В статье представлены наиболее распространенные типовые проекты сварных металлических пролетных строений, эксплуатируемых на сети железных дорог. Основным повреждением этих пролетных строений являются усталостные трещины, оказывающие негативное влияние как на прочность, так и на долговечность конструкции. На основании анализа конструктивных недостатков и технологических особенностей изготовления сварных пролетных строений выявлены причины возникновения наиболее типичных трещин. Изучение статистики отказов сварных пролетных строений за последние 20 лет позволило оценить динамику образования усталостных трещин и сделать вывод о значительном росте их количества в последние годы. Приведена разработанная в 90-х гг. прошлого века такими институтами, как НИИЖТ (СГУПС), МИИТ, ИЭС им. Е.О. Патона, ВНИИЖТ, методика оценки остаточного усталостного ресурса металлических конструкций, основанная на гипотезе линейного суммирования усталостных повреждений. Отличительной чертой приведенной методики является то, что ресурс и наработку определяют в числе эталонных поездов. Такой подход позволяет учитывать изменчивость структуры грузопотока по заданному направлению за весь период эксплуатации сооружения. Обоснована необходимость совершенствования методики по расчету остаточного ресурса сварных пролетных строений, что особенно актуально в связи с вводом тяжеловесного движения на сети железных дорог ОАО «РЖД». Выявлена неразрешенная проблема определения напряженно-деформированного состояния элементов пролетных строений в местах образования трещин с учетом работы конструкции в сложном напряженном состоянии, а также с учетом остаточных напряжений, возникающих в результате сварки. Сформулированы цель и задачи исследования остаточного усталостного ресурса сварных металлических пролетных строений.
The article presents the most used typical projects of welded metal spans operated in the railway system. The basic damages of these spans are fatigue cracks, which have a negative impact on both the strength and durability of structures. Based on the analysis of design deficiencies and technological features of welded spans fabrication, causes of the most common fractures were identified. The statistics investigation of welded spans failures over the last 20 years allowed us to estimate the dynamics of fatigue cracks and to draw a conclusion about the recent significant increase of cracks number. The method of residual fatigue life estimation of metal spans based on the hypothesis of linear summation of fatigue damages is reported. This method was developed in the 1990s by such institutes as the Siberian Transport University (NIIZhT/SGUPS), Moscow State University of Railway Engineering (MIIT), Paton Electric Welding Institute (IES) and All-Russian Railway Research Institute (VNIIZhT). A distinctive feature of the method is that the service life and the operating time to failure are determined among standard trains. This approach allows taking account of cargo traffic volatility in a given route throughout the entire period of maintenance of the facilities. The necessity of improving the calculation methodology of the residual operation time of welded spans is justified, which is of immediate interest due to the introduction of heavy traffic in the railway system of JSC RZhD. The unresolved issue of determining the stress-strain state of spans’ elements in cracking areas is identified with the account of the fact that the facilities are operated in the tough stress state and that residual stresses arise during weld-out. The purpose and objectives of investigation into the residual fatigue life of welded metal spans are formulated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.