Цельносварные пролетные строения

Сварка, снижая расход металла и трудоемкость изготовления, заслуживает широкого внедрения в мостостроение. Однако применение ее в железнодорожных мостах встретило трудности. Динамический характер поездной нагрузки оказался неблагоприятным для сварных соединений мощных элементов мостов. Потребовались длительные исследования и изыскания особых конструкций, материалов и способов изготовления для создания вполне надежных сварных мостов.

Сварка имеет свои особенности и тем более в применении к железнодорожным мостам. Сварные соединения отличаются от клепаных большей жесткостью. В них нет той податливости, которой обладают заклепочные соединения и благодаря которой выравниваются напряжения между всеми заклепками соединения и частями элемента. В сварном соединении не происходит такого перераспределения усилий и особо перегруженные участки наплавленного и основного металла могут стать местом появления трещин.

Поэтому конструкции и выполнение сварных соединений должны исключать появление таких перегруженных мест, обеспечивать равномерное участие сварных швов в передаче усилий.

Скученное расположение швов в соединении, резкие переходы в сечении элементов и в сопряжениях, как выяснилось, снижают прочность. Кроме того, сварка вызывает дополнительные напряжения в металле. Расплавленный при сварке металл, остывая, сокращается в объеме. Но свободному сокращению препятствует металл околошовной зоны. В нем возникает растяжение настолько значительное, что иногда в результате неудовлетворительной сварки сразу же появляются так называемые горячие трещины. Напряжения от сварки остаются и далее в сварной конструкции, в связи с чем их называют остаточными, или сварочными. Они нередко добавляются к напряжениям от нагрузки, ухудшая общее напряженное состояние элемента. Высокие местные напряжения наряду с конструктивными и технологическими дефектами не раз приводили к разрыву сварных элементов в эксплуатации, особенно при низкой температуре.

Изучение повреждений и исследования сварки позволили полнее учитывать особенности сварных соединений. В современных конструкциях всемерно избегают густого и нежелательного расположения швов, обеспечивают плавность сопряжений элементов. Большое внимание уделяют подготовке (строжке) свариваемых кромок металла, тщательному выполнению и последующей механической обработке швов.

Выяснилось, что и металл, применяемый в клепаных мостах, непригоден для сварки. Поэтому сварные пролетные строения теперь изготовляют из специальной стали (стр. 85).

Примером более поздней сварной конструкции может служить опытное пролетное строение, показанное на рис. 109. Характерна здесь простота конструкции — двутавровое одностенчатое сечение всех элементов при пролете фермы 66 м и малое число элементов (рис. 109, а), плавные сопряжения (рис. 109, б). Это пролетное строение цельносварное; в нем все соединения сварные, включая монтажные на месте постройки моста.

Монтажная сварка, как отмечалось, еще мало приспособлена для широкого применения. Поэтому широкое распространение получили болто-сварные, а до того, клепано-сварные пролетные строения. В них только элементы сварные, выполняемые на заводе, а

Рис. 109. Цельносварное пролетное строение пролетом 66 м: С1 — схема пролетного строения, сечения и сопряжения элементов; б —

узел нижнего пояса фермы; 1 — продольная балка; 2 — поперечная балка

монтажные соединения элементов в узлах клепаные (рис. 110) или на высокопрочных болтах. Чтобы возместить ослабление растянутых элементов монтажными заклепочными (или болтовыми) отверстиями, иногда утолщают или уширяют по концам листы элементов (см. рис. 110). Но и в этом случае нужны узловые накладки-фасонки. Поэтому экономия в металле (5—10%) клепано-сварных пролетных строений ниже, чем цельносварных (15—20%).

Рис. 110. Узел клепано-сварной фермы: 1—фасонка; 2 — утолщенный лист