окрасочных работ мостовой мастер должен обеспечить ведение журнала, в котором делают приемочные записи по этапам работ и форма которого приводится в Технологических правилах окраски эксплуатируемых железнодорожных мостов.

6.9. В процессе эксплуатации металлических пролетных строений в металле элементов, узлов, стыков и прикреплений могут образовываться трещины, как правило, усталостного характера. Появлению трещин в клепаных конструкциях обычно предшествует расстройство заклепок. При осмотрах клепаных пролетных строений и опор особое внимание должно быть обращено на выявление трещин в металле конструкций, слабых заклепок и т.п. При этом следует руководствоваться Памяткой мостовому мастеру по содержанию старых металлических пролетных строений железнодорожных мостов.

Чаще всего расстраиваются заклепки и возникают трещины:

в прикреплениях раскосов, работающих на знакопеременные усилия, и шпренгелей преимущественно в верхних узлах ферм при прикреплении элементов односрезными заклепками (трещины образуются по первому или второму ряду заклепок);

в прикреплениях подвесок к верхним узлам;

в прикреплениях и пересечениях гибких элементов (плоских раскосов, диагоналей связей и т.п.);

в прикреплениях продольных балок и их консолей к поперечным балкам, а также в "рыбках";

в вертикальных и горизонтальных полках верхних поясных уголков продольных балок пролетных строений со сплошной стенкой и верхних поясах сквозных ферм (при опирании мостовых брусьев непосредственно на пояса);

в полках уголков и горизонтальных листах в местах разрывов продольных балок;

в прикреплениях соединительной решетки элементов;

в местах опирания продольных балок на поперечные и поперечных балок на пояса ферм при этажной проезжей части (как правило, в горизонтальных полках поясных уголков);

в опорных узлах пролетных строений.

Трещины могут возникать также в клепаных элементах, усиленных с применением сварки, например, в поясах балок, где приварены горизонтальные листы. Появлению трещин способствуют также местные концентраторы напряжений: необработанные после газовой резки кромки элементов, пробоины, вмятины и надрывы (особенно у кромок) и т.д.

Усталостные разрушения заклепок (болтов) происходят чаще всего в уголках прикреплений продольных балок к поперечным при отсутствии "рыбок".

6.10. В сварных конструкциях трещины могут возникать и развиваться как в сварных швах, так и в основном металле вблизи швов. Особо тщательно нужно осматривать места наиболее вероятного появления трещин:

места резких изменений сечения элементов, в частности, обрывы листов, неплавное изменение их толщины или ширины;

концы швов вертикальных и горизонтальных ребер жесткости, места их пересечений и основной металл стенки в этих зонах;

швы, прикрепляющие фасонки связей к балкам и элементы связей к фасонкам;

места прикрепления опорных ребер к нижним поясам;

швы малой длины и участки металла между близко расположенными сварными швами;

места примыкания диафрагм, фасонок и всякого рода накладок; концы сварных швов и места с изменением их толщины и формы;

концы фланговых швов нахлесточных соединений;

все стыковые швы;

швы, направленные поперек усилия в элементе, их околошовные зоны и линии сплавления;

швы в накладках, обваренных по контуру;

сварные швы с технологическими дефектами: не проварами, не сплавлениями по кромкам, подрезами кромок, наплывами, шлаковыми включениями, порами, прожогами, не заделанными или не выведенными кратерами;

неплавные усиления швов, создающие высокую концентрацию напряжений.

В сплошностенчатых балках появлению трещин может способствовать изгиб стенки из плоскости, вызываемый воздействием временной нагрузки и колебаниями тротуарных консолей и консолей убежищ.

При осмотрах сварных пролетных строений, сварных элементов и соединений следует руководствоваться Указаниями по осмотру и усилению сварных эксплуатируемых пролетных строений.

6.11. При обследовании соединений и прикреплений элементов на высокопрочных болтах, а также высокопрочных болтов в смешанных клепаноболтовых и болтосварных соединениях надлежит обращать внимание на состояние головок болтов, гаек и шайб. В головках болтов, гайках и шайбах не должно быть трещин. Высокопрочные болты со следами сварных швов или прихваченные сваркой в эксплуатацию не допускаются. Высокопрочные болты, гайки и шайбы с трещинами подлежат немедленной замене.

При обследовании высокопрочных болтов в прикреплениях продольных балок к поперечным в конструкции без "рыбок" наряду с состоянием головок болтов, гаек и шайб следует проверять затяжку болтов в крайних рядах прикреплений. В этих местах высокопрочные болты проверяются и затягиваются до расчетного усилия тарированными динамометрическими ключами. В других соединениях проверку натяжения болтов следует производить только при возникновении сомнений в достаточности их натяжения (наличие трещин в краске по торцам элементов и по периметру шайб, потеков ржавчины из-под шайб и т.п.).

При обследовании соединений на высокопрочных болтах следует руководствоваться Инструкцией по применению высокопрочных болтов в эксплуатируемых мостах.

6.12. Выявление трещин в металле осуществляется визуальным осмотром, в необходимых случаях - с использованием лупы и специальных микроскопов, а также с помощью дефектоскопов.

Для определения остаточной толщины металла целесообразно использовать ультразвуковые толщиномеры.

При визуальном осмотре необходимо обращать внимание на трещины в краске, подтеки и следы проступающей ржавчины, являющиеся косвенными признаками трещин в металле. Такие места должны быть очищены от краски и осмотрены с применением лупы или микроскопа. В случае сомнения в наличии трещины необходимо узким острым зубилом срубить тонкую стружку с поверхности металла по направлению предполагаемой трещины. Раздваивание стружки подтверждает наличие трещин в данном месте. При работе с зубилом нельзя допускать зарубок металла. Очищенные от краски участки металла, а также металл в местах образования усталостных трещин рекомендуется окрасить белилами или светлой краской для облегчения последующих наблюдений.

Места наиболее вероятного появления трещин при каждой окраске металлических конструкций необходимо очищать от старой краски до металла (независимо от состояния окрасочного слоя) и тщательно осматривать металл.

6.13. Все выявленные в металлических пролетных строениях и опорах дефекты, снижающие прочность и устойчивость элементов конструкции, - трещины, повреждения соединительной решетки сжатых элементов (отрыв диагоналей) и другие подобные дефекты, должны быть, немедленно устранены. Влияние других повреждений на прочность и устойчивость элементов конструкции при необходимости устанавливается расчетом, и если они не снижают требуемой грузоподъемности, то могут быть устранены в плановом порядке.

За усталостными трещинами длиной до 20 мм необходимо установить наблюдение.

За засверленными трещинами необходимо установить наблюдение, и в случае их дальнейшего развития производить усиление конструкции по проекту.

Треснувшие уголки прикрепления продольных балок к поперечным подлежат замене новыми. Трещины в поясных уголках продольных балок следует перекрывать уголковыми накладками;

при большом числе трещин поясные уголки нужно заменять.

Для предупреждения появления усталостных трещин в пролетных строениях необходимо производить усиление элементов, имеющих низкую грузоподъемность с учетом выносливости, по специальным проектам.

Применение сварки для устранения повреждений допускается по специальным проектам, согласованным с Департаментом пути и сооружений МПС России.

6.14. Качество заклепок нужно проверять путем наружного осмотра, простукивания и в необходимых случаях - срубки отдельных заклепок. Для слабых заклепок характерны подтеки ржавчины и трещины в краске.

6.15. Все слабые заклепки подлежат замене на высокопрочные болты. Заклепки с головками, пораженными коррозией более чем на половину высоты, должны быть заменены в зависимости от общего состояния заклепочного соединения и напряженности его работы.

После замены заклепок на высокопрочные болты необходимо проверить состояние расположенных рядом заклепок и в случае расстройства заменить их на высокопрочные болты. Головки вновь поставленных болтов должны быть загрунтованы и окрашены. Замена заклепок должна быть зафиксирована в Книге искусственного сооружения с указанием даты, количества и места замены.

6.16. При замене дефектных заклепок в прикреплении, имеющем до 10 заклепок, допускается одновременно удалять не более одной заклепки, а в прикреплении с большим количеством заклепок - не более 10% общего числа заклепок данного прикрепления. Возможность одновременной замены большего числа заклепок должна быть подтверждена расчетом.

Головки дефектных заклепок, во избежание расшатывания смежных заклепок и порчи металла, рекомендуется удалять газовой резкой, высверливанием или фрезерованием. Стержень заклепки выбивается или высверливается. Замену заклепок производят в интервале между движением поездов.

При замене заклепок следует руководствоваться Инструкцией по применению высокопрочных болтов в эксплуатируемых мостах.

6.17. В сквозных пролетных строениях необходимо следить за прямолинейностью и жесткостью элементов ферм. При этом особое внимание следует обращать на состояние соединительной решетки (планок) и ее прикреплений в сжатых и сжато-вытянутых элементах.

Если стрела искривления сжатых и сжато-вытянутых элементов превышает для двухстенчатых элементов 1/30 высоты сечения элемента в плоскости фермы и 1/15 - из плоскости фермы, для одностенчатых сечений 1/30 высоты сечения как в плоскости, так и из плоскости фермы, а растянутых элементов - более 1/10 высоты сечения, то необходимость их выправления или усиления определяется на основании расчета.

За искривленными элементами и состоянием соединительной решетки в них должны быть установлены наблюдения, результаты которых записываются в Книгу искусственного сооружения.

Дефектные и слабые элементы соединительной решетки должны заменяться при отсутствии поезда поочередно по одной диагонали, распорке или планке. При внезапном выпучивании, например, вследствие механических повреждений сжатого раскоса, должны приниматься немедленные меры по временному усилению и замене деформированного элемента.

6.18. В связях между фермами необходимо проверять прямолинейность элементов и состояние прикреплений. Особое внимание на связи и их прикрепления следует обращать при наличии значительных колебаний пролетных строений и самих связей при проходе поездов. Искривленные элементы связей (если стрела превышает 1/300 длины хорды) должны быть выправлены, а при необходимости - усилены.

6.19. В металлических пролетных строениях с железобетонной плитой, включенной в совместную работу, необходимо следить за сопряжением плиты с металлической конструкцией, а также за состоянием бетона плиты, обращая при этом особое внимание на участки плиты у концов пролетных строений и на стыки сборных плит. При обнаружении в указанных местах трещин и других повреждений нужно произвести специальное обследование пролетных строений мостоиспытательной станцией.

Плиты, не включенные в совместную работу, в том числе на пешеходных мостах, должны быть надежно прикреплены и плотно оперты на пролетные строения. При осмотре таких конструкций, помимо состояния плит, необходимо обращать внимание на коррозию металла в местах опирания плит.

6.20. В болтосварных пролетных строениях с герметическими замкнутыми сварными коробчатыми элементами (типовой проект № 1293) не допускается наличие воды внутри коробчатых элементов.

При наличии в элементе воды следует провести ревизию всех соединений элемента и устранить неплотности, которые способствуют поступлению наружного воздуха во внутреннюю полость и образованию там воды. Если в течение 5 лет после ремонта вода продолжает накапливаться в элементе, то следует обследовать внутреннюю поверхность металла элемента на коррозию и при необходимости устраивать в нем сливные отверстия, закрывающиеся винтовыми пробками. Все эти работы проводятся в соответствии с Инструкцией по содержанию эксплуатируемых пролетных строений с герметически замкнутыми элементами и Инструкцией по применению высокопрочных болтов в эксплуатируемых мостах.

6.21. О выявленных дефектах в металлических пролетных строениях и опорах делаются записи в Книге искусственного сооружения с указанием наименования, местоположения, характеристики дефектов и принятых мерах.

Для трещины указываются длина, направление и раскрытие. Для последующего наблюдения дефектные места обводят по контуру масляной краской и нумеруют; отмечают границы распространения трещин и указывают дату осмотра. Отметку и нумерацию краской делают рядом с повреждением, не закрашивая его.

4 Металлические пролетные строения из прокатных и сварных двутавровых балок (конструкции и область применения)

Существенное увеличение пролетов по сравнению с теми, которые перекрываются деревянными пролетными строениями, при достаточно простой конструкции, допускающей изготовление ее на полевых заводах и стройдворах, достигается использованием прокатных двутавровых балок. Применяются два типа стальных строений из прокатных двутавровых балок: 1) с прогонами; 2) пакетные.

Пролетные строения со стальными прогонами. Несущая конструкция пролетных строений со стальными прогонами состоит из двух прокатных балок (прогонов) по одной под каждую рельсовую нить. Прогоны опираются на плоские опоры, характерные для мостов эстакадного типа (рисунок 7). Сечение прогонов подбирается в зависимости от нагрузки и

величины пролета. Двутавровыми балками № 40, 50 и 60 перекрывают coответственно пролеты 3, 4 и 5 м. Длина прокатных балок обычно значительно больше размеров пролетов. Поэтому в эстакадах прогоны получаются неразрезными. Однако, учитывая возможность использования коротких балок, расчет прогонов производится как разрезных однопролетных балок.

Рисунок 7 - Конструкция пролетного строения со стальными прогонами

Стык прогонов располагается на опоре. Для того чтобы можно было поставить лапчатые болты, прикрепляющие поперечины к прогонам, принимается не менее 1,8 м.

У опор Между прогонами устраиваются поперечные связи. Они состоят (с каждой стороны опоры) из распорки между балками и двух стягивающих хомутов. Один хомут образуется из поперечины и установленного под балками сжима из бруса сечением 16x20 см, соединенных между собой вертикальными тяжами. Второй хомут - горизонтальный. Для его образования два вертикальных уголка, по одному с наружной стороны каждого прогона, стягиваются горизонтальными тяжами в уровне верхнего и нижнего поясов балок. Распорка ставится в плоскости первого хомута и состоит из брусьев, скрепленных между собой диагоналями из досок на

Продольные связи образуют мостовые поперечины с прикрепленными к ним внутри колеи уголками или досками настила. Уголки крепятся к поперечинам шурупами или костылями через отверстия в горизонтальных полках.

Стальные прогоны и другие элементы конструкции пролетных строений заготавливаются на стройдворах (полигонах) параллельно с возведением опор. Темп постройки эстакад со стальными прогонами выше, чем с деревянными, а трудоемкость меньше.

Пакетные пролетные строения. Главные балки пакетных пролетных строений представляют собой пакеты (блоки) из двутавровых балок одинакового профиля, соединенных между собой для совместной работы.

Пакетные пролетные строения выполняются разрезными. Они изготавливаются заблаговременно на полевых заводах или одновременно с возведением опор на полигонах (стройдворах) восстановительных организаций. Установка пакетных пролетных строений на опоры производится целиком в собранном виде. В отдельных случаях (при отсутствии кранов необходимой грузоподъемности) возможна установка на опоры отдельных паке

тов или даже балок с выполнением последующей сборки в пролете.

Количество двутавровых балок в пакете зависит от их профиля, величины перекрываемого пролета и нагрузки. Обычно в пакет включают до трех балок, расположенных рядом, или до шести балок - в два яруса. Более трех балок в ярусе располагать не следует, так как уже в этом случае нагрузка между балками распределяется неравномерно: средние балки оказываются нагруженными больше, чем крайние.

В двухъярусных пакетах балки верхнего и нижнего ярусов соединяются сваркой. Благодаря этому двухъярусные балки работают как единое целое, и несущая способность их значительно больше, чем таких же отдельных балок.

В зависимости от размещения балок в пакетах в один или два яруса пакетные пролетные строения называются одно- и двухъярусными, а по количеству балок в одном ярусе - одно-, двух- и трехстенчатыми (рисунок 8).

Рисунок 8 - Двухстенчатое двухъярусное пакетное пролетное строение

Расстояние между осями главных балок одностенчатых пакетных пролетных строений назначается по условиям размещения лапчатых болтов для прикрепления поперечин равным 1,8 м, а для двух- и трехстенчатых пакетов (в целях более равномерного распределения нагрузок между балками) - 1,6 м.

В одноярусных пакетах балки соединяются между собой следующими способами: 1) стягиванием хомутами с постановкой деревянных прокладок между болтами; 2) болтами, пропущенными через отверстия в стенках и деревянных прокладках между ними; 3) стальными сварными диафрагмами, присоединенными к стенкам балок на болтах,

Стягивание балок в пакетах хомутами и болтами достаточно надежно и может выполняться в полевых условиях. Применение хомутов особенно удобно при сборке пакетов в пролете. Расстояние между хомутами до 1,8 м, между рядами болтов, связывающих балки, - до 2,2 м. Балки в пакете при

обоих способах соединения устанавливаются с зазорами 3-4 см, обеспечивающими подтягивание болтов. Деревянные прокладки становятся почти на всю высоту балок волокнами в вертикальном направлении. При соединении болтами в трехстенчатых пакетах затрудняется совмещение отверстий в стенках балок и прокладок. Чтобы облегчить пропуск болтов, отверстия в этом случае делаются значительно большего размера, чем диаметр болтов.

Одноярусные пакеты с соединениями балок на хомутах и болтах объединяются в пролетное строение поперечными связями, которые располагаются через 2-3 м по длине пролета.

Поперечные связи при таких пакетах делаются деревянными. Они образуются из брусчатых распорок-диафрагм и расположенных в их плоскости хомутов, которые состоят из мостовой поперечины, прирубаемого к пакетам снизу сжима сечением 16x20 см и стягивающих их вертикальных

тяжей. Брусья в распорках связываются между собой диагоналями из досок на гвоздях. Продольными связями в этих пролетных строениях служат расположенные внутри колеи косые уголки, пришитые к поперечинам

шурупами (костылями) или косой настил из досок. Угол, составляемый уголками или настилом с осью пути, примерно равен 45 °.

Соединение балок в пакет посредством стальных диафрагм более надежно, чем хомутами или болтами, но целесообразно лишь при изготовлении пролетных строений на заводе. Оно рекомендуется для мостов в тяжелых эксплуатационных условиях: при расположении в кривых малого радиуса, на крутых уклонах и т. п.

Расстояние между диафрагмами определяется из условия устойчивости верхних поясов балок в пакетах и обычно принимается равным около 2 м. Балки пакета, соединяемые диафрагмами, ставятся на таком расстоянии одна от другой, чтобы просвет между полками был равен 150-200 мм. Такой размер просвета обеспечивает возможность постановки болтов, прикрепляющих диафрагмы к балкам.

Одноярусные пакеты, балки в которых соединены стальными диафрагмами, объединяются в пролетное строение связью в виде стальной

горизонтальной фермы, расположенной посередине высоты пакетов. Решетка фермы треугольная, с распорками над опорами. Узлы фермы располагаются в местах постановки диафрагм между балками пакетов. В узлах каждый элемент решетки присоединяется одним болтом к горизонтальной полке уголкового коротыша, другая полка которого крепится (болтами к стенке пакета. Иногда поперечные связи над опорами усиливают постановкой второй распорки в уровне нижних поясов балок.

В двухъярусных пролетных строениях (см. рисунок 8) сварные соединения балок по высоте выполняются с постановкой между их полками шпонок-прокладок толщиной 10-12 мм. Длина шпонок обычно 200 мм.

Расстояние между шпонками в свету определяется расчетом. В соответствии с изменением величины поперечной силы по длине пролета его следует назначать меньшим у опор и увеличивать в средней части пролета.

Для соединения двухъярусных балок в пакеты применяются стальные тарные диафрагмы.

Пакеты двухъярусных пролетных строений обычно объединяются в пролетное строение металлическими продольными и поперечными связями. Продольные связи располагаются в уровне верхних поясов балок второго яруса. Конструкция продольных связей такая же, как в одноярусных пакетных пролетных строениях, балки в пакетах которых соединены стальными диафрагмами. Поперечные связи из уголков ставятся над опорами и через 3-5 м в пролете в местах, совпадающих с узлами продольных

Пакетные пролетные строения могут применяться для пролетов, предусмотренных типовыми проектами, а также для других размеров пролетов в зависимости от конкретной схемы восстановления моста и длины имеющихся балок.

При пролетах до 5 м пакетные пролетные строения устанавливаются Непосредственно на насадки деревянных опор. При большей величине пролетов или установке на массивные опоры под концы пролетных строений на опорах укладываются опорные брусья, количество и размеры которых определяются расчетом. Меньше двух брусьев сечением 20x20 см обычно не ставится. Опирание пакетов на опорные брусья может быть

непосредственным или, если это необходимо по условиям прочности на смятие древесины, через стальной опорный лист. На опорных брусьях пролетное строение закрепляется костылями или шурупами; при опирании через стальной лист в нем для пропуска костылей (шурупов) проделываются отверстия.

При использовании наиболее мощного профиля (№ 60) нормальных прокатных двутавровых балок одноярусными пакетными пролетными строениями можно перекрыть пролеты до 9,6 м, двухъярусными - до 18 м.

Металлические мосты

Металлические мосты — это строения с преимущественно стальными пролетными строениями и стальными опорами.

Одной из разновидностей сооружений являются железнодорожные, которые строятся через водные или иные препятствия для последующей укладки полотна. Путепроводы, виадуки и эстакады также являются разновидностью железнодорожных пролетных конструкций.

Железнодорожный мост состоит из пролетных строений, путей и опор, которые поддерживают конструкцию. Фундаменты опор закладываются на прочном грунте или на сваях. Опоры служат основанием для пролетных строений, позволяя им поворачиваться и перемещаться под нагрузкой или при изменении климатических условий. Продольное строение является совокупностью балок, ферм, а также связей между ними и мостового полотна.

Наиболее распространенным материалом для этого типа сооружений является металл, который стал популярен благодаря своей прочности и надежности, а также небольшой массе. 70% ЖДМ являются стальными. При этом металлические конструкции не лишены недостатков, которыми являются большой расход металла и необходимость обслуживания и защиты от коррозии.

К ЖДМ предъявляются особые требования по надежности и прочности из–за высокой нагрузки, ложащейся практически на всю длину сооружения. Архитектура такой конструкции может быть различной.

Основные перимущества мостов из металла

Технологичность изготовления и сборки — главное достоинство металлических конструкций для строительства. Элементы конструкций производятся на оборудованных предприятиях и поставляются на место стройки, где производится их монтаж. Сборка может быть полностью механизированной, благодаря чему становится возможным произвести строительные работы в кратчайшие сроки.

Благодаря универсальности и простоте конструкции металлических пролетных строений мосты могут возводиться в горной местности, через крупные реки (в том числе и с интенсивным судоходством).

Надежность из весьма высока. На обслуживание требуется меньше средств, а сроки службы гораздо больше. Если выполнены все необходимые мероприятия по защите металла от коррозии, а осмотр металлоконструкций на наличие дефектов выполняется регулярно, такие мосты не уступают по надежности и долговечности железобетонным.

Основные элементы металлических мостов

Высокое качество стали и ее характеристики позволяют изготовлять постройки самых разнообразных конструкций и типов.

Выделяются следующие основные типы:

Балочные — наиболее распространенный на сегодня вид мостов из металла. Технология строительства позволяет перекрывать балками не только средние пролеты, но и исключительно большие (до 500 метров), что часто бывает необходимо при строительстве моста через крупную реку или пролив. Отличительной особенностью сооружний является то, что на опоры оказывается только вертикальное давление, это значительно облегчает строительство при большой высоте опор. БСооружения этого типа имеют сравнительно простую конструкцию, что облегчает их монтаж.

Арочные — являются распорной системой. Они требуют меньших затрат стали, чем балочные конструкции. Однако это налагает некоторые ограничения на использование конструкций такого типа, так как из–за передачи распора опоры должны выдерживать значительную нагрузку. Арочные металлоконструкции наиболее целесообразны при возведеннии объектов на хороших грунтах. В других случаях монтаж может быть затруднен, особенно при значительной высоте опор. Наиболее часто арочные мосты возводятся в городах. При этом он имеет арки сплошного сечения. При строительстве автодорожных объектов применяются арки с балками жесткости. В этом случае арка устанавливается в виде полигонального жесткого пояса. Также арочные конструкции могут быть неразрезными и консольными, однако эти системы не распространены.

Висячие — основными несущими элементами которых являются стальные кабели, цепи или ванты. Если эти элементы закреплены в грунте при помощи растяжек, их можно отнести к распорным сооружениям. Для того, чтобы увеличить вертикальную жесткость, они снабжаются балками жесткости.
Комбинированные строятся из балок или ферм, которые дополнены нижним поясом в виде гибкой арки или шпренгеля. Благодаря особенностям комбинированных конструкций регулирование усилий в их элементах может быть искусственным. Это, в свою очередь, дает возможность удешевить строительство. К комбинированным ММ также относятся сквозные фермы с жестким нижним или верхним поясом.

Металлические пролетные строения мостов

Массовое применение металлических мостов началось в середине прошлого века. Причиной возросшего интереса к этой технологии строительства стало внедрение сварки при производстве элементов мостов на предприятиях, а также начало использования болтовых фрикционных соединений вместо заклепочных при изготовлении элементов и монтаже. Одновременно с этим стали использоваться стальные фермы и балочные пролеты.

В то же время была разработана база для проектирования типовых пролетных строений — параметры и конструктивные решения, нормы для строительства, рассчитанные на основе их предельных состояний, необходимые марки сталей и требования к их свойствам.

В дальнейшем производилась разработка типовых проектов. С 1995 года происходит пересмотр требований металлических пролетных строений. Кроме надежности и долговечности появились новые характеристики конструкций, такие как: качество езды (если речь идет о железнодорожных строениях), снижение затрат на обслуживание и эксплуатацию, эстетический вид.

Строительство металлических мостов

В настоящее время при строительстве становится заметной тенденция к экономии металла и стремлению сделать процесс изготовления и монтажа мостовых конструкций менее трудозатратным. Для этого используется высокопрочные марки стали, сварные конструкции, особые типы монтажных соединений и конструкций пролетов.

Одним из самых технологичных элементов современных ММ являются ортотропные плиты, которые часто используются при возведении автодорожных и городских мостов. Эти конструкции одновременно являются несущим настилом проезжей части, ездовыми поясами главных балок и ферм, при этом исключая необходимость установки продольных связей.

Разработка деталировочных чертежей

На основании разработанного проекта выполняются деталировочные чертежи. Чертежи этих объектов несколько отличаются от чертежей КМД строительных конструкций: их разработка на сегодняшний день не полностью автоматизирована и требует профессиональных конструкторских знаний.

Изготовление конструкций стальных мостов

Для изготовления конструкций ММ на заводе ЧЗМК выделен отдельный участок, оборудованный автоматической сваркой, стендом для сборки и другими приспособлениями. Имеется свой штат специально обученных сварщиков, контролеров ОТК, своя мостовая инспекция.

6. Металлические пролетные строения и опоры

6.1. При содержании металлических пролетных строений и опор необходимо обращать особое внимание на предупреждение коррозии металла, проверять состояние заклепочных, сварных, болтовых соединений и металла элементов (выявление слабых заклепок, ослабленных и лопнувших болтов, трещин, повреждений и др.), состояние элементов конструкции (искривления, погнутости и др.) и принимать меры к своевременному устранению появившихся дефектов и повреждений.

6.2. Металлические пролетные строения и опоры подвержены поверхностной коррозии – распространенной по всей поверхности элемента, и местной (язвенной, пластинчатой или щелевой) коррозии в виде отдельных очагов. Развитие местной коррозии часто наблюдается в элементах проезжей части – в верхних поясах продольных и поперечных балок и рыбках в местах контакта с мостовыми брусьями, а также в узлах прикрепления продольных связей к поясам главных ферм и в опорных узлах. Щелевая коррозия возникает на контактирующих поверхностях, особенно при большом шаге заклепок, и может приводить к распучиванию соединяемых элементов. Ослабление сечений элементов коррозией учитывается при их классификации.

6.3. Для предупреждения коррозии металла металлические пролетные строения и опоры необходимо содержать в чистоте. Для удаления воды в коробках нижних поясов и других местах возможного ее скопления должны быть в достаточном количестве своевременно прочищаемые отверстия диаметром не менее 23 мм с раззенкованными сверху краями.

6.4. В болтосварных пролетных строениях с герметическими замкнутыми сварными коробчатыми элементами не допускается наличие воды внутри коробчатых элементов. При наличии в элементе воды следует провести ревизию всех соединений элемента и устранить неплотности, которые способствуют поступлению наружного воздуха во внутреннюю полость и образованию там воды. Если в течение 5 лет после ремонта вода продолжает накапливаться в элементе, то следует обследовать внутреннюю поверхность металла элемента на коррозию и при необходимости устраивать в нем сливные отверстия, закрывающиеся винтовыми пробками. Все эти работы проводятся в соответствии с Инструкцией по содержанию эксплуатируемых пролетных строений с герметически замкнутыми элементами и Техническими указаниями по сборке болтовых фрикционных соединений при монтаже и ремонте железнодорожных пролетных строений

6.5. При распучивании элементов необходимо удалить ржавчину из щели на глубину не менее 1 см и заделать щель герметиком с последующей окраской. Если этих мер недостаточно, и распучивание продолжается, то проводят ремонт по специальному проекту.

6.6. Все металлические части пролетных строений и опор, кроме катков, плоскостей катания и скольжения опорных частей, должны быть окрашены. Окраска должна своевременно возобновляться. Сроки окраски различных частей необходимо устанавливать в соответствии с периодичностью (Приложение В) и с учетом состояния защитного лакокрасочного покрытия.

Части металлических пролетных строений и опор, особенно сильно подверженные коррозии, необходимо окрашивать чаще других, применяя при этом особо устойчивые краски или защитные покрытия. При повреждении лакокрасочного покрытия только на отдельных участках элементов необходимо, не ожидая сплошной окраски, производить частичную подкраску.

6.7. Перед окраской металл очищают механизированным способом при помощи пескоструйного аппарата либо, при небольшом объеме или в труднодоступных местах, вручную с использованием шлифмашинок с проволочными кругами, корщеток, шаберов и других инструментов. После очистки песок, мусор и пыль удаляют, продувая конструкцию сжатым воздухом. Очищенные поверхности металла подлежат приемке мостовым мастером, а при небольшом объеме работ - мостовым бригадиром. При этом производится тщательный осмотр металла с целью выявления трещин, расслоений и других дефектов. На работников, выполняющих окраску, должна быть возложена обязанность сообщать обо всех замеченных ими дефектах в металле. Приемку очистки и результаты осмотра пролетных строений оформляют актом. По выявленным дефектам необходимо принимать соответствующие меры.

6.8. Окрашивать металл необходимо сразу после очистки. Если первый слой грунта не удается нанести в день очистки, металл покрывают тонким слоем олифы.

Окрасочные работы должны производиться полимерными лакокрасочными материалами и масляными красками в соответствии со СТО 001-2006. "Стандарт организации. Защита металлических мостов от коррозии методом окрашивания". Другие лакокрасочные материалы и системы покрытий могут применяться только с разрешения Департамента пути и сооружений ОАО "Российские железные дороги".

6.9. При окраске элементов моста необходимо сохранять или возобновлять имеющуюся на них нумерацию узлов, маркировку мест установки нивелировочных реек, отметку поврежденных мест и т.п. По окончании окрасочных работ на портальной раме сквозных ферм и на вертикальном листе сплошных главных балок должна быть поставлена дата окраски. В Книгах искусственного сооружения указываются дата окраски, тип и марка лакокрасочных материалов, условия окраски, способы очистки и окраски.

6.10. Общую приемку окраски проводят спустя двое суток после нанесения последнего слоя. При визуальном осмотре определяются дефекты – потеки краски, образование складок, пузырей, трещин и сетки, ряби и т.д. Приборами неразрушающего контроля проверяется общая толщина комплексного покрытия и адгезия к стали.

6.11. В эксплуатируемых клепаных пролетных строениях железнодорожных мостов одним из наиболее распространенных повреждений является расстройство заклепочных соединений, приводящее к значительному повышению концентрации напряжений у заклепочных соединений и появлению в дальнейшем усталостных трещин.

в прикреплениях продольных балок и их консолей к поперечным балкам, а также в рыбках;

6.12. Расстраиваются заклепочные соединения неравномерно: сначала ослабляются заклепки крайних наиболее напряженных поперечных рядов; соединения с односрезными заклепками при прочих равных условиях расстраиваются быстрее, чем с двухсрезными. Качество заклепок нужно проверять путем наружного осмотра, простукивания и в необходимых случаях - срубки отдельных заклепок. Для слабых заклепок характерны подтеки ржавчины и трещины в краске. Часто коррозируют и истираются головки заклепок в верхних горизонтальных поясах балок проезжей части при езде на мостовых брусьях. Усталостные разрушения заклепок происходят и в уголках прикреплений продольных балок к поперечным при отсутствии рыбок.

6.13. Все слабые заклепки подлежат замене на высокопрочные или на конусные болты. Заклепки с головками, пораженными коррозией более чем на половину высоты, должны быть заменены в зависимости от общего состояния заклепочного соединения и напряженности его работы.

После замены заклепок на высокопрочные болты необходимо проверить состояние расположенных рядом заклепок и, в случае расстройства, заменить их на высокопрочные болты. Головки вновь поставленных болтов должны быть загрунтованы и окрашены. Замена заклепок должна быть зафиксирована в Книге искусственного сооружения с указанием даты, количества и места замены.

6.14. При замене дефектных заклепок в прикреплении, имеющем до 10 заклепок, допускается одновременно удалять не более одной заклепки, а в прикреплении с большим количеством заклепок – не более 10 % общего числа заклепок данного прикрепления. Возможность одновременной замены большего числа заклепок должна быть подтверждена расчетом.

При замене заклепок следует руководствоваться Техническими указаниями по сборке болтовых фрикционных соединений при монтаже и ремонте железнодорожных пролетных строений.

6.15. При осмотрах сварных пролетных строений, сварных элементов и соединений следует руководствоваться Техническими указаниями по осмотру и усилению сварных пролетных строений. Типы усталостных трещин, которые появляются и развиваются в процессе эксплуатации в элементах сварных пролетных строений, приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Типы усталостных трещин в элементах сварных сплошностенчатых и сквозных пролетных строений железнодорожных мостов

Читайте также: