Особенности и перспективы оценки остаточного ресурса сварных металлических пролетных строений железнодорожных мостов

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.

сварные пролетные строения, железнодорожные мосты, наработка, остаточный усталостный ресурс, долговечность

1. Осипов В.О. Долговечность металлических пролетных строений железнодорожных мостов. М.: Транспорт, 1982. 287 с.

2. Бокарев С.А., Усольцев А.М. О необходимости и методах ремонта стальных пролетных строений железнодорожных мостов с трещинами типа Т9 и Т10 // Политранспортные системы: Материалы VIII Междунар. науч.-техн. конф. в рамках года науки Россия - ЕС «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке». Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2015. С. 120-125.

3. Указания по осмотру и усилению эксплуатируемых сварных пролетных строений. М.: МПС, 1990. 28 с.

4. Расчет динамической нагруженности и усталостной долговечности железнодорожных мостов методами компьютерного моделирования / Г.В. Михеев, Н.Н. Лысиков, Д.Ю. Погорелов, Е.А. Круговова, В.И. Кирьян, М.Г. Мальгин // Вестник Восточноукраинского национального университета им. В. Даля. 2013. № 18. С. 184-191.

5. Мальгин М.Г., Медведев К.В. Модель расчета мостовых конструкций на усталость по локальным напряжениям // Мосты и тоннели: теория, исследования, практика. 2014. № 6. С. 89-102.

6. Heinsen C. Fatigue life assessment of a critical field welded connection on a temporary railway bridge span. University of Texas at Arlington, 2015. 143 p.

7. Leander J. Improving a bridge fatigue life prediction by monitoring. Bulletin 106. Stockholm: KTH, Trita-BKN, 2010. 71 p.

8. Голубев К.В. Остаточный ресурс зданий и сооружений исторической застройки как один из критериев обеспечения их надежности // Вестник ПНИПУ. 2015. № 2. С. 37-48.

9. Бокарев С.А., Мурованный Ю.Н., Усольцев А.М. Влияние тяжеловесного движения на искусственные сооружения // Железнодорожный транспорт. 2016. № 4. С. 25-28.

10. P 774/3. Рекомендации по оценке влияния повышенной нагрузки на выносливость элементов главных ферм металлических пролетных строений железнодорожных мостов / Организация сотрудничества железных дорог (ОСЖД). Варшава, 2013. 13 с.

11. Разработка методики расчета на усталость сварных соединений и узлов пролетных строений железнодорожных мостов на основе вероятностных подходов к установлению расчетных нагрузок и характеристик сопротивления усталости. Новосибирск: НИИЖТ, 1989. 15 с.

12. РД 50-694-90. Методические указания. Надежность в технике. Вероятностный метод расчета на усталость сварных конструкций. М.: Изд-во стандартов, 1991. 84 с.