Features and Prospects of Residual Fatigue Life Estimation of Welded Metal Spans of Railway Bridges

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.

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.