Михаил Юрьевич Маликов – инженер СибНИИ мостов
Новосибирск
Mikhail Yu. Malikov – Engineer, Siberian Research Institute of Bridges
Novosibirsk
Леонид Юрьевич Соловьев – доцент кафедры «Мосты», заведующий отделом автоматизированных информационных систем численных методов расчета СибНИИ мостов, кандидат технических наук
Новосибирск
Leonid Yu. Solovyev – Associate Professor of the Bridge Department, Head of the Department of Automated Information Systems for Numerical Calculation Methods Siberian Research Institute of Bridges, Candidate of Engineering
Novosibirsk
Алексей Алексеевич Неровных – доцент кафедры «Мосты», заведующий отделом инновационных методов ремонта и усиления мостов СибНИИ мостов, кандидат технических наук
Новосибирск
Aleksey A. Nerovnykh – Associate Professor of the Bridges Department, Head of the Department of Innovative Methods of Repair and Strengthening of Bridges Siberian Research Institute of Bridges, Candidate of Engineering
Novosibirsk
Проблема усталостного трещинообразования в сварных узлах (местах сварных соединений элементов) металлических пролетных строений железнодорожных мостов является одной из наиболее актуальных в настоящее время. На сегодняшний день на сети РЖД эксплуатируют около 20 % болтосварных пролетных строений с трещинами, в том числе нелокализованными. При этом количество подобных дефектов продолжает расти и за последнее десятилетие существенно увеличилось. Стоит отметить, что исследований усталостного ресурса сварных узлов – наработки до образования трещин – достаточно много, а исследований кинетики их развития значительно меньше. Кроме того, отсутствуют и подтвержденные расчетами граничные (критические) размеры трещин, существенно влияющие на состояние конструкций. В настоящей статье представлены результаты экспериментальных лабораторных исследований скорости роста усталостных трещин, аналогичных трещинам типа Т-9 (согласно принятой классификации), возникающих в узлах сварных металлических пролетных строений мостов. Лабораторные испытания проводились по запатентованной методике с соответствующим контролем образования трещины. Одной из важнейших составляющих определения скорости роста трещины являлось определение длины трещины, при которой наступает ее неконтролируемый рост. Это необходимо для прогнозирования роста трещины и своевременного принятия мер по ее устранению или торможению. По результатам исследований получены зависимости скорости роста от различных параметров. Введен новый параметр – ускорение, т. е. увеличение скорости роста трещины за некоторый период времени, который наиболее ярко свидетельствует о неконтролируемом характере роста. Стабильный рост трещины наблюдается на протяжении 1,6 млн циклов нагружений с постепенным увеличением скорости роста, изменением длины трещины за этот период с 30 до 160 мм. При длине трещины 160 мм и скорости роста 1,3 · 10–4 мм/цикл начинается существенное увеличение последней, что позволяет принять эти параметры как критические, при которых рост трещины выходит из-под контроля.
The problem of fatigue cracking in the welded joints of metal bridge spans is one of the most actual nowadays. Today about 20 % of bridge spans with cracks, including non-localized ones, are in operation on the Russian Railways network. At the same time the number of such defects continues to grow and has considerably increased during the last decade. It is necessary to note, that there are rather many researches of fatigue life of welded elements, before crack formation, but there are practically no researches of growth rate and dynamics of their development. Besides, the boundary (critical) sizes of cracks, essentially influencing a condition of constructions, confirmed by calculations are absent. This paper presents the results of experimental laboratory studies of fatigue crack growth rate similar to T-9 cracks (according to the accepted classification) arising in the nodes of welded metal bridge spans. Laboratory tests were carried out by a patented technique with corresponding control of crack formation. One of the most important components of determining the crack growth rate was to determine the crack length at which its uncontrolled growth occurs. This is necessary to predict the crack growth and to take timely measures to eliminate or inhibit it. According to the results of the studies, the dependences of the growth rate on various parameters have been obtained. A new parameter of crack growth – acceleration – an increase in the crack growth rate over a certain period of time, which most clearly expresses the beginning of its uncontrolled growth, has been introduced. Stable crack growth is observed during 1.6 million load cycles with a gradual increase in the growth rate, with crack length during this period varying from 30 to 160 mm. At a crack length of 160 mm and a growth rate of 1.3·10–4 mm/cycle a significant increase in the growth rate begins, which allows us to accept these parameters as critical, at which uncontrolled crack growth begins.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.