автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Долговечность катковых опорных частей эксплуатируемых железнодорожных мостов

Введение

1. Опорные части эксплуатируемых железнодорожных мостов и

1.1. Конструктивные особенности катковых опорных частей н

1.2. Анализ состояния опорных частей со срезными катками по результатам их массового обследования

2. Исследование причин среза болтов и развала катков . 2S

2.1. Основные причины среза болтов. Механизм среза. 2f

2.2. Распределение срезанных болтов и зазоров в отверстиях планок . Л/

2.3. Вероятности основных причин среза болтов

2 .4. Развал и проскальзывание катков . И

3. Исследование влияния различных факторов на повреждения каретки . sv

3.1. Влияние точности изготовления . s/

3.2. Уменьшение или устранение влияния точности изготовления

3.3. Влияние солнечной радихации

3.4. Анализ работы противоугонных приспособлений

3.5. Недостатки текущего содержания . 9{

3.6. К вопросу о распределении нагрузки между катками

4. Износ и трение опорных частей . /яз

4.1. Трение с учетом износа . юз

4.2. Зависимость износа от нагрузок и перемещений . Мб

4.3. Характер перемещений катков. Суммарный износ

4^4. Влияние абразивных частиц

4.5. Фактическое трение опорных частей и критерии предельного износа

4.6. Определение предельно-допустимого износа в полевых условиях

5. Экспериментальная проверка результатов исследования на эксплуатируемых мостах

5.1. Цели и методика экспериментов

5.2. Характеристика исследуемых опорных частей

5.3. Перемещения. Влияние износа и других факторов на конструктивную поправку . 1*f

5.Л. Распределение нагрузки между катками. Работа каретки

Решениями ХХУ1 съезда КПСС перед железнодорожным транспортом поставлены серьезные задачи по дальнейшему увеличению провозной и пропускной способности железных дорог, росту скоростей и объемов перевозок. Постоянно растущая грузонапряженность и строительство новых линий в суровых климатических условиях, затрудняющих эксплуатацию, выдвигают повышенные требования к надежности и долговечности сооружений путевого хозяйства, в т.ч. к мостам, для нормальной работы которых необходимо исправное состояние подвижных опорных частей. Поэтому исследования, направленные на повышение надежности опорных частей эксплуатируемых мостов,являются актуальными.

Опорные части мостов служат для передачи сосредоточенных опорных давлений пролетных строений на опоры. В мостах малых пролетов, где опорные реакции и деформации от временной нагрузки и изменений температуры невелики, применяют плоские или тангенциальные опорные части. При пролетах более 20 м нельзя не считаться с влиянием трения скольжения, поэтому подвижные опорные части делают секторными или катковыми для обеспечения более свободных перемещений. В мостах дореволюционной постройки применялись, в основном, опорные части с круглыми (цилиндрическими) катками. Начиная с 1925 г. и в настоящее время для пролетных строений с пролетами 55 м и более применяются подвижные опорные части со срезными катками, поскольку они позволяют уменьшить размеры опорной части и тела опоры, что дает заметную экономию материала. Для пролетов от 18 до 55 м применяют секторные опорные части. Наряду с этим в последние годы находят применение опорные части из полимерных материалов: резинометаллические и с антифрикционными прокладками на основе фторопласта. Эти опорныечасти на автодорожных мостах уже используются при весьма больших опорных давлениях и значительных перемещениях. Для железнодорожных мостов они применяются пока в опытном порядке, в основном, для малых и средних пролетов. Поэтому металлические катковые опорные части остаются основным типом для эксплуатируемых железнодорожных мостов с пролетами более 50 м, а в мостах дореволюционной постройки - более 15 м.

Опорные части являются ответственным элементом сооружения и от их состояния зависит нормальная, предусмотренная расчётом, работа пролётного строения и опор. Конструктивным особенностям и принципам расчёта опорных частей уделено внимание в трудах многих советских и зарубежных учёных: Е.О.Патона /64, 65/', Г.Передерия /67/, Г.К.Евграфова /27, 28/, С.А.Ильясевича /31/, Е.Е.Гибшмана /19,20/, К.Г.Протасова /71/, А.А.Петропавловского /69/, Ф.Блейха /8/, Х.Зггерта, Ю.Гроте, ВЛСаушке /103/, Коха В. /107/ и др. Исследованию опорных частей из полимерных материалов посвящены работы Л.И.Мещерякова /54, 55/, С.Н.Пшеничникова и М.Б.Фельдмана /74, 75/, В.К.Корчагина и Г.А.Пассека /40/, А.Ф.Кармадонова /34/, В.Андрэ /2/ и др. Исследованием влияния особенностей конструкции и состояния опорных частей на опоры занимались Н.М.Беляев /6/, Е.О.Па-тон и Е.А.Клех /39/, В.К.Качурин /37/, В.Г.Андреев и Г.К.Глыбина /I/, а на пролетные строения - В.И.Ярохно /100/, Г.Н.Карцивадзе /36/, ряд исследователей в Японии /100, 112/ и др. странах. Ю.Н.Ивановым рассмотрено влияние очертания противоугонных зубьев на работу катковой опорной части /33/.

Однако вопросам надежности и долговечности эксплуатируемых опорных частей уделялось недостаточно внимания, что и побудило автора предпринять настоящее исследование.

Как показывает практика, плоские, тангенциальные и секторныеопорные части не вызывают затруднений в эксплуатации и обычно не требуют ремонта в течение всего срока службы пролетного строения. Но катковые опорные части как старой конструкции, так и современной, в т.ч. по действующим типовым проектам, обладают рядом недостатков. При срезных катках часто наблюдается их развал (разные углы наклона), повреждение противоугонных планок, болтов или штырей, фиксирующих положение катков в каретке, недопустимо большие углы наклона катков, в отдельных случаях - их завал или накладка друг на друга. У старых опорных частей с.круглыми катками встречается значительный износ поверхностей катания. При повреждениях опорных частей часто наблюдается расстройство кладки оголовков опор. Известны случаи, когда при отсутствии поперечных реборд износ в сочетании с перекосом катков был причиной внезапного сдвига подвижного конца пролетного строения и искривления пути в плане, что представляло непосредственную угрозу безопасности движения поездов.

Повреждения каретки опорных частей со срезными катками обычно не представляют непосредственной угрозы безопасности движения поездов, однако их необходимо устранять, поскольку в случае завала катков на пролетное строение и опоры будут передаваться горизонтальные силы, в несколько раз превышающие расчетные значения.'У катковой опорной части можно выделить две группы элементов: основные, участвующие в передаче сосредоточенного опорного давления, и вспомогательные, назначение которых - обеспечивать правильное положение катков при многократных перемещениях. К первой группе относятся верхний и нижний балансиры с шарниром между ними, катки и опорная плита. Методика расчета этих элементов разработана достаточно полно /80/ и вполне удовлетворительно обеспечивает их прочность. Ко второй группе относятся соединительные планки и фиксирующие болты или штыри, с помощью которых катки объединяются в каретку, а также приспособления против поперечного сдвига и угонакатков. Техническими условиями расчёт элементов каретки не предусмотрен и сечения их подбирают из конструктивных соображений. Не учитывается также возрастающий в процессе эксплуатации износ поверхностей катания.

Ремонт опорных частей требует, как правило, закрытия движения поездов для подъёмки подвижного конца пролетного строения, но из-за незнания причин повреждений обычно оказывается неэффективным и его приходится неоднократно повторять. Это ведет к увеличению эксплуатационных расходов и снижению пропускной способности перегона. В работах по содержанию и реконструкции мостов /3, 26, 38, 51, 58/ рассматриваются различные повреждения эксплуатируемых опорных частей и их предположительные причины, однако рекомендации по устранению повреждений ограничиваются восстановлением первона -чального (проектного) состояния. В этих работах также отмечается, что износ и некоторые другие повреждения опорных частей способствуют появлению трещин в кладке опор.

В настоящее время в эксплуатации находится несколько десятков тысяч катковых опорных частей. Учитывая широкое распространение указанных дефектов и повреждений и ущерб, который они причиняют эксплуатации мостов, возникла настоятельная необходимость в детальном исследовании причин их появления и влияния на прилегающие к опорной части элементы пролетного строения и опоры.

Целями диссертации являются:- анализ состояния и определение ресурса эксплуатируемых катковых опорных частей;- определение причин повреждений опорных частей со срезными катками с выявлением относительной значимости различных факторов, вызывающих повреждения;- разработка методики расчета элементов каретки;- выяснение причин появления и интенсивности нарастания из -носа поверхностей катания, его влияния на работу опорных частейи прилегающие к ним элементы пролетного строения и опоры;- разработка методики расчетной оценки износа и связанного с ним трения, с учётом изменяющихся условий эксплуатации;- разработка предложений по определению предельно-допустимого износа эксплуатируемых опорных частей;- разработка научно-обоснованных рекомендаций, направленных на обеспечение безотказной работы как эксплуатируемых, так и вновь проектируемых опорных частей.

В процессе исследования были впервые решены следующие задачи, определяющие научную новизну работы:- на основе анализа механизмов среза фиксирующих болтов и результатов статистической обработки данных массового обследования опорных частей установлены основные причины повреждений и получены их сравнительные вероятности;- детально проанализировано влияние на работу опорных частей точности изготовления и монтажа, неравномерного нагрева пролетного строения, загрязненности, несовершенства противоугонных приспособлений, зазоров в отверстиях планок и произведена количественная оценка влияния этих факторов; рассмотрен вопрос о распределении нагрузки между катками;- разработана методика расчета каретки с учётом точности изготовления;- разработана методика расчётной оценки износа поверхностей катания и связанного с ним трения опорных частей и даны предложения по определению предельно-допустимого износа в полевых условиях.

При расчётной оценке износа использовались полученные в МИИТе Осиповым В.О. и Феоктистовой Е.П. результаты исследования режимовнагружения пролетных строений эксплуатируемых мостов.

Достоверность теоретических результатов подтверждена экспериментальными исследованиями, проведенными автором на двух эксплуатируемых мостах, и обработкой экспериментальных данных, полученных различными научно-исследовательскими организациями и мос-тоиспытательными станциями. Исходной статистической информацией служили данные массового обследования опорных частей, которое по разработанной автором методике было осуществлено дорожными мосто-испытательными станциями в соответствии с указанием Главного уп -равления пути МПС в 1975-76 гг.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, перечня литературы и приложений.

В первой главе рассматриваются конструктивные особенности катковых опорных частей, дается анализ их состояния на основе массового обследования, и исходя из фактических межремонтных сроков, определяются некоторые показатели их надежности.

Вторая глава посвящена исследованию вероятностно-статистическими методами основных причин среза болтов и развала катков опорных частей со срезными катками.

В третьей главе исследуется влияние на работу опорной части точности изготовления и монтажа, солнечной радиации, очертания противоугонных зубьев, загрязненности. Рассмотрен вопрос о распределении нагрузки между катками при числе их более двух. Разработана методика расчёта элементов каретки с учётом точности изготовления и на основе проведенного исследования даются практические ре -комендации по обеспечению нормальной работы опорных частей со срезными катками.

В четвертой главе анализируется влияние износа на сопротивление перемещению опорной части. В ней разработана методика расчётной оценки износа и связанного с ним трения, даны предложения поопределению предельно-допустимого износа в полевых условиях, а также практические рекомендации по дальнейшей эксплуатации изношенных и повышению износостойкости новых опорных частей.

Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию работы каретки, распределения нагрузки между катками, влияния износа на работу опорной части. Эксперимента выполнены при испытаниях двух больших мостов. Наряду с этим автором проводились эксперименты по определению температурных деформаций и распределению температур среди элементов пролетных строений, а также по количественной оценке загрязненности опорных частей. Результаты измерений использованы в третьей и четвертой главах.

Все главы завершаются краткими выводами. В заключении приводятся сведения по внедрению рекомендаций и их экономической эффективности, подтверждающие практическую ценность диссертации.

Работа выполнена в Государственном институте по проектированию предприятий путевого хозяйства и геологическим изысканиям (Гипротранспуть) и в аспирантуре Всесоюзного ордена трудового Красного знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИЖТ) под руководством доктора технических наук, профессора В.О.Осипова (МШТ).IV ОПОРНЫЕ ЧАСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХМОСТОВI.I. Конструктивные особенности катковых опорных частейВ зависимости от формы катков опорные части можно разделить на две основные группы: с круглыми и со срезными катками. У мостов, построенных по дореволюционным расчетным нормам опорные части имеют обычно от 2-х до б-и круглых катков, объединенных в ка -ретку с помощью двух уголков, расположенных по торцам катков и заспрессованных в них штырей, которые свободно пропускаются в отверстия уголков. Последние соединяются друг с другом круглыми стяжками. Назначение каретки - обеспечивать параллельность катков, не препятствуя их повороту, причем углы поворота отдельных катков могут быть различными (за счёт проскальзывания). Для предотвращения поперечного сдвига большинство старых опорных частей имеет боковые реборды (выступы) на плите и нижнем балансире высотой около 10 мм, расположенные вдоль моста. Встречаются также опорные части с ре -бордами по торцам самих катков, и весьма редко - вообще без реборд.

Приспособлений против угона катков опорные части старых мостов, как правило, не имеют.

Круглые катки опорных частей проектировки 1925-31 nr. дляпредотвращения поперечного сдвига снабжены кольцевыми выточками в средней части, а плита и балансир - продольными ребордами, входящими в эти выточки. Такая конструкция облегчает очистку плиты и,как будет показано ниже, меньше способствует перекосу катков. Во избежание угона в торцы крайних катков врезаны планки с зубообраз-ными концами, входящими в пазы на плите и нижнем балансире. Число катков обычно принималось чётным: 2,4,6, но встречаются опорныечасти с тремя или пятью катками. В последующие годы круглые катки для разрезных пролетных строений почти не применялись, но для неразрезных (2x110 м и более), когда нужно обеспечить большие перемещения, они применяются и в настоящее время.

Находящиеся в эксплуатации опорные части со срезными катками по конструкции можно разделить на два типа:а) Шестикатковые, в основном, расчетных норм 1907 г. Два средних и два крайних катка такой опорной части имеют по концам реборды, заходящие за края опорной плиты и нижнего балансира, и служащие для предотвращения поперечного смещения балансира и катков относительно плиты. Катки объединены в каретку с помощью четырех уголков (по два с каждой боковой стороны) и штырей, запрессованных в катки, входящих в отверстия уголков, и фиксирующих положение катков в каретке. Причем каретка срезных катков должна обеспечи -вать параллельность не только их осей, но также и срезанных гра -ней. Для предотвращения угона ко второму и пятому каткам прикреплены противоугонные вертикальные планки. Концы каждой планки заведены вверху и внизу между двумя винтами, прикрепленными к плите и балансиру, и соединенными горизонтальными планочками.б) Четырехкатковые, реже - шестикатковые опорные части, изготовленные по расчётным нормами 1925 г. и более поздним, в том числе типовые, применяемые в настоящее время» Все эти опорные части различаются размерами в зависимости от величины расчётного пролета и имеют, в основном, одинаковую конструкцию.

Для предотвращения поперечного смещения на катках делают кольцевые выточки, а на плите и нижнем балансире - продольные реборды, входящие в эти выточки. Катки объединены в каретку четырьмя планками и фиксирующими болтами (винтами). Во избежание угона на/-"L.j ?t-.: ■■//:■; ■/.\J, -. /2 о стройка а о {92, У гIinr, / //77.77Л/2остро или до Го о/V.so-У/ r:i- xtrramjс—,-5 Г—Гii'TЭA;-----jp±=.(эу,-----J ВОРVпVr-L1Lj;О--С-Построили до г. \-flod/npoOxi/ -fiocj/P 30г.

Рис.I.I. Основные типы эксплуатируемых опорных частейкрайних катках имеются с торцов противоугонные планки, концы которых входят в соответствующие пазы на опорной плите и нижнем балансире.'Начиная с 30-х годов все катковые опорные части снабжались футлярами. У мостов дореволюционной постройки футляры имеются, как правило, лишь при пролетах более 100 м.

Основные типы эксплуатируемых опорных частей показаны на рис. I.I.

Опорные части могут различаться также конструкцией балансиров и шарнира между ними. Однако, эти различия никак не сказы -ваются на работе и повреждениях каретки и других дефектах опорных частей, и поэтому не рассматриваются.

1.2. Анализ состояния опорных частей порезультатам их массового обследованияВ 1975 году дорожные мостоиспытательные станции МПС произвели обследование опорных частей со срезными катками на эксплуатируемых мостах. Это массовое обследование выполнялось в соответствии с указанием ЦПИ № 23I/I от 21 августа 1974 г., по методике, разработанной автором в Гипротранспути. Результаты обследования на специальных бланках (приложение I.I) направлялись в Гипротранспуть для анализа и обобщения. Массовое обследование было органи -зовано с целью определения фактического состояния эксплуатируемых опорных частей со срезными катками, установления общих, наиболее характерных дефектов и степени их распространения, а также для полу» чения фактического материала, статистическая обработка которого позволила бы выяснить причины возникновения дефектов.

Всего было обследовано 530 опорных частей 265-и пролетных строений 59-и мостов, расположенных на 20-и дорогах нашей страны.

Из 530 опорных частей лишь 40 имели круглые катки, а остальные -490 - срезные, причем подавляющее большинство (95$) были четы -рехкатковые. Распределения обследованных опорных частей по величине пролета, продолжительности эксплуатации, углу развала, ко -личеству срезанных болтов и смещению плиты относительно приведенного положения балансира даны в приложении I (табл.Т.1-1.5).

Из табл.1.I и Г.2 видно, что обследованные опорные части (выборка, составляющая около 12$ находящихся в эксплуатации на момент обследования опорных частей со срезными катками) довольно широко и полно представляют эксплуатируемые.

В результате обследования было установлено, что наиболее характерными дефектами, встречающимися на большинстве мостов, яв -ляются развал катков и срез (поломка) болтов или штырей, фиксирующих положение катков в каретке. Среди других дефектов отмечены: истирание металла по контакту противоугонного зуба и паза, в отдельных случаях достигающее 20 мм, завал катков (8 случаев); истирание металла по контакту катка с плитой и балансиром (12 случаев); неплотное опирание плиты на подферменник - в случаев; смещение опорной плиты относительно приведенного положения нижнего балансира.

Характерные дефекты опорных частей видны на фотографиях (Приложение I, рис.ТЛ-Г.'б).

При обследовании опорных частей фиксировались даты и характер их ремонта. По этим далеко не полным данным (они получены со слов работников дистанций пути и по записям в мостовых книгах) оказалось, что за 20 лет 142 опорные части (29$) ремонтировались, причем некоторые по два-три раза, а количество ремонтируемых опорных частей с годами резко возрастает.

Время ремонта (годы)Ремонтировалось оп.частей1956-1960 I96I-I965 1966-1970 19? I-197 5шт %14 2,915 3,1 31 6,3 82 16,7Итого 14229При ремонте во многих случаях производилась подъёмка подвижного конца пролетного строения, выправка катков, замена срезанных фиксирующих болтов (иногда на болты большего диаметра), установка новых планок, выправка плит (редко) и ремонт футляров. Однако, несмотря на выполнявшийся ранее ремонт, повреждения часто появлялись вновь, поэтому значительное количество опорных частей попрежнему требовало ремонта.

Столь большое количество дефектных опорных частей говорит, с одной стороны, о неэффективности применявшегося ранее ремонта, что в значительной степени объясняется неизвестными причинами повреждений, а с другой - о недостатках в самой конструкции эксплуатируемых опорных частей со срезными катками.

В табл.1.1 даны результаты подсчета (с вероятностью превышения 0,01) границ возможных отклонений для доли дефектных среди всех эксплуатируемых опорных частей со срезными катками (с учетом предельной ошибки выборки).

Из табл.1.1 видно, что состояние эксплуатируемых опорных частей со срезными катками, в целом, нельзя считать нормальным. Доля опорных частей с завалившимися катками невелика (не более 2,7%),' однако большая группа опорных частей имеет срезанные фиксирующие болты (не менее 13,2$) и почти половина - заметный развал катков.

Выборочный процент дефектных опор.частейМ$ 49$19$29$Границы возможных отклонений доли дефектных среди всех опорных частей0,1-2,7$ 13,2-21,6$ 43,5-54,5$14,7-23,3$5,3-12,%24-34$Наиболее опасным следует считать завал или накладку катков, поскольку в этом случае опорная часть перестает функционировать как катковая, а на пролетное строение и опору действует горизонтальная сила (от трения скольжения), в 2-8 раз превышающая расчетную, что способствует расстройству кладки опоры, разрушению поверхностей катания опорной части и преждевременному выходу ее из строя. Развал катков при небольшой разнице углов наклона сам по себе не опасен. Однако увеличение угла развала при срезанных фиксирующих болтах резко повышает вероятность завала катков. Поэтому опорные части со срезанными фиксирующими болтами, с большим развалом (который при максимальных отклонениях балансира может привести к завалу или накладке катков) и, особенно, с заваломкатков нельзя оставлять для дальнейшей эксплуатации, поскольку при этом не обеспечивается работоспособность опорной части. Эти дефекты должны устраняться по мере их обнаружения, что во многих случаях и делается эксплуатационниками.

Отметим, что среди общего количества 530 опорных частей было обследовано и 40 опорных частей с круглыми катками. Состояние этих опорных частей, в основном, удовлетворительное. В отдельных случаях имеется перекос и угон катков, а у старых пролетных строений - истирание поверхностей катания. Ни одна из этих опорных частей за последние 20 лет не ремонтировалась. (Величина износа при обследовании, как правило, не измерялась, так как методика определения предельно-допустимого износа была предложена автором в 1982г.).

С точки зрения теории надежности, в соответствии с /72, 9, 52/ неработоспособное состояние опорных частей, требующее ремонта, может рассматриваться как отказ.

Средний срок эксплуатации обследованных опорных частей составляет 28 лет. За предшествующие обследованию 5 лет было отремонтировано 16,7$ опорных частей, и еще почти столько же - 17,4$ требовали ремонта, т.к. имели срезанные болты и развал, который может привести к завалу катков. Б предположении, что в предыдущие годы ремонтировалось примерно вдвое меньше опорных частей, чем требовалось, были получены следующие показатели их надежности (табл. 1.2).

Таблица 1.2Показатели надежности опорных частейПродолжительность эксплуатации (лет)Вероятность безотказной работы ггIИнтенсивность отказов ;Среднее время безотказ-f ной работы (ресурс) 13-120,942 0,00113 - 180,938 0,013914,8 летКак видно из таблицы 1.2, вероятность безотказной работы опорных частей с годами быстро уменьшается, а интенсивность отказов растет. Из-за отсутствия нормативных данных эти показатели не с чем сравнивать, однако среднее время безотказной работы опорных частей со срезными катками (15 лет) значительно нижесрока службы пролетных строений. По этому показателю опорные части приближаются к элементам верхнего строения пути и мостового полотна. Необходимость в течение срока службы пролетных строений неоднократно ремонтировать опорные части (что связано с перерывами движения поездов) повышает приведенные эксплуатационные расходы. Это подтверждает актуальность исследования причин повреждений опорных частей для выработки обоснованных рекомендаций по повышению их надежности.

Краткие выводы1. Массовое обследование опорных частей со срезньми катками выявило степень распространения характерных повреждений и дефектов, основными из которых являются срез фиксирующих болтов и развал катков.

2. Установлено, что эти опорные части требуют ремонта значительно чаще других элементов моста, в среднем, каждые 15 лет, что повышает приведенные эксплуатационные расходы и затрудняет нормальную эксплуатацию.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН СРЕЗА БОЛТОВ И РАЗВАЛА КАТКОВ2Л. Основные причины среза болтов. Механизм среза.

Принятая терминология: зазор в отверстии планки - это расстояние в свету по горизонтали или вертикали между стержнем фиксирующего болта (штыря, винта) и краем отверстия в соединительной планке. Измеренный зазор - это разность диаметров отверстия в планке и стержня болта. Фактический зазор - расстояние в свету между болтом и определенным краем отверстия в данный момент. Противополож -ные зазоры - это зазоры в двух рассматриваемых отверстиях с разных сторон от соответствующих болтов (справа от одного болта и слева -от другого).

Рассмотрим работу подвижной четырехкатковой опорной части. Если вертикальная нагрузка передается через все катки, то при перемещении подвижного конца пролетного строения каждый каток повернется на один и тот же угол. При этом траектории фиксирующих болтов будут одинаковы и строго параллельны для каждой планки, соединяющей катки. Поэтому никаких усилий в элементах каретки катков (т.е. в планках и фиксирующих болтах) не возникнет. Если же какие-либо катки не загружены вертикальной нагрузкой, то они повернутся вслед за нагруженными, т.к. связаны с ними соединительными планками. В этом случае в соединительных планках также не возникает усилий, поскольку трение между катком и балансиром отсутствует (каток не нагружен), а усилие для перекатывания ненагруженного катка по плите настолько мало, что его можно не учитывать.

Предположим далее, что один из катков в опорной части заклинен и не может поворачиваться. Тогда при перемещении балансиравсе остальные катки также не будут поворачиваться, поскольку они связаны с заклиненным катком планками. В этом случае при перемещении балансира через соединительные планки будет передаваться сила, не меньшая силы трения скольжения. В столбце 3 табл.2.1 даны для некоторых типов опорных частей значения усилий в соединительных планках при заклинке катка и передаче через каретку силы трения скольжения.

Приняты следующие значения и допущения: коэффициент трения скольжения по /43/ равен 0,2; сила трения передается двумя планками и распределена между ними поровну (в действительности все усилие вначале передается через ту планку, в которой имеется отверстие с наименьшим зазором); нагрузка равномерно распределена между всеми катками. В последнем столбце таблицы даны допустимые усилия по срезу на I болт в соответствии с /80/. Как видно из таблицы, усилия в планках значительно превышают допустимые, и фиксирующие болты должны срезаться. Эти усилия превышают также прочность самих соединительных планок. Однако, прочность планок выше прочности болтов, поэтому излом или разрыв соединительных планок практически не встречается.

Таблица 2.1Усилия, действующие на болтыДопустимое по срезу усилие на I болт, кН 51,5 43 ;3 29 29 29Год j расчетнормРасчет. пролет,] мУс И ЛИ£^ЦШ1Ш£-ДН.при заклин-""при отклонениях размеров1-й случай167 43,9 63,9 21,3 24,92-й случай469 107 95 71,6 72,2Отметим три возможные причины заклинки: во-первых это загрязненность опорной плиты, когда под отдельные катки попадают твердые частицы песка, гравия и пр.; во-вторых, - перекос катков, т.к. из-за неравномерного нагрева солнцем и ветровой нагрузки пролетное строение изгибается в плане, балансиры подвижных опорных частей поворачиваются относительно опорных плит и может произойти заклинка одного из катков приспособлениями против поперечного сдвига или противоугонными зубьями; в-третьих, могут заклиниться сами противоугонные зубья в пазах.

Предположим далее, что ни один из катков опорной части не заклинен. Могут ли при этом возникать усилия в элементах каретки? Анализ кинематической схемы каретки показал, что она будет нормально работать лишь при условии высокой точности изготовления и монтажа, в несколько раз превышающей точность, принятую для стальных конструкций. Отклонения некоторых размеров от номинальных (в пределах допусков) вызывают деформации соединительных планок при повороте катков и приводят к появлению в них значительных усилий. В качестве примера в столбцах 4, V5табл.2.1 приведены значения продольных усилий в планках, возникающих, если расстояние между соседними отверстиями под фиксирующие болты в планке на 0,7 мм больше, чем между центрами катков (1-й случай), а также усилия, возникающие, когда расстояния от центра катка до верхнего фиксирующего болта на двух соседних катках разнятся на 0,7 мм (2-й случай). Допуски приняты по /81/.

Как видно из таблицы продольные усилия в соединительных планках значительно превышают допустимые значения по прочности фиксирующих болтов, и последние должны срезаться. Несколько меньшие, но также превышающие допустимые, усилия возникают от поперечного изгиба планок.' Очевидно, что продольная и поперечная срезающие силы действуют на болт одновременно и суммируются геометрически.

Итак, мы установили две основные возможные причины среза фиксирующих болтов: заклинка катков и недостаточная точность изготовления опорной части или несовершенство кинематической схемы каретки.' Рассмотрение других возможных причин среза, таких как нерав -номерный износ и неровности плиты и балансира, неточная установка опорных частей, деформации опор и некоторых других, показало, что все они сводятся, в конечном итоге, к тем же двум-основным причинам. Рассмотрим более подробно, при каких обстоятельствах может произойти срез болта.а) Заклинка катка.

При повороте какого-либо катка верхний и нижний фиксирующие болты проходят расстояния, горизонтальные проекции которых при малых углах пропорциональны их удаленности от поверхности катания плиты (рис.2.2). Поэтому срез нижнего болта может произойти лишь при условии, что сумма противоположных зазоров на заклиненном катке и на катке с наименьшим зазором в верхней планке будет в т раз больше, чем аналогичная сумма зазоров в нижней планке№ + %"*)> m(Y*'+ YS"*) <2Л>где Yq - зазор в отверстии верхней планки на заклиненном катке;Увт1П" минимальный из противоположных зазоров на трех остальных катках (в верхней планке);\/3 \zminУн3 Yh аналогичные зазоры в нижней планке. Для большинства опорных частей гп^З.

Предположим далее, что в результате заклинки один из фиксирующих болтов срезался. Очевидно, что если первым срезался болт № I на заклиненном катке, то остальные болты в той же планке от заклинки этого катка срезаться не будут. Если же первым срезался болт № 5, то при дальнейшем перемещении балансира могут срезаться и остальные болты в этой планке до тех пор, пока не срежется болт на заклиненном катке.б) Срез от неточности изготовления.

На рисунках 2.3 (а и б) показаны схемы перемещений фиксирующих болтов и связанные с ними продольные и поперечные деформациирасстояние ме^дс/ ye/s/rtjocwi/ /tcrrnsfoS. j -расстояние от цем/пра xawsw до фиксирующего So/tmcf ©4 - угол поборота хатко? *Рис. 2.3. К определению деформаций планок, вызванных отклонением размеров от номинала.планок. В случае» когда расстояния от центра катка до фиксирующего болта на двух соседних катках разнятся в пределах допусков, продольные деформации верхней и нижней планок равныSf s s/пы (r2- Н) (2«2)» а поперечные деформации составляют (Г2 -П)(1- COS*) (2.3).

При различных расстояниях между центрами катков и фиксирующими болтами на них продольная деформация планки<f=r а - г [sin (ос i-j3) - s/n (ot-fi)] (2.4),а поперечная г [ cos (<*-£) - (2.5).

В обоих случаях продольные деформации, а следовательно и усилия в планках зависят от угла поворота катков и одинаковы для верхней и нижней планок при отсутствии в них невыбранных зазоров.' Напомним, что предшествующие срезу болтов деформации их и планки на порядок меньше, чем деформации, вызванные отклонениями, равными допускам, т.е. последние неизбежно приводят к срезу болтов. Подробнее этот вопрос рассмотрен в следующей главе.

Исходя из анализа механизма среза болтов, установим сравнительные вероятности среза верхних и нижних болтов при условии, что один из болтов (верхний или нижний) обязательно срезается, т.е. сумма вероятностей среза одного верхнего и одного нижнего болта равна I.

Как было установлено, срез нижнего болта от заклинки возможен лишь при условии выполнения неравенства (2.1). Точное вычисление вероятности этого неравенства невозможно, поскольку нам неизвестны все необходимые параметры, поэтому определим эту вероятность приближенно, в виде области существования, т.е. найдем ее предельные значения. Очевидно, что при т - 3 вероятность (2.1) больше, чем вероятность совместного выполнения неравенств[(%3 Y»3) и (Увт;п> з УГ)] <г.6), 'но :>.' меньше, чем вероятность неравенств[( Ys3> з Yt) U,и (YBm> 3 Y"'")] <2'поскольку один из верхних зазоров в (2.1) обязательно должен быть больше соответствующего утроенного нижнего зазора, т.е. (2.7) <= (2.1), а (2.1)сг (2.6).

Для выполнения неравенств (2.6) необходимо выполнение условий: не менее, чем на двух катках верхние зазоры втрое больше нижних; один из этих катков заклинен, а другой имеет противоположный минимальный зазор.

Обозначим через "р" вероятность события, состоящего в том, что на каком-либо катке верхний зазор втрое больше нижнего, т.е.P(Ye>3 Ун) = p.

Считая равновероятной заклинку любого катка и наличие на любом из остальных катков минимального противоположного зазора, получим выражение для вероятности совместного выполнения неравенств (2.6), пользуясь формулами теории вероятностей /15/:Р(2.6) р2[о.5+ 0.5р - О,/25р.

Для верхних болтовР(Ш = 1-РШ и Р(Ш = 1-Р(А/Е).

Поскольку в случае заклинки катки поворачиваются на малые углы только за счет зазоров, срезающие усилия в этом случае от неточности изготовления не возникают, поэтому события (А/В) и (А/В) - несовместны.

Каждый фактический зазор (обозначаетсяY) правый или левый, является случайной величиной. Сумма правого и левого фактических зазоров, очевидно, равна измеренному зазору с учётом точности измерений (обозначается Х^).

Верхние и нижние фактические зазоры на одноименных катках можно считать независимыми друг от друга, поскольку при установке катка каждому значению нижнего зазора (от О до Хн) может соответствовать любое значение верхнего зазора (от О до Хв) с равной вероятностью. Учитывая большое количество рассматриваемых опорных частей, имеющих около 8000 фиксирующих болтов и зазоров, распределение последних, в соответствии с теоремой Ляпунова /79/ считается нормальным. При обследовании зазоры в отверстиях планок определялись как разность между диаметром отверстия и болта. Полностью измерить все зазоры удалось только на 13 опорных частях (203 зазоров). На остальных опорных частях не удалось вывинтить все фикси -рующие болты для измерения их диаметров и диаметров отверстий. Для этих опорных частей измерялись диаметры нескольких (не менее 4-х) болтов и отверстий и бралась средняя величина диаметров для каждой опорной части. Измерения производились штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Рассматривая результаты подробных измерений зазоров 13 опорных частей установим законы распределения зазоров в отверстиях верхних и нижних планок с тем, чтобы проверить одинаково ли распределены верхние и нижние зазоры и их зависимость друг от друга.

Зазор в отверстии планки является случайной величиной, зависящей от большого числа факторов (номинальных диаметров болта и отверстия, допусков на эти размеры, особенностей технологии изготовления, различной на разных заводах в разные годы, различного износа кромок отверстий и болтов). Поэтому можно, предположить, что зазоры имеют нормальное распределение.

Коэффициенты регрессии равны6*'/ь = 5*м/х* - г % - 38Учтём далее возможные ошибки измерений зазоров.

Ошибка измерения (ос) складывается из ошибки измерения диаметра отверстия с^/ и ошибки измерения диаметра болта с)i2 • Эти ошибки можно считать нормально распределенными с математическим ожиданием, равным О и средним квадратическим отклонением, равным -g максимального размаха отклонений /14/- При точности измерений + 0,1 мм бы. - 0,0333 мм, считая ошибки измерения независимыми, тлеем:= т(Ы1±Ыг)*о ; 6U = + А/ 'Случайные величины измеренных зазоров X и ошибки измерения не зависят друг от друга, поэтомут± т* и \Jltf7$r.

Для зазоров в верхних планкахtH/B - 3,1 мм ; ffx&= 0,885 мм.

Величины Ур и Ул функционально зависимы (линейно) (во всех случаях). Поэтому корреляционный момент (ковариация) КУпУл--1 • Дисперсия суммы 1>(Уя + Ул) равнаPYn +PY* Гл = 2ЯУ-2 ; Ру = y^/s *i •и нормально распределенные фактические зазоры имеют параметры в верхних планках: математическое ожидание равно 1,55 мм; среднее квадратическое отклонение равно 1,18 мм; в нижних планках соответственно 1,42 мм и 1,212 мм. Поскольку система случайных величин( /в Ун) получается из системы ( XI % Хн ) линейным преобразованием, коэффициент корреляции УуеУн' УхвХн ' т,е* ^У&Уи -0,344.

Уравнения линейной регрессии верхних и нижних фактических зазоров уз = 0,334 ун + 1»062 > (2.12)ун = 0,353 ув + 0,873. (2.13)Существенность коэффициента корреляции в соответствии с /79/ проверяется по формуле = 0,0864; /7/e tqfirпри ^ = 1% fy = 2,58; 0,233 <г 0,344.

Следовательно, корреляционная связь существует с вероятностью не менее 99^.

Вероятность того, что на каком-либо катке зазор в отверстии верхней планки втрое больше зазора в нижней планке:Р(Уа >3Yh)= P(Ye- Y/)P[(Yh< У'Уз)/(ув-- Yi)l,т.е. вероятность Р (Ув > 3 Ун) равна произведению вероятностей попадания случайных величин Ув и Ун в интервалы, определяемые из зависимости этих величин друг от друга. Область возможных значений Yf определяется из уравнений регрессии. Представляя в (2.12) Ув> 3 Ун » имеемЗУн< 0,344 < ун+ 1,062, откуда Ун< 0,399 ; ^1,195.

При подстановке Уе>эУц в (2.13) получаются значения, лежащие вне области реального существования зазоров. Поскольку все зазоры > 0, используя табличные значения нормированной функции Лапласа, получим:Р[Уб>3%] - Р(0*У&< 1.195) Р (ос Уне 0.399) =[Фо (ш5-1.55)/ив-Ф0 (о-т)/ш][Фо(0.г99-ш)/тг-Ф0 (о-ш)/ак]= -0.0*2? \ Р(Ув>ЗУн) = 0.0127.

Это вероятность того, что среди измеренных 104 пар зазоров вотверстиях планок какой-либо зазор в отверстии верхней планки втрое больше, чем зазор в отверстии нижней планки с одной и той же стороны на одном и том же катке. Эта вероятность подучена на основании сравнительно малой выборки (13 опорных частей из общего количества обследованных опорных частей - 490). Чтобы убедиться, насколько эта малая выборка является представительной, т.е. отражает особенности распределения зазоров во всех обследованных опорных частях, сравним параметры распределения их измеренных зазоров. Как отмечалось выше, у обследованных опорных частей измерялись диаметры нескольких (не менее 4-х) болтов и отверстий, на основании чего получены средние значения зазоров в отверстиях планок для каждой опорной части. Поскольку число измерений для каждой опорной части неизвестно, общее число измерений (для всей совокупности опорных частей) следует принять равным числу обследованных опорных частей.' Выборочные значения параметров распределения измеренных зазоров всей совокупности: X = 2,36 ; (Г - 1,09.

Проверка закона распределения зазоров всех опорных частей с помощью критерия Пирсона показала, что наблюденные значения частотлне противоречат нормальному закону распределения ( соответствует вероятности 0,15). Для сравнения параметров распределения всей совокупности и малой выборки построим доверительные интервалы последних, принимая за число измерений также число опорных частей (число средних значений), т.е. /? =13.а) для средней X:t tqs/\/rt-7. При 99$ вероятности2,576 ; ip/y/Яч = 0,716.

2,84-0,716 * X 2,84 + 0,716 или 2,124 X 3,556.

2.3. Вероятности основных причин среза болтовРассмотрим только те опорные части, которые имеют срезанные болты и попытаемся выяснить, какая часть болтов срезана от заклинки катков, а какая от неточности изготовления. Или вероятности гипотез о причинах среза болтов. Поскольку у нас нет оснований считать, что вероятности среза второго и третьего болта в планке такие же, как и первого (например, при заклинке и срезе болта на заклинившемся катке остальные болты в планке не срежутся), то будем рассматривать только те опорные части, в планках которых имеется по I срезанному болту (верхнему или нижнему с каждой стороны опорной части).

Всего таких пар планок (и болтов) - 70в т.ч. на пролетных строениях 100 м - 31-"- -"- -"- > 100 м -39Всего срезано верхних одиночных болтов - 54 нижних -"- - 16. На пролетных строениях < 100 мверхних - 20 нижних - II.

На пролетных строениях 100 мверхних - 34 нижних - 5 •Эти данные несколько отличаются от табл.2.2, поскольку в последней учтены одиночные болты, имеющиеся как в верхней, так и в нижней планках с одной и той же стороны опорной части, в том числе на одном и том же катке.

Наблюденная частость (принимаемая за вероятность) среза одного нижнего болтаР(А) - f6/7Q - 0.229.

То же для пролетных строений пролетом более 100 мРМ = S/39 - 0.f2i ;для пролетных строений пролетом до 100 мР(А")= ff/3i =Наблюденная частость (вероятность) среза одного верхнегоболтаР (А) = М/70 = О. 77/.

То же для пролетных строений пролетом более 100 мР(A*34-/39 = 0.372.

Подставляя в (2.9) полученную на основе анализа распределения зазоров вероятностьР(У&> 3 Ун) 0.0227 » имеем:0,000264 с Р(А/в) с 0.0531. (2.14)Пользуясь формулами теории вероятностей /15/, имеем:Р (*/8) = /- /W^ ; D. 9997> Р(А/В)> 0.9469 (2.15)Применим формулу полной вероятности, и заменяя определим вероятность заклинки:р - р(а/в) Р(в)'У(тГ1Ш' ( }Далее по формуле вероятностей гипотез Бейеса определяются апостериорные вероятности гипотез о причинах среза болтов, при условии, что срезан нижний болтDfB/A- Р(в)Р(*/в)Н{/А, РШШ+РМШ) ' (2Л7)и аналогично при условии, что срезан верхний болт ПГВ/-)- РМР(А/з)^ /А) " Р(а)Р(А/в)+ Р(з)Р(Щ ' <2Л8>Результаты вычислений сведены в таблицу 2.2 приложения 2.

Уровень значимости при подсчете доверительных интервалов принят 0.05, поскольку речь идет о вероятностях, во избежание излишнего расширения областей допустимых значений. Несмотря на весьма широкую область допустимых значений вероятностей, по результатам расчета можно сделать определенные выводы относительно вероятностей причин среза фиксирующих болтов в обследованных опорных частях'. Например, если у какого-либо пролётного строения срезан нижний фиксирующий болт опорной части, то с надежностью не менее 95% можно утверждать, что вероятность его среза от заклинки катка не более0,327, а от неточности изготовления - не менее 0,673. Если это пролетное строение имеет пролет до 100 м, то вероятность заклинки не превышает 0,164, а вероятность неточности изготовления - не менее 0,835. Если же у пролетного строения пролетом более 100 м в опорной части срезан верхний болт, то с той же надежностью можно считать, что вероятность заклинки не менее 0,66, а неточности изготовления - не более 0,34 и т.д. Графическая интерпретация средних вероятностей причин среза болтов дана на рис.' 2.4. Основной причиной среза верхних болтов для пролетов более 100 м можно считать заклинку катка. Основной причиной среза нижних болтов любых пролетов можно считать неточность изготовления (или несовершенство кинематической схемы каретки).

В табл.2.2 приведено количество как одиночных срезанных болтов, так и общее. Частота среза нижних и верхних болтов от общего количества составляет: для нижних болтов 0,253 (0,229), для верхних болтов 0,747 (0,771); для пролетных строений пролетом до 100 м соответственно 0,335 и 0,615 (0,645); при пролетах более 100 н -0,148 (0,128) и 0,852 (0,872). Сравнивая наблюденные частоты среза всех верхних: и нижних болтов с приведенными рядом в скобках частотами среза одиночных болтов, видим, что расхождение не столь существенно. Поэтому заключение о причинах среза первого болта в планке может быть распространено и на опорные части, имеющие более одного среза болта в планке'.

Рис.2.4. Сравнительные вероятности основных причин среза болтов2.4. Развал и проскальзывание катковРассмотренные в предыдущих параграфах основные причины среза фиксирующих болтов - заклинка катков и недостаточная точность изготовления каретки - являются также причинами развала катков. Развал катков увеличивается в случае среза фиксирующих болтов. С другой стороны увеличение угла развала вызывает рост усилий в соединительных планках при повороте катков, т.е. эти два фактора зависят друг от друга.

Однако, как правило, развал появляется лишь при проскальзывании катков, поэтому весьма актуальным является исследование самого проскальзывания катков для выявления степени влияния на него различных.факторов. Ниже анализируется распределение углов проскальзывания, т.е. углов, на которые катки поворачиваются за счёт проскальзывания, и исследовано влияние на проскальзывание таких специфических факторов, как величина и направление смещения плитыv относительно приведенного положения балансира, а также частота собственных колебаний пролетного строения и форма катка (его относительная ширина). Эти факторы исследовались по следующим соображениям. Смещение плиты относительно приведенного положения балансира может появиться в результате деформаций опоры либо (в большинстве случаев) из-за недостаточно точной установки плит при монтаже. В результате смещения плиты катки из-за наличия противоугонных планок получают дополнительный наклон при перемещении балансира в сторону, противоположную смещению. При этом увеличивается развал и диапазон работы зубообразных концов планок, что может способствовать их заклинке и проскальзыванию катков.

Вертикальные и продольные горизонтальные колебания пролетного строения могут способствовать проскальзыванию катков, посколькупервые частично и периодически разгружают катки, а вторые сообщаютим продольные импульсы. Поэтому вопрос о влиянии частоты собственных колебаний пролетного строения на величину проскальзывания катков представляет определенный интерес.

Влияние формы катка (его относительной ширины) исследовалось в связи с тем, что в некоторых старых конструкциях опорных частей, описанных в литературе /64/» принимались специальные меры по повышению устойчивости срезных катков путем изменения их формы. Указанные факторы, безусловно, не исчерпывают всех возможных причин проскальзывания, развала катков и среза болтов, большинство этих причин рассматривается в следующей главе.'При массовом обследовании опорных частей измерялись углы наклона к вертикали всех катков, фактическое смещение опорной плиты относительно нижнего балансира и температура металла пролетного строения. По этим данным для каждой опорной части определены нормальное (теоретическое) смещение балансира относительно плиты i'. и угла проскальзывания катков.

Углы проскальзывания определялись для каждой опорной части как средние отдельно для крайних катков (с зубьями) и средних катков (без противоугонных зубьев) по формуле:Ыпр = сх> - (<*V V- о<л ) (2.19)угол, на который поворачивается каток за счёт проскальзывания;фактический (измеренный) угол наклона катка; теоретический угол наклона катка при данной температуре;с<т = arc tgSr/й.где Ft - теоретическое смещение балансира при данной температуре;где О^пр оСф Oir О - диаметр катка;дополнительный угол наклона катков за счёт неточной установки плиты при монтаже опорной части, либо из-за деформации опор.

В случае первоначального смещения балансира на Л катки из-за наличия каретки и зубьев на крайних катках получают дополнительный наклон на уголЫл = arc tд($9-Вт)/1>.

Формула (2.19) получена исходя из допущения, что фактический (измеренный) угол наклона катков представляет собой алгебраический сумму теоретического угла (Ут дополнительного угла 0(д и угла проскальзывания ОСпр т.е.оСф = оСг + 0(4 + ос пр.

Проскальзывание катков происходит из-за различных причин, иногда действующих раздельно, а иногда совместно. В каждом конкретном случае факторы, влияющие на величину проскальзывания, являются случайными и не поддаются точному учету и анализу.

На рис. 2.9 показана связь между углом проскальзывания и частотой собственных колебаний пролетного строения. Поскольку последняя приближенно равна:Г? У 9В1/Р > /ТО/,IzxK,L2 и РяКгЬ и коэффициенты пропорциональности Kj и К£ для различных пролетных строений меняются на столь существенно, то приближенным показателем частоты колебаний может служить1 * о 100величина , или для удобства вычислении / =На рис. 2.7- 2.9 пунктиром показана эмпирическая линия регрессии.of = 3,04 ; у = 0,153 ;&Ы - 3,48 ; 0,0588.

Уравнение регрессии и рис. 2.7 показывают, что с увеличением относительного смещения балансира из пролета угол проскальзывания катков уменьшается. Следует подчеркнуть, что полученные результаты являются осредненными и отражают положение вещей весьмаприближенно. Коэффициент корреляции = -0,309, хотя и являетjся существенным Z - - 6,03, но не велик из-за большого разОгброса данных наблюдений. Величина коэффициента корреляции показывает, что смещение балансира относительно опорной плиты, вызванное неточной ее установкой или деформацией опор, влияет на величину угла проскальзывания и развал катков, но не является единственной причиной проскальзывания.

Зависимость угла проскальзывания от относительной ширины катка £ выражается уравнением регрессииЫ, = - 0,84 + 7,17 Ь ■ (2.22)J Г*Коэффициент корреляции fcc = 0,143; г - -£г = 2,6 < 3,* игчто говорит о весьма слабой линейной зависимости.

Зависимость угла проскальзывания от частоты колебаний пролетного строения оказалась близкой к параболической. Низкое значение коэффициента корреляции= - 0.0145 при fff = 0 -057 •подтверждает отсутствие прямолинейной корреляции.

Полученное методом наименьших квадратов уравнение регрессииОС = 10,8 - 109.3 % + 333 ^f (2.23)отражает общую тенденцию изменения угла проскальзывания при изменении частоты колебаний. Для выяснения тесноты связи по уравнению (2.23) подсчитаем теоретическое корреляционное отношение= I §Г= 0,0556 ; U jr = 2,5, что соответствует вероятности 0.987, то-есть несмотря на малое значение корреляционного отношения, характеризующего большой разброс данных и, следовательно, большое влияние неучтенных факторов, с вероятностью 0.987 можно считать достоверным наличие связи между частотой колебаний пролетного строения и углом проскальзывания катков.

Совокупный коэффициент корреляции для рассмотренных параметров оказался равнымА= /о^3092 + 0,I432 + 0.0I452 = 0,35.

Величина его говорит о том, что эти параметры оказывают заметное влияние на проскальзывание и развал катков, но каждый вотдельности и все вместе они не являются определяющими. Причем, относительное смещение плиты оказывает наиболее заметное влияние на проскальзывание. Поэтому при монтаже или ремонте опорных частей желательно стремиться к более точной их установке. Относительная ширина катков и частота собственных колебаний пролетного строения не оказывают существенного влияния на проскальзывание катков. Поэтому изменение формы катка для придания ему большей устойчивости следует считать нецелесообразным, тем более, что такое изменение связано с усложнением изготовления катков.

Краткие выводы1. На основе анализа механизмов повреждении каретки и статистической обработки результатов массового обследования опорных частей получены вероятности основных причин среза фиксирующих болтов.

2. Установлено, что основной причиной среза верхних болтов для пролетов более 100 м является заклинка катка, а нижние болты при любых пролетах срезаются, в основном, из-за недостаточной точности изготовления каретки.

3. Показано, что на проскальзывание и развал катков больше других факторов влияет смещение плиты относительно приведенного положения балансира.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА • ПОВРЕЖДЕНИЯ КАРЕТКИ ОПОРНЫХ ЧАСТЕЙРанее было показано, что срез фиксирующих болтов монет произойти при заклинке катка, вызванной несовершенством противоугонных зубьев или перекосом пролетного строения в плане из-за неравномерного нагрева его солнцем, а также вследствие загрязненности опорной плиты. К срезу болтов приводят и допускаемые отклонения от номинала основных размеров каретки опорной части.' Но допуски являются пределами возможных отклонений размеров, а размеры конкретных опорных частей распределены в этих пределах определенным образом. Чтобы выяснить в какой мере сказывается влияние точности изготовления (допусков) и каждой из возможных причин заклинки катков на возникновение дефектов, нужно детально проанализировать значение каждого из названных факторов. Такой анализ дается в настоящей главе. Помимо перечисленных факторов, в ней также иссле -дуется влияние зазоров в отверстиях планок на развал катков и срез болтов и рассматривается вопрос о распределении нагрузки между катками в опорной части. Хотя опорные части по точности изготовления каретки, назначению и условиям эксплуатации отличаются от деталей машин и механизмов, для анализа влияния точности на их работу можно применить вероятностные методы по аналогии с принятыми в машиностроении /12, 13, 14/*3,1. Влияние точности изготовленияДеформация планки, вызванная отклонением размеров от номинала и усилие, передающееся конкретному фиксирующему болту, это случайные величины, являющиеся функцией различных сочетаний отклонений размеров от номинала как на данном катке, так и на другихкатках опорной части. Из-за большого количества возможных сочетаний этих отклонений точное (функциональное) выражение деформации планки в зависимости от допусков получить весьма сложно, а использовать - практически невозможно. В то же время различные сочетания отклонений размеров от номинала приводят к развалу катков и увеличение размаха отклонений вызовет увеличение развала. Исходя из этого,величина развала катков может рассматриваться как приближенный суммарный показатель отклонений размеров от номинала за счёт допусков на изготовление элементов каретки.'Корреляционный анализ, выполненный с использованием ЭВМ БЭСМ-4, для всей совокупности обследованных опорных частей, показал, что углы развала катков практически не зависят от конструктивных особенностей опорных частей. Коэффициенты корреляции между углами развала катков и такими параметрами, характеризующими конструктивные особенности опорных частей, как расчётный пролет, диаметр катков и год постройки не превышают 0,025. Это подтверждает предположение о том, что угол развала катков является общим для различных опорных частей показателем, характеризующим точность их изготовления, незначительно различающуюся для опорных частей разных типов, расчётных норм и времени изготовления.'Катки при перемещении балансира под действием сил трения скольжения поворачиваются на одинаковые углы. При этом вследствие развала горизонтальные и вертикальные проекции перемещений фиксирующих болтов на соседних катках будут неодинаковы. Разность этих проекций, определяемая геометрически, должна компенсироваться деформациями планки и болтов, вызывая в них усилия, определяемые величиной деформации.

Радиусы поворота болтов /J имеют нормальное распределение (отклонения в пределах допусков, вызванные точностью изготовления) с параметрами, одинаковыми для всех катков данной опорной части: математическим ожиданием,равным номинальному размеру =; средним квадратическим отклонением, равным 1/6 размаха допусковFr =.

Параметры распределения случайных величин х и / (деформации планки) определяем по /79/ приближенным методом линеаризации (линейные члены в разложении Тэйлора), при котором, если Х = f (г//, UZ?.), то:frrxs v(mt/fi.) а дисперсияD*ffUtfOv + ««/у.

Здесь Ku/tfj - ковариционный момент, равный/<£/; UJ = fb/t/j fa, fi/j ; rrtx - ту= П.

Определим теперь предельно допустимые усилия и соответствующие им деформации, при которых болт еще не срезан. При этом планка рассматривается как неразрезная трехпролетная балка, ослабленная в опорных сечениях отверстиями под фиксирующие болты. Болты являются упругими опорами балки, усилия в которой возникают вследствие перемещений этих упругих опор. Однако рассчитывать болт на срез в данном случае не вполне оправдано, поскольку планки специально не прижимаются к каткам, а характер разрушения фиксирующих болтов, как показало обследование опорных частей, соответствует сложному напряженному состоянию. Поэтому расчетная схема, где болт рассматривается как короткая консольная балка, заделанная в каток и нагруженная поперечной силой от планки (рис.3.2), будет лучше соответствовать действительной работе болта.

Рассмотрим далее взаимодействие планки и этих болтов.

Поскольку деформированная после поворота катков планка находится в равновесии, действующие на болты горизонтальные и верти -кальные силы уравновешиваются нормальными и поперечными силами планки (Рис.3.3), а суммарные вертикальные и горизонтальные деформации планки ( З/тл и д"рл ) и болтов ( ) равны разности проекций радиусов поворота болтов до и после поворота катков, т.е. для каждого расположенного между болтами отрезка планки можно написать:// = 5*пл + 25G jДля любых существующих опорных частей прочность планок выше чем прочность фиксирующих болтов, поэтому несущая способность системы болт-планка определяется несущей способностью болта.

Величина деформации (х) является случайной для каждой опорной части, поскольку зависит от различных сочетаний допусков. Выше были получены выражения средних квадратических отклонений этих величин для эксплуатируемых опорных частей (3.3, 3.4). Для того, чтобы нормально распределенная случайная величина X с вероятностью Р принимала только значения, меньшие предельно допустимых (Xj); ее среднее квадратическое отклонение ($■) должно удовлетворять условию:P(/X/<Xi) = Р(-Х, < Х< Xf) = 2фо(х</&х),(3.12)где ф0 - нормированная функция Лапласа.

Вычисленные исходя из (3.12) значения ( 6*) будут теоретическими предельными показателями размаха возможных деформаций, вызванных отклонениями размеров от номинальных, т.е. охарактеризуют суммарное предельное значение допусков, при которых срез болта не произойдет с вероятностью Р.

Сравнивая для различных типов опорных частей вычисленные по (3.12), т.е. теоретические 6*/ с фактическими, вычисленными по формуле (3.6) можно установить, в какой мере допуски на изготовление эксплуатируемых опорных частей обеспечивают их нормальную работу. Расчётный угол поворота катков оС определяется при этом по формуле isoa/vD где А - расчетное перемещение балансира от среднего положения, т.е. половина полного расчётного перемещения от перепада температуры и временной нагрузки. Необходимый запас прочности болтов может быть учтён вероят -ностью Р, поэтому при определении X/ по (3.II) и предельнойнагрузки по (3.7) коэффициенты запаса не вводятся.

Остановимся теперь более подробно на уровне вероятности Р, с которым должно выполняться условие (3.12). Очевидно, что задаваясь Р - 0,99, мы получим такие предельные деформации (Отклонения), которые будут соответствовать допускам, гарантирующим от среза болтов при любых прочих условиях. Однако, при выводе формул;: (3.6) и (3.II) мы сделали весьма существенное допущение о том, что противоположные зазоры в отверстиях (по крайней мере двух) планки предполагаются выбранными. Если это так, то из (3.12)при Р = 0,99 ---- ;* 2,58Пусть pi - вероятность того, что в двух отверстиях планкифактические противоположные зазоры в данный момент не выбраны,т.е. ffAев + >0 • Каждый фактический зазор имеет параметрыраспределения (см. § 2.2), средние для верхних и нижних планок: mfr - 1,485 мм Iff = 1,196 мм.

Вероятность того, что один зазор больше О Р- Pi ( 0<^) ;Р,'= 0.5 )= 0,8925.

Вероятность того, что в двух отверстиях (из #юбых возможных независимых пар отверстий) противоположные зазоры не выбраны, составит по /15/pi = p/*+cw3(<-p;) * o.sар;1 р/)z = о,9б?.

Вероятность того, что в опорной части, имеющей 8 независимых пар отверстий, по крайней мере в одной паре зазоры будут выбраны, составит 1 - pf ; вероятность того, что в опорной части не срежется ни один болт, равна: (S-р*)р£/д где pz = J-рЗадаваясь этой вероятностью 0,99, имеем: Р2 ООЗ/(4-р/) = 0.339.

Откуда искомая вероятность Р, с которой должно выполняться условие(3.12) равна: Р = I - 0,339 = 0.661.

Из (3.12) имеем для уровня значимости 0,012Фо (Xi/#x )-066f ; X//0.956 л (3.13)В табл.3.1 приложений дается сравнение фактических значений вычисленных по (3.6) для распространенных типов эксплуатируемых опорных частей и для некоторых новых, изготавливаемых по типовым проектам с теоретическими предельно допустимыми значениями ffxT вычисленными по (3.II). Значения параметров, входящих в (3.II) для эксплуатируемых опорных частей принимались средними по выборке, а для новых опорных частей - проектными. В таблице даны также доверительные интервалы, вычисленные при вероят ности 0,99 для б*7 и . В последнем столбце таблицы даноФ 7*отношение верхнего 99$ предела ffx к нижнему Э% пределу ffx.'Это отношение показывает во сколько раз должна быть увеличена точность изготовления или уменьшен размах отклонений за счёт допусков, чтобы с надежностью в 99% фиксирующие болты не срезались. На рис. 3.4 дана диаграмма 99^-ных доверительных интервалови эксплуатируемых опорных частей, иллюстрирующаяполученные результаты.

Из табл.3.1 и диаграммы видно, что точность изготовления опорных частей как находящихся в эксплуатации, так и изготавливаемых вновь, значительно ниже той, при которой усилия в элементах каретки не превысят предельно допустимых. Для того, чтобы деформации от допусков не приводили к срезу болтов, точность изготовления элементов каретки должна быть выше примерно в 5-15 раз, в соответствии с отношениями, приведенными в табл.З.Т.ч>5S 66 77 38. ifO /27.4 /Ш /Set* %Рис.3.4. Диаграмма 99%-х интервалов фактических ипредельных теоретических показателей точности изготовления А ^В заключение рассмотрим кратко возможность среза болтов от неточности изготовления для опорных частей с круглыми катками. Расчёты, выполненные для некоторых конкретных опорных частей, показали, что при отклонении от номинала положения штыря (эксцентриситете) возникновение срезающих усилий возможно при выбранных противоположных зазорах в отверстиях уголков каретки. Однако эксцентриситет штыря является единственным фактором, который может привести к срезу, и при увеличении зазоров вероятность среза существенно снижается. Для опорных частей со срезными катками помимо эксцентриситета (или сбоя) фиксирующих болтов, срезающие усилия могут возникнуть при отклонениях от номинала диаметров отверстий и болтов и расстояний между отверстиями в планках. Поэтому число возможных сочетаний отклонений, ведущих к срезу, резко возрастет (для четырехкатковой опорной части только за счёт последнего фактора - в 48 раз). Кроме того, увеличение зазоров в отверстиях планок срезных катков, как показал корреляционный анализ, не снижает вероятности среза болтов. Поэтому вероятность среза болтов у шорных частей со срезными катками во много раз выше, чем у опорныхчастей с круглыми катками, что подтверждается практикой. При массовом обследовании опорных частей были попутно обследованы 40 опорных частей с круглыми катами. Ни у одной из них срезанные штыри-не обнаружены. На основе изучения большого количества отчетов сетевых мостоиспытательных станций можно заключить, что срезанные фиксирующие штыри в опорных частях с круглыми катками встречаются сравнительно редко.

3.2. Уменьшение или устранение влияния точности изготовленияКак показано выше, недостаточная точность изготовления элементов каретки является главной причиной повреждений опорных частей пролетных строений с пролетами до 100 м и одной из основных - при больших пролетах. Для устранения этой причины необходимо существенно повысить точность изготовления, или переделать каретку таким образом, чтобы уменьшить влияние точности изготовления. Последний путь, очевидно, более приемлем, поскольку повышение точности изготовления опорных частей связано с изменением технологии, которое потребует специального оборудования для заводов /13/.

Если деформации элементов каретки, вызываемые отклонениями размеров от номинала, будут компенсированы упругой податливостью планок и болтов при обеспечении их прочности, то болты срезаться не будут. Однако с повышением деформативности элементов каретки уменьшается их прочность. Расчёты, выполненные для конкретных опорных частей, показали, что при существующем соотношении прочностей болтов и планок (последняя выше первой) не удается повысить дефор-мативность до требуемой. Разгрузка болтов и планок от поперечных сил разрезкой планок, так что каждая объединяет лишь два соседнихкатка, или устройство планок в виде шарнирной цепи, повышает фактическую податливость примерно ддвое, что недостаточно. Более существенного повышения податливости элементов каретки удается достичь при изменении соотношения жесткостей, если подбирать сечения болтов и планок так, чтобы прочность последней была ниже прочности болта. Болты в этом случае срезаться не могут. Чтобы одновременно обеспечивалась прочность планки, её деформации, связанные с отклонениями размеров от номинала, должны быть меньше предельно допустимых.

Будем рассматривать планку, как неразрезную балку под действием перемещений ее опор (т.е. относительных смещений фиксирующих болтов при повороте катков) и за предельное состояние примем появление пластического шарнира в одном из ее сечений. На рис. 3.5 показана расчетная схема такой планки.

Рис.3.5. Схема работы соединительной планкиПри образовании пластического шарнира в точках А или В предельный момент, выдерживаемый планкой, в соответствии с /23/ равен:м¥ -- к Wr"r/v fo/W -(b/WJ • (3 •14Исходя из этих предпосылок, и ограничивая вероятность появления пластического шарнира 0,01, с учетом податливости болтов по(3.8) и зазоров в отверстиях планок по (3.13), получены следующие формулы для подбора сечений планок и болтов:е/> , (3.15)где J - диаметр болта (винта) нетто; А/г - толщина планки; Ь - ширина планки.

Хпр> 0.04Z2 (i-COSoC) Г (3.16)Xtiр- предельно допустимая деформация планки, определяемаяпо формулам (3.17-3.19); о(. - расчетный угол поворота катков от среднего до крейнего положения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Практика эксплуатации показывает, что наиболее распространенными повреждениями и дефектами опорных частей со срезными катками, требующими периодического ремонта с предоставлением "окон", являются срез фиксирующих болтов и развал катков, угрожающий их завалом или заклинкой. Статистическая обработка результатов массового обследования позволила установить, что среднее время безотказной работы таких опорных частей составляет около 15 лет.

2. Вероятностно-статистическими методами выполнено исследование причин повреждений опорных частей. Установлены две основные причины среза болтов и развала катков: недостаточная точность изготовления элементов каретки и заклинка катков из-за перекоса пролетного строения в плане под действием солнечной радиации, загрязненности опорных плит и кинематически неправильной работы противоугонных зубьев. Получены сравнительные вероятности среза болтов от этих причин.

Показано, что проскальзыванию и развалу катков способствуют также смещение опорных плит относительно приведенного положения балансира, увеличенные зазоры между болтами и кромками отверстий в планках и неравномерное распределение нагрузки на отдельные катки в опорной части'.'

Теоретические выводы подтверждены экспериментальными исследованиями на эксплуатируемом мосту.

3. Разработана методика расчета элементов каретки с учетом точности изготовления, позволяющая на стадии проектирования обеспечить прочность планок и болтов.

Исследована зависимость трения опорных частей от износа поверхностей катания. Обосновано теоретически и подтверждено экспериментальными данными, что сила трения возрастает в процессе эксплуатации и может б несколько раз, превысить нормативное значение.

5. Разработана методика расчетной оценки износа и трения опорных частей с учетом изменяющихся условий эксплуатации и использованием данных по режимам нагружения пролетных строений. Полученные формулы позволяют рассчитывать износ и силу трения в зависимости от величины и интенсивности нагрузки и прогнозировать износ с учетом перспективных нагрузок.

Выполненные для ряда мостов расчеты показали, что теоретические значения величин износа и сил трения хорошо согласуются с результатами, полученными на основании непосредственных измерений.

6. Показано, что величина предельно допустимого износа лимитируется прочностью кладки опор.

Получены формулы и составлены графики для определения предельно-допустимого износа в полевых условиях, что позволит своевременно предотвращать появление трещин в оголовках опор и более обоснованно решать вопросы их усиления.

7. На основании проведенного исследования разработаны конкретные научно-обоснованные рекомендации по повышению надежности эксплуатируемых и вновь проектируемых опорных частей, позволяющие продлить среднее время их безотказной работы на весь срок службы пролетных строений. Рекомендации, направленные на уменьшение влияния или полное устранение причин повреждений каретки, снижение интенсивности изнашивания, предотвращение или локализацию трещин в оголовках опор, уже учтены в ряде проектов капитального ремонта мостов. Для более широкого внедрения рекомендаций, в практику даны предложения по учёту их в нормативных документах, регламентирующих эксплуатацию и проектирование искусственных сооружений.

8. Для эксплуатируемых опорных частей рекомендуется подбирать сечения фиксирующих болтов и планок по разработанной методике расчета каретки с учётом точности изготовления; если позволяет конструкция опорной части - ликвидировать каретку с устройством на всех катках зубьев эвольвентного очертания. Увеличивать поперечные зазоры в приспособлениях против сдвига до 3-х - 4-х мм. Повышать с помощью уплотняющих прокладок пыленепроницаемость футляров. Если износ опорных частей превышает предельно допустимый - заменять катки фторопластовыми прокладками.

9. При проектировании новых катковых опорных частей предпочтение следует отдавать одно или двухкатковым с круглыми катками из стали повышенной прочности или с поверхностным упрочнением. Новые опорные части со срезными катками устраивать без каретки, с противоугонными зубьями эвольвентного очертания на всех катках, с увеличенными до 3-х мм зазорами в приспособлениях против сдвига и футлярами повышенной пыленепроницаемости.

10. Ожидаемый экономический эффект от внедрения рекомендаций в практику эксплуатации составит около 80 тыс.руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование расширило и углубило бытующее в инженерных кругах представление о работе катковых опорных частей в условиях длительной эксплуатации. Оказалось, что эти опорные части безотказно выполняют свои функции в соответствии с расчетной схемой лишь на ограниченном временном отрезке, а затем из-за повреждений каретки или износа их работа начинает существенно отличаться от предусмотренной. Исследование позволило оценить износ и его влияние на работу опорной части, а также вскрыть причины повреждений каретки опорных частей со срезными катками, снижающих среднее время их безотказной работы до 15 лет, и дать конкретные рекомендации, направленные на повышение надежности эксплуатируемых и вновь проектируемых опорных частей.

Практика показывает, что срезанные болты появляются уже через 1-3 года после установки или ремонта опорных частей.'

Износ же начинает ощутимо сказываться примерно через 20-40 лет эксплуатации (для пролетов 33-110 м соответственно).

С использованием результатов исследования в 1977 г. в институте "Гипротранспуть" по заданию Главного управления пути МПС разработаны "Рекомендации и проектные решения по обеспечению нормальной работы опорных частей со срезнши катками", которые, начиная с 1978 г. применяются при проектировании капитального ремонта мостов. В частности, они использовались в проектах капитального ремонта мостов через реки Енисей, Волгу у Свияжска, Оку у Голутвина, Тобол у Кургана и некоторых других. Эти проектные решения относятся к эксплуатируемым опорным частям мостов, построенных по нормам 1907 г. и более поздним, в том числе по современным типовым проектам и сводятся к уменьшению влияния или полному устра- ? нению причин повреждений. Для уменьшения влияния точности изготовления, подобраны сечения элементов каретки по разработанной методике, а там, где позволяет конструкция опорной части, даны решения с ликвидацией каретки и устройством зубьев на всех катках. Очертание противоугонных зубьев запроектировано близким к эвольвентному, что ускорит их приработку и снизит вероятность заклинки. В необходимых случаях рекомендована выправка опорных плит. Для уменьшения вероятности заклинки катков из-за перекоса опорных частей, вызванных деформацией пролетного строения в плане под действием солнечной радиации, намечено увеличивать поперечные зазоры в приспособлениях против сдвига до 3-х - 4-х мм за счёт стачивания вертикальных граней реборд на участках работы крайних катков. Чтобы снизить вероятность заклинки из-за загрязненности - повышается с помощью уплотняющих прокладок пыленепроницаемость футляров. Это будет также способствовать уменьшению интенсивности изнашивания поверхностей катания.

Для новых опорных частей со срезными катками предпочтительнее вариант с зубьями на всех катках, без соединительных планок.' Врезка зубьев в торцы каждого катка обеспечит надежность конструкции, а эвольвентное зацепление зубьев, увеличение номинальных зазоров в приспособлениях против поперечного сдвига и футляры повышенной пыленепроницаемости сведут к минимуму вероятность заклинки катков. Разработанная методика позволяет оценить возможный износ проектируемых опорных частей с учётом перспективных нагрузок и грузонапряженности. Снижение интенсивности изнашивания новых опорных частей может быть достигнуто соответствующим подбором материалов, применением современной технологии обработки (например, термоцикли-рованием), или использованием сталей повышенной прочности. Однако в этом случае отпадает необходимость в срезных катках, поскольку с повышением поверхностной прочности материалов возрастает допустимая нагрузка на каток при том же диаметре, и Ьбщее число катков может быть уменьшено. Поэтому для вновь проектируемых опорных частей наиболее предпочтительной конструкцией будет одно или двухкатковая с круглыми катками.' Требования к противоугонным приспособлениям и футлярам при этом сохраняются. Двухкатковые опорные части с круглыми катками применяются у нас для неразрезных пролетных строений и неплохо себя зарекомендовали. За рубежом широко используются для мостов и конструкций однокатковые опорные части, состоящие из верхней и нижней плит и катка между ними, т.е. без балансиров. Поверхности катания усилены наплавкой высокопрочной легированной корро-зиестойкой стали. При диаметре катков от 12,2 до 24,4 см допускаются нагрузки на каток от 30G0 до 15000 кН. Конструкция, особен -ности расчёта и технология изготовления и монтажа таких опорных частей, выпускаемых различными фирмами ФРГ, описаны в /103/. Английская фирма G/asier выпускает типовые однокатковые опорные части, выдерживающие нагрузку до 12000 кН. Катки и плиты выполняются из специальной коррозиестойкой высокопрочной стали.' Противоугонные приспособления сделаны в виде зубчатых реек на плитах и зубчатых колес по торцам катка. Расчётные перемещения приняты + 50 мм, но могут быть и большими. Поперечному смещению препятствуют реборды по оси плит, входящие в кольцевую проточку на катке. Следует отметить, что безбалансирные однокатковые опорные части предъявляют повышенные требования к параллельности поверхностей катания верхней и нижней плит. Непараллельность из-за неточности установки и прогиба пролетного строения приводит к значительному горизонтальному силовому воздействию на каток, которое должно восприниматься противоугонными приспособлениями и учитываться при про ектировании последних.

Настоящая работа посвящена катковым опорным частям, поэтому опорные части из полимерных материалов в ней не рассматривались.'

Однако положительный опыт эксплуатации этих опорных частей на некоторых железнодорожных и многих автодорожных мостах у нас, а также за рубежом говорит о том, что их можно шире применять для железнодорожных мостов. Опорные части из полимерных материалов проще в изготовлении и дешевле катковых, а меньшая высота их во многих случаях облегчит замену старых пролетных строений новыми на эксплуатируемых мостах. Применение антифрикционных прокладок на основе фтороплата рекомендовано и для замены катков опорных частей в тех случаях, когда суммарный вертикальный износ поверхностей катания превысил предельно-допустимый. В институте Гипротранспуть по заданию Главного управления пути МПС в 1983 г. разработана конструкция унифицированных фоторопластовых прокладок для замены катков с учетом фактических размеров эксплуатируемых опорных частей.

Ремонт эксплуатируемых и проектирование новых опорных частей в соответствии с разработанными рекомендациями обеспечит их нормальную работу практически до конца срока службы пролетных строений. Экономический эффект от внедрения рекомендаций можно определить как разность приведенных затрат при разовом рекомендуемом ремонте (или затрат, связанных с переделкой новых опорных частей на заводе) и затрат при обычных, периодически повторяемых ремонтах опорных частей без учета причин их повреждений. Расчёт годового экономического эффекта выполнен в соответствии с "Методикой определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений" и дан в Приложении 5. При подсчете затрат на ремонт опорных частей как при обычно применяемом, так и при рекомендуемом способах ремонта использовались осредненные данные из смет на капитальный ремонт мостов, составленных в Гипротранспути. Сметами учтены затраты на замену элементов каретки и .зубьев, подъемку и опускание подвижного конца пролетного строения для выправки катков, устройство новых футляров с уплотняющими прокладками, усиление ( при необходимости) опорных поперечных балок и вспомогательные конструкции: направляющие рамы для рассверливания отверстий в катках, поддом-кратные и наддомкратные пакеты, страховочные клетки. Затраты, вызванные нарушением нормальной эксплуатации из-за необходимости предоставления "окон" на ремонт, учтены в соответствии с /85/. Экономический эффект от внедрения рекомендаций по ремонту и переделке опорных частей со срезными катками эксплуатируемых и подлежащих замене пролетных строений составил 81,5 тыс.руб. Своевременное обнаружение предельно-допустимого износа даст дополнительно существенную экономию средств на капитальный ремонт. В действительности эффект будет больше за счет строительства новых мостов. Весьма важно и то, что отпадает необходимость в большом количестве "окон" для ремонта опорных частей, поскольку получение "окон" в современных условиях высокой грузонапряженности создает затруднения в эксплуатации.

Для реализации экономического эффекта и широкого внедрения в практику рекомендаций проведенного исследования предложены поправки и дополнения к нормативным документам: СниП П-43, "Инструкции по текущему содержанию искусственных сооружений", "Руководству по усилению металлических пролетных строений железнодорожных мостов" и "Инструкции по обследованию железнодорожных мостов".

1. Андреев В.Г., Глыбина Г.К. Расчет промежуточных опор моста с учетом особенностей резиновых опорных частей. "Транспортное ! строительство", 1972, № 4, с.42-43.

2. Андрэ В. и др. Опорные части мостов и виадуков. Перевод ИЗ Canst Г UZ/oni XI, Ifi 129, 1967, 60 с.

3. Анципировский B.C., Осипов В.О., Якобсон К.К. Содержание и реконструкция железнодорожных мостов. М., "Транспорт", 1975, с. 51-53. • ;

4. Артоболевский Е.И. Теория механизмов и машин. М., "Высшая ; школа". 1967, 366 с.

5. Байков В.И. Железобетонные конструкции. М., Стройиздат, 1974, с.651-655.

6. Беляев Н.М. Определение модуля упругости каменной кладки и глубины заделки в грунте кессонных оснований мостовых быков. 25-й сборник института инженерных исследований. М., Транспечать НКПС, 1929, вып.4/95, с.5-22.

7. Безухов Н.И. Теория упругости и пластичности. М., 1953, 420 с.

8. Блейх Ф. Теория и расчет железных мостов. М., Гостранс-издат, 193I, с.609-628.

9. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.', Стройиздат, 1982, 351 с.

10. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М., Стройиздат, 1965, 279 с.

11. Большов Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М., Выч.центр АН СССР, 1968, 474 с.

12. Бородачев Н.А. Анализ качества и точности производства. М., Машгиз, 1946, 252 с.

13. Бородачев Н.А. Точность производства в машиностроении и приборостроении. И.', "Машиностроение", 1973, 567 с.

14. Бруевич Н.Г. Точность механизмов. М.-Л., 1946, 334 с.

15. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. М.', "Наука", 1973, 368 с.

16. Воробьев В.И. Влияние параметров кулачкового механизма на износ профиля кулачка при пластическом контакте. "Машиноведение", 1968, !й 3, с.50-55.

17. ВСН-86-63. Технические указания по применению резиновых опорных частей в мостах. М., 1963, 38 с.

18. BCH-86-7I. Технические условия по применению в мостах опорных частей из полимерных материалов. М., 197I, 54 с.

19. Гибшман Е.Е. Проектирование металлических мостов. М., "Транспорт", 1969, с.273-290.

20. Гибшман Е.Е., Кириллов B.C., Маковский Л.В., Назаренко Б.П. Мосты и сооружения на дорогах. Том 2. М'., "Транспорт", 1972, с.115-126.

21. Глаголев Н.й. Выражение работы сил трения при качении цилиндрических тел. Сб. "Теория трения и износа". М., "Наука", 1965, с.68-72.

22. Глыбина Г.К. Исследование распределения продольных сил от подвижного состава между опорами железнодорожных мостов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.Н. М.', 1975, 17 с.

23. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М., "Наука", 1967, 368 с.

24. Евграфов Г.К, Осипов В.О. Содержание и реконструкция мостов. М., "Транспорт", 1964, с.38-40.

25. Евграфов Г.К., Богданов Н.Н. Проектирование мостов. М., "Транспорт", 1966, с.553-556.

26. Евграфов Г.К. Мосты на железных дорогах, т.2, М., Транс-желдориздат, 1941, с.152-161.29. 1емочкин Б.Н. Теория упругости. MV, Госстройиздат, 1957, 256 с.

27. ЗСигаев В.Д. Прочность зерен кварцевого песка. "Машиноведение", 1971, № I, с.101-105.

28. Ильясевич С.А. Металлические мосты. М., Воениздат, 1940, с.556-569.

29. Ильясевич С.А. Зависимость деформаций от интенсивности нагрузки. Тр. НТК НКПС, М., Транспечать, 1927, вып. tfi 60, с.58-82.

30. Иванов Ю.Н. Кинематика катковых опорных частей с противоугонными зубьями. Тр. ВНИИ, 1980, вып.625, с.80-89.

31. Кармадонов А.Ф., Бахтиаров И.П. и др. Исследование фторопласта-4. "Транспортное строительство", 1973, is 8.

32. Карасев А.И. Теория вероятностей и математическая статистика. М., "Статистика", 1970, 344 с.

33. Карцивадзе Г.Н. Сейсмостойкость дорожных искусственных сооружений. М., "Транспорт", 1974, 263 с.

34. Качурин В.К. Запаздывание деформаций металлических пролетных строений под статической нагрузкой. Тр. НТК НКПС. М., Транспечать, 1929, вып.2/92, с.103-138.

35. Кириллов B.C. Эксплуатация и реконструкция мостов и трубна автомобильных дорогах. М., "Транспорт", 1971, с.35-36.

36. Клех Е.А., Патон Е.О. Продольные перемещения подвижного конца железных ферм под действием поезда. Тр. НТК НКПС. М., 1926, вып. 35, с.119-146.

37. Корчагин В.К., Пассек Г.А. Резино-металлические опорные части на железнодорожном мосту. "Транспортное строительство", 1964, № 12, с.15-16.

38. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М., "Машиностроение", 1977, 526 с.

39. Крагельский И.В., Непомнящий Е.Ф., Харч Г.М. Влияние неустановившихся режимов нагружения на износ. "Теория трения и износа". М., "Наука", 1965, 19 с.

40. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. М., Машгиз, 1962, 220 с.

41. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М., "Наука", 1971, 432 с.

42. Лесохин Б.Ф., Мельников Ю.Л., Польевко В.П., Хромец Ю.Н. Металлические мосты. М., Трансжелдориздат, 1959, 188 с.

43. Линдлей П.Б. Резиновые амортизаторы для мостов. Перевод из " Engineering Disiner », 1955, № II.

44. Линник 10.В. Способ наименьших квадратов и основы матема-тико-статистической теории обработки наблюдений. М., Физматгиз, 1958, 333 с.

45. Лизандер. О влиянии неравномерного нагрева солнцем мостовых ферм на состояние каменных опор. "Техника и экономика путей сообщений" »'; 1924, te 5.

46. Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М., Госстатиздат, 1958, 388 с.

47. Лялин Н.Б., Богданов Т.М. Усиление мостов. М., Трансжелдориздат, 1941, с.97-99.

48. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики.

49. Л.-М., ГОНТИ, 1938, 327 с.

50. Маликов И.М. Основы теории и расчета надежности. Л., Суд-промгиз, 1959, 95 с.

51. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей трения. М., Изд. Стандартов, 1979, 100 с.

52. Мещеряков Л.И. Изготовление опытных резиновых опорных частей. "Транспортное строительство", 1962, № 7, с.20-22.

53. Мещеряков Л.И. Резиновые опорные части и шарниры в мостах. М., Автотрансиздат, 1963, 81 с.

54. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М., "Наука", 197I, 576 с.

55. Непомнящий Е.Ф. Износ при качении с проскальзыванием. Сб. Трение твердых тел. М., "Наука", 1964, c.III-119.

56. Никонов И.Н. Руководство мостовому мастеру. М., "Транспорт". 1958, с.49-54.

57. Орлов В.Г. Об уточнении норм укладки уравнительных приборов. Тр. ВНИИЕТ, 1980, вып.625, с.69-74.

58. Осипов В.О. Оценка долговечности и надежности по выносливости металлических пролетных строений эксплуатируемых мостов. Тр. МШТа, 1977, вып. 544, с.44-143.

59. Отчет ЦНИИ МПС. Анализ опыта эксплуатации мостового полотна пролетных строений длиной НО м и более без уравнительных приборов с корректировкой указаний по укладке уравнительных рельсов. Инв. № Б-583100. М., 1976.

60. Отчет МИЙТа. Исследование прочности и долговечности стальных пролетных строений, находящихся длительное время в эксплуатации. 1й 175. М., 1976.

61. Пассек Г.А. Новые типы опорных частей. "Транспортное строительство", 1963, 1й 12, с.66.

62. Патон Е.О. Железные мосты'. Т.П. Опорные части балочных ферм и шарниры консольных ферм. Киев, 1913, 188 с.

63. Патон Е.О., Горбунов Б.н. Стальные мосты. Т.П. Опорные части и шарниры. Киев, 1931, 162 с.

64. Патон Е.О., Дунаев А.И. Влияние температуры на строительный подъем и план железных мостов. Тр. НТК НКПС. MV, Транспечать, 1929, вып.81, с.7-93.

65. Передерни Г.П. Мосты ч.П. Железные мосты. М.-Л., 1930, 386 с.

66. Передереев Б.М. К вопросам точности изготовления мостовых конструкций. "Транспортное строительство", 1970, № 6; с.46-47.

67. Петропавловский А.А., Богданов Н.Н., Бондарь Н.Г., Никитин М.К., Сильницкий Ю.М.', Теплицкий А.В. Проектирование металлических мостов. М., "Транспорт", 1982, с.103-107, 127-128.

68. Писаренко Г.С.1, Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев, 1975, 704 с.

69. Протасов К.Г., Теплицкий А.В., Крамарев С.Я., Никитин М.К. Металлические мосты. М., "Транспорт", 1973, с.189-198, 333-335.

70. Половко A.M. Основы теории надежности. MV, "Наука", 1964, 446 с.

71. Помогаев П.Е. Экспериментальные исследования влияния продольных перемещений пролетных строений на работу бесстыкового пути. Тр. ВНИШТ, 1980, вып.625, с.47 57.

72. Пшеничников С.Н., Фельдман М.Б. Опорные части из полимерных материалов. М., "Оргтрансстрой", 1974, 22 с.

73. Пшеничников С.Н. Комбинированные стаканные опорные части мостов. "Транспортное строительство", 1977, № 6, с.8-9.

74. Рабинович И.М. Основы строительной механики стержневых систем. М., Госстройиздат, I960, 519 с.

75. Руководство пр проектированию бетонных . конструкций изтяжелого бетона. М., Стройиздат, 1977, 319 с.

76. Смирнов А.Ф., Александров А.В., Шапошников Н.Н., Лащени-ков Б.Я. Строительная механика. Стержневые системы. М.', Стройиздат, 1981, 512 с.

77. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М., 1969, 511 с.

78. СН200-62. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб. М.', 1962, 328 с.

79. СНиП Ш-18-75. Стальные конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки. М.', Стройиздат, 1976, 160 с.

80. СНиП П-А, 6-72. Строительная климатология и геофизика. М., 1973, с.106-173.

81. Терехин С.Н. Наблюдения над температурным состоянием 5-го пролета моста через р.Волгу у Ульяновска. Сб. НТК НКПС. М.', Транспечать, 1929, вып.81, с.94-118.

82. Тимошенко С.П.", Лессельс Дк. Прикладная теория упругости. Л., Гостехиздат, 1930, 392 с.

83. Указания по определению экономической эффективности работ по капитальному ремонту искусственных сооружений. Л., (ЦП МПС, НИИ мостов ЛИИЕТа), 77 с.

84. Фаерман Г.М. о продольных перемещениях ферм у подвийнУхопорных частей от временной нагрузки. Тр. НТК НКПС, М., 1926, вып.35, с.87-118.

85. Фишер Р.А. Статистические методы для исследователей. М.', Госстатиздат, 1958, 268 с.

86. Хрущов М.М. Абразивное изнашивание. М.', "Наука", 1970, 252 с.

87. Шелестенко Л.п. Грузоподъемность опорных частей металлических мостов. "Социалистический транспорт", 1940, la 4V

88. Шрабштейн А.Г. Эксплуатационные недостатки опорных частей со срезными катками. "Транспортное строительство", 1974, fa 7.,с. 47-49.

89. Шрабштейн А.Г. Влияние солнечной радиации и загрязненности на работу опорных частей. "Транспортное строительство", 1977, № I, с.42-43.

90. Шрабштейн А.Г. Влияние точности изготовления на работу опорных частей. Веб. ЦНИИ ЭИ МПС "Проектирование", М., 1979, вып. I, с.23-28.

91. Шрабштейн А.Г. Дефекты опорных частей со срезными катками.' "Путь и путевое хозяйство", 1980, te I, с. 15-16'.

92. Шрабштейн А.Г. Расчетная оценка износа и трения катковых опорных частей эксплуатируемых мостов. Вестник ВНИИЕТ, 1983, te I, с. 43-46.

93. Ямпольский Г.Я., Крагельский И.В. Исследование абразивного износа элементов пар трения качения. М., "Наука", 1973, 64 с.

94. Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости. М.-Л.', Гостехиздат, 1949, 270 с.

95. Янко Я. Математико-статистические таблицы. М.', Госстат-издат, 196I, 243 с.

96. Earthquake Resistant Design for Civil

97. Engineering Structures, Earth Structures and Foundations in Japan, Japan Sos. of Civ. Eng., 1962, 13 8p.

98. ЮЗ. Eggert //., &rote J.j KauschkeW. Lager im

99. Bauwesen. Band/. Berlin. Miinchen. Dusseldorf, 1974 0 323p.104.' Fait us F Ose/ove mo sty prihadove? oShurove a visute . Praha 3 Academia, 1971.

100. Hctwranek Steinhardt. Theorie und Berechnung der Stah/Srucken. Berlin, 1958.

101. Sean Rajde. Anatiza teoretyczna koto we go lozyska m os to ye go wykonanego z gum у uzSrojonej i/acha. Warszawa, 1974-.

102. Koch IV. Briickenbau. T.itz,3. Stuttgart, 1955, p. 71 75.

103. LindleyP.5. Engineering Design with natural Rubber Technical Bulletin NB> Natural Rubber Producer's Research Association, m*.

104. Pre stress Concrete in Japan P Tokio, Japan Ass. of Pre stress Concrete Jndustryг wo, s5p.

105. HO.' Schindler ABuresJ. tfovove mo sty. Rraha-Brat/'slava , 1975.