Применение сварногнутых элементов при строительстве мостов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИМЕНЕНИЕ СВАРНОГНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ

Кизимова О.В.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Рассмотрена возможность применения при строительстве мостов сварногнутого элемента. Для повышения несущей способности предлагается использовать современный материал - углеродное волокно. Предлагаемый элемент имеет высокую несущую способность и устойчивость к коррозии. Фермы пролетных строений с применением такого элемента характеризуются низкой металлоемкостью и стоимостью.

Ключевые слова: мост, пролетные строения, ферма, сварногнутый элемент, способ усиления металлических элементов, углеродное волокно, устойчивость к коррозии, прочность металлического элемента

мост сварногнутый углеродное волокно

In the article the possibility of application for construction of bridges, welded curved elements. To increase the strength are encouraged to use modern material - carbon fibre. The proposed element has high load capacity and corrosion resistance. The farm spans with the use of such elements are characterized by low metal content and cost.

Keywords: the bridge superstructure, farm, welded roll-formed element, a method of enhancing metal elements, carbon fibre, corrosion resistance, durability of the metal element

Основными элементами любого моста являются пролетные строения, предназначенные для перекрытия пролетов между опорами. К наиболее распространенным пролетным строениям относятся стержневые конструкции - фермы.

Как показал анализ, основным материалом для конструкций мостов был и остается металл, который характеризуется высокой прочностью и надежностью. Металлические фермы собираются из прокатных профилей (швеллеры, двутавры и т.д.). Однако, металлические конструкции не лишены недостатков, к которым относятся большой расход металла, необходимость обслуживания и защита от коррозии. Поэтому в последнее время при строительстве мостов становится заметной тенденция экономии металла и стремление сделать процесс изготовления мостовых конструкций менее трудозатратным.

Для снижения массы конструкции, повышения ее коррозионной стойкости и снижения трудозатрат при изготовлении пролетных строений из ферм предлагается для стержней ферм использовать сварногнутый элемент. Такой элемент представляет собой стержень с замкнутым поперечным сечением. Технология изготовления сварногнутого элемента характеризуется простотой выполняемых операций, не требующих использования сложного и дорогостоящего оборудования и больших площадей. Поэтому без больших затрат можно организовать массовый выпуск таких стержней [1]. Учитывая, что для изготовления такого профиля используется тонкополосовая сталь и малозатратная технология, он характеризуется малой массой и его стоимость ниже стоимости прокатных профилей.

Процесс получения сварногнутого элемента состоит из двух этапов. На первом этапе получают плоскую заготовку - из двух стальных полос рулонной стали одинаковой длины, ширины, и толщины соединенных по контуру прочным сварным швом. В одной из полос устраивается штуцер [2, 3].

На втором этапе плоская заготовка превращается в стержень с объемным сечением (рисунок).

Стержни из сварногнутого элемента

Через штуцер в пространство между полосами подается сжатый воздух от компрессора. Под действием избыточного давления воздуха полосы деформируются, занимая новое положение. После снятия давления, за счет пластических свойств стали, полосы остаются в деформируемом состоянии. Упругая деформация контура поперечного сечения элемента незначительна и полученная при раздутии форма остается неизменной. С целью повышения транспортабельности и снижения транспортных расходов такие элементы можно перевозить в виде плоских заготовок, а на строительной площадке придавать им объемную форму с помощью компрессора.

Учитывая, что пролетные конструкции моста испытывают большие нагрузки, а элемент изготавливается из тонкой прокатной стали, для повышения его несущей способности, предлагается использовать углеволокно, которое находит широкое применение при усилении строительных конструкций. Кроме того, применение углеволокна способствует повышению коррозионной стойкости строительных изделий из металла. Технологический процесс усиления сварногнутого элемента включает в себя: изготовление - плоской заготовки сварногнутого элемента и изготовление дополнительной заготовки из углеродного волокна, пропитанного полимерным материалом. Затем плоскую заготовку помещают внутрь дополнительной заготовки, при этом получается плоская матрица. На поперечные кромки плоской матрицы устанавливают мягкий кондуктор со штуцером. После чего создают избыточное давление воздуха между стальными полосами матрицы до проявления пластических свойств металла и образования замкнутого объемного сечения [4]. В результате получается двухслойный углеметаллический сварногнутый элемент, который обладает большой несущей способностью и жесткостью, поэтому его можно применять в конструкциях, подверженных воздействию динамических нагрузок.

Основным технологическими операциями при строительстве моста являются: транспортировка конструкций с завода-изготовителя на приобъектный склад, подготовка элементов на складе, укрупнительная сборка, подача укрупненных элементов под монтаж и сборка пролетных строений с установкой в пролет.

При использовании сварногнутого элемента сборка ферм выполняется традиционным способом. Стержни в узлах соединяют с помощью фасонок. Такие фермы можно собирать в заводских условиях или на площадке укрупнительной сборки. На строительной площадке целесообразно собирать фермы при строительстве мостов в отдаленных и труднодоступных районах. В этом случае стержни ферм можно доставлять на приобъектный склад в виде плоских заготовок, что значительно снижает транспортные расходы.

Последующие виды работ выполняют в соответствии с типовыми технологическими картами.

Из выше сказанного видно, что двухслойный углеметаллический сварногнутый элемент характеризуется высокой несущей способностью при относительно небольшой массе, что важно для несущих конструкций. Технология его изготовления характеризуется простотой операций, что снижает его стоимость. Учитывая, что такой элемент характеризуется повышенной коррозионной стойкостью, применение его позволит снизить эксплуатационные расходы.

Таким образом, применение сварногнутого элемента, в фермах пролетных строениях мостов позволит снизить транспортные расходы, снизить металлоемкость конструкции, повысить ее коррозионную стойкость, и снизить стоимость конструкции в целом.

Список литературы

1. Кизимова О.В. Инновационный строительный элемент. Материалы Межд. науч.-технич. Конф. / Наука, Техника, Инновации 2014. - Брянск 2014. - С. 41-46

2. Кизимова О.В. Способ получения рулонированного трубчатого элемента для строительных конструкций. Сборник статей Межд. науч.-практ. конф. ч. 3/ «Наука и современность».- Сызрань МЦИИ «ОМЕГА САЙНС» 2016. - С. 65-68

3. Кизимова О.В. Повышение долговечности и прочности сварногнутых элементов Научный электронный журнал // Техническое регулирование в транспортном строительстве. - 2017. - № 5(25); URL: http://trts.esrae.ru/45-295

4. Денисова А.П., Кизимова О.В., Зобкова Н.В. Способ изготовления углеметаллического строительного элемента. Патент №2578857 от 01.03.2016 г.

Размещено на Allbest.ru