автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Оценка работоспособности сварных соединений элементов водонапорной обшивки металлоконструкций шлюзовых двустворчатых ворот при циклическом нагружении

Одессгчй политэхшгчский институт

На правах рук^яисн

А1РОСШ© Виктор Григорьевич-

ОЦЕНКА РАБОТОСПОХНЮСТИ СВАРНЫХ С9Е1К*ЕНИ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДОНАПОРНОЙ ОБШЕКИ ЖТтОКОНСТЕУКЦ$1 ГиЛЭЗОЧЫХ

двустворчатых еорот при щотм^-шг естузендо

Спзцсальноеть: 05.02.G2 - ..^шинозедснио ::

дотаэт 1ашп

Автореферат

.^¿¿в^ртация га соискакио у«оно2 ет\.яспг 1 *\и$дпдэта то. .ппеских паук

Одесса 195Г

' /О '

^ Л > ,

С/ ) ,

' < /V

Диссертационная работа ^чполнерч в Институте машиноведения итл.Л.А.Блзгонравова АН СиСР.

Научные руководители: член-корр.ЛН СССР ЛЛ.Гусен^ов

доктор технических наук, профессор В.П.Когаов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Н.В.Олейник

кш'щидат техгш^ских наук , доцент ." В.С.Кравчук

Ведущее предприятие: Цонталышй научно-исследовательский институт проектстальконстр'^кция

^¡¿яита диссзртацгш состоится ю* июиА . 1991 г. р \1( ' ч^с. на заседании Специализированного совета К 068.19.02 Одесского полит -хнического института'по адресу: 270044, г.Одесса, г^.Шевченко, I.

С диссор~ацтей моглго ознакомиться в библиотеке института.

Лвторедуерат разослан ''_"___1991 г.

Ученый секгггарь Спец-атшзиро тайного совета К 068.19.02 кандидат технических наук, профессор

I М.С.Беляев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК/1 РАБОТЫ

Актуальность ттгюблекы. Многолетний опыт эксплуатации водных саналоз показывает, что характерны:,: является интенсификация использования сооружений, рост общего числа циклоп шлюзования за катдуо гавигаци-э и, следовательно, увеличение количества повторно-стаэттас-тах нагруг.ений песу-чх элементов. По мере наработки возникают пов-эелдени,, в конструкциях ¡¿.тазовых ворот, в первую очередь, в водоупорной CuiiBKo :: ее опорних деталях. Повреждения образуются, как зравйло, в виде трещин длиной от GO-ICQ до трех и йолао мэтров, tío алёчот за собой необходимости выполнения рамоплшх работ и соп-ряжоно с простоям при эксплуатации водного пути, о повышением расходов энергии, увеличением нагрузок на конструкции из-за облэдеке-иия d холодный период эксплуатации и укорочением срока зш/лей навигации. Ме;:фо:лонтние периоду на атазах водных каналов по водонапорной ебыивке составляют зачастую только одну навигации. При этом ежегодного расходуется на ряконтнио райоти по обиивкэ порядка 25 гас.руб. на каздко ворота.

В сеязи с ст.мзченш:.! актуальней являются исследование причин возникающих поврозденнй, разработка метода расчота ресурса по хзрак-торшл.1 пределынсл состояниям с учетом позторно-статачосг.ого нагру-кешш, а такхе конструктивных и тохпологичосьлх г.эрспрпятий, обеспечивающих повытание росурса нолю: конструкция и кэжромоитицх порко-дов эксплуатации существушах сооружений.

Нвлг> рябот:г. Исследование работоспособности к улучшайте эксплуатационных характеристик элемэнтов водонапорной обшивки шгозовых ворот на основе расчотних исследований, натурных экспериментов и г.одельнюс испытаний. Требуется установить характер л iroii'raim возни-

¡.. >.о ; л -1> •

какщих в эксплуатации повреждений элементов водонапорной обиглвга шлюзовых feopoT каналов, разработать и обосновать метод расчота ресурса i ' предложить и проворить рекомендации по повшонию долговечности конструкций в эксплуатации.

" bcitógHw'gai'a та "исследования.

'I. Определение росурса элементов водонапорно" обшивки,, характера и причин псврс'вданий в эксплуатации.

2. Разработка котода расчэта росурса яо критерии.: сопротивления действия повторно^статических нагрузок и обеспечение поворочшв: расчетов для нор.'йтивно-тоххшческсИ документации на проектирование и экснлуа'тадао рассматриваемой конструкции.

3. Подготовка п эксгиуатацчоннаяг-рсверкя рзкомзндацлй со но--Бшлениы-долговечности глеиентои конструкция за счет конструктивных . и тохнслог-ческ/х факторов.

, Могол'исследования. Расчетное и.¡экспериментальной определение режимов 1шрр:'л;еш;я водонапорной обжшм швзозых ворот, нолей нап- ' ряхшшй и дефоршцвй б локальных максимально нагрухекннх зонах'/1' , моделирование условий вагружения, деформировать! и рааруишния.

Определение ыехаьических свойотз и расчетных характеристик конструкционных материалов, в том числе металла сварных соединений, использование шлобаэноЕ тензометрии, а таксе чрсленадх. методов и вычислительной техники.

Натчаая новизна. Исследован и расчетно-зхсперимея?а.'',ъио обоо-по^ан повторно-статичасхий характер "^азрупания в охмауатапри элемен тов водонапорной обшивки. IIa основе натурных й модельных испытаний, расчета ресурса при повторно-стетичеслом нагрухонш используемых . типов водонапорной обшивки, предложены способы псвызошл долгобэч-ностс исследуемой конструкции. Разрабстанн и апробированы,метода гомологического упрочнения путем ацотмленз-.^слородногсоплавления ■ е гонах сварных соедьноний. Иолучоа комплекс механических свойств . ,.■' и расчетных характеристик основных конструкционные материалов, тре- ■ • оусмых для одонки ресурса конструкции. ..." :

На зачгиту выносятся: .:,-'. ■■' -

расчетное и гксдериыенталыш'исследование АДС, я довторцо-сгаткчесиой. прочности водонсворной обшимш злаовкх ворог; ■■ •'

- хзюдзка оценки ресурс?, ло кратера«* сопротивления дайсгшо • пов-'орио-отатйчзьгшх нагруэо:с адамситов. водоьапоркой- обвязки шлазовы г.орса; ; . ._■■.'■■:.„■ '

- разработка мероприятий по сбаслзчс»то максимального ресурса за очзг улучшения•конструктивных параметров, технологии 1Прочшиия ■ с Есдользованисм ацотшюйо-кислорсдногс. оплаглешл, а таете оятиж-зацаг ремонта водонапорной обгпшш.

Нсэг.т;тскея hohkocyl и реализация работы. Разработан комплекс подходов, даюций возмоан. ть проводи гь-на стадиях проектирования ii ¿кзплуатации расчет рссурса элементов водонаборной обшивки ко " критерию сопротивления действии повгорно-стьтических нагрузок. Предложена система конструктивных а те"нэлогических решений, обеспечивающая повышение ресурса водонапорной обшгвки до 0-4 навигаций против 1+1,5 в настоящее вреьл. Предложенные мероприятия по уьэли-чегию ресурса обоснованы расчетно-экспери энталышык исследованиями

штурных и модельных элементов конструкции знедроны и прошли п^озер-¡7 црд эксплуатации не ¡дяюзе № 30 Волго-Донского канала и шлюзе J6 8 шЕала ам.Мссквы.

Апробация оаботм. Оснсбкыо положения работы докладывались и ' ' ¡бсуядались lía: ежегодные конферещиях цуофессорско-проподавзтплъ- ; ¡кого состава Московского (197?,1980,1931,1982 гг.) и Леиингрзцскс-•о (1903,1984 гг.) институтов водного транспорта, Координационном юзещатшХ1У направления МГФ POSCF (I9B5 г.), та со.-лшаре "Расчеты l'испытания на прочность" нгучно-метсдичэсксй комиссии. НТС Госстандарта СССР (1ЭС? г.), а также секции ученого совета МАШ им.А.А.Бга-гаравовз АН СССР (1988,1939 гг.).

Пзбляиадчк. По результатам выполненных исследований опу&гако-шно 5 работ.

Объем габстн. Диссертация состоит из введения, трех глав, со-гавшюс выесдсв, аг?а Бнодрения, списка литературы. Основная часть рссортацис содерж.: III страниц машинописного текста, иллюстраций i 57)блац. Список литературы шшзчает 82 кагсл^оваш:;:.

COHJJPZAIUÜÜ FAEOltl

Настоящая работа выполнена и Институте мамгаоведензя тял.А.Л.Етга-•онрзвова АН СССР и Mf'íBTe, проведена па канале ям.Моехвм к Волго-[онеком какало :т посвящена решению переделенных вике зада?.

В качество основного, опродслякц .'его работоспособность a ресурс юдолипорноЗ обшивки i¡ ее опорных конструкций фактора в циссортацл: «осмотрено действие в эксплуатационных условиях повторных нагрузок, ¡качению ноторл" в настоящее время уделяется недостаточное внимание, ¡ойникновенко повторных нагрузок определяется циклическим характером >аботы шпзовых сооружений.

В связи с интенсификацией эксплуатации водных путей и требованиями продления навигаций число срабатываний за последшю годы ¡истематически увеличивалось до 4 тыс. (канал км.Москвы) и 8 тыс. Еолго-Донской какал), п наблюдается стабилизация режима работы ка-алоь.

Для оценки долговечности при повторных воздействиях необходимо ¡асполагать дапнкш о НДС в локалышх зонах конструкций, где напрл-:екия и деформации максимальны и где происходят разрушения повторно-;татического характера. Такими зонамл в водонапорной обшивке оказк-

ваются, в частности, зоны концентрации напрягений, вызванной игменэ-¡шем формы, наличием сварншс пвов, подрезов и т.д.

Вследствие сложности конструкции ворот цотоза расчет напряжений я деформаций в водонапорной обпивке и ее опорых »"илентах может был выполнен только приближенно. Необходимо получение расчетных и экспериментальных данных о НДС.

Б работе выполнено натурное текзометрировоние в гжсплуа^чцион-ннх условиях водонапорной обпзвки и опорных конструкций. Применялись малобазн ые датчики с базой 1,0 мм болышх улругопластических деформаций (до 2%). Основ1шмл эя да част измерений било определение циклической составляющей напртзсеппй („еформацяй) прк эксплуатационных режимах.

В таблице I приведены результаты тензогетрирова: ля. Как видно, величины циклических деформаций, в максимально напряженных местах, соотзачшот примерно 0,3+0,4&. Изменений циклич.ских деформаций от цикла к циклу практически не наблюдается. Полученные величины циклических деформаций свидетельствуют о том, что материал ворст шлюза в эксплуатационных условиях п максимально напрятанных местах конструкции работает за пределами пропорциональности и текучести.

Располагая данными об экоплуатацаогаюм реа.же работы и значениях максимальных местных напряжений и депортаций модно рассчитать повреждения и долговечность исследуемых элементов конструкций.

В настоящее время для оценки накопления аоврегдешй от повторного действия нагрузок широко применяется так называемый деформационно-кинетический критерий в *орме уравнения:

учитывающий возможную нестационарность процесса циклического нагру-яения элемептов конструкций. Линейно суммируются квазистатические (второе слагаемое) я усталостные (первое слагаемое) повреждения от одностороннего накопления деформаций и их реверсивного действия.

• Для ворот характерен стационарной Бксплуата'лонный рэяим нзг-ружения. С учотом этого, а таете в силу отсутствия кинетики местных максимальных деформаций в локальных зонах конструкции с числом циклов нагрудения (по данным тензометрирования), оценка долговечности, вараяепная в циклах нагругения, монет быт произведена путем .сопоставления величин циклических деформаций, возникающих при яке-

(I)

1 б

Ta ûmr^a I

•Ь ¡Йзксимзль-

Участок; й i

¡датчика ¡;-:ая тлкга-.'13 екая до— {формации,Й

Размах ¡Размах продольной ¡ПППЙЛОЧКОЙ циютч9ской;цшш:ческоЯ ,деформации ¡деформация i(средние j(средилс значения).^¡знпчапгя),%

¡Ьггегсивпость

ЦПКЛПЧОСКСЙ 1гэ (ïo р'.г31дг1 г, 'w

• I -0,52

3 -0,-47 - 0,355

' I 5 -0.375 ■ 0,382

+0,055 0,05 -

4 +0,045

I +0,245

4 -f-U, /ох.» 0,233

■ п £ -0,22!", 9,235'

2 -0,03

0,09 -

3 -ОД

I -0,205

— 0,195

i ** -0,185

IS 0,344

2 +с,зз

0,345 -

3 +0,36

I ■-0,13

0,172 _

3 -0,165

1У 0.4СЭ

О а» +0,415

— 0,41

4 +0,4

ллуатоцаонных нагрузках, и разрушающих деформаций по моменту образования трещин, получаемых при испытаниях образцов металла в условиях жесткого нагружения. Уравнение (I) может быть использовано в

величинах, в качестве которых используются интенсивности циклических деформаций.

Для установления ресурса високонагруженных элементов ворот ишэза необходимо хромо данных о циклических упругоглзстических де-4>рмациях располагать данными о со^ротивлешш усталости конструкционных материалов ворот. В работе проведены испытания образцов конструкционных материалов с учетом разнородности свойств различных зон сварных соединений (рпс.1).

Располагая характеристиками сопротивления усталости и сопос-тлвдлч значения цинических де^орматгиЙ конструкции и разруиающлх дг,.<-0т1,,;}1тИ,;; конструкционного материала, была выполнена оценка дояго-т?''зч!!ости шссконэгцуглнчкх 'о.птг'оитоз ворот гогазэ, оказавшаяся для щпогаческях деЛот»«идеЯ порядка 0,3-0,45 ка уровко 8000-10000 циклов (глппгтрлмпга и сррд»ттэ значе'ял). Указанная долговечность при количеств? циклов гагрукення за одну навигацию порядка 4000 (канал ш.Москвы) к 8000 (Волго-Донской канал) соответствует сроку эксплуатации до появления повторно-статических трещин приблизительно I*2 и более навигаций. Указанное в первом приближении согласуется с эксплуатационными данными о долговености водонапорной обшивки.

Результаты экспериментов и расчетных оценок долговечности элементов водонапорной обшивки ворот ашоза показывают, что при принятой в практике конструкции и технологии изготовления не может быть обеспечен без промежуточных ремонтов ресурс по условиям сопротивления усталостному нагрулению.

Проведенная в рабс:е на основа результатов натурного тонзо-мотрпрованпя оценка малоциклового ресурса элементов ворот шлюза подтверждает возможность выполнения расчетов на основе дед:.ормацион-но-кинстпчоскпх критериев усталостно/ прочности, имеете о тем uccT<a;;i/;;:;a экспериментов на шдах перотах лвляотся практически !;сроал;;зус1лоп ь силу соломе;; трудоемкости требуется обоснование

виде :

(2)

Оценка производится в инвариантных к типу напряженного состояния

1,2,3 - кривые ыиклмалыих, срздних, максимальных значений долговечности конструкционных материалов:

4 - кривая долговечности с запасами прочности

'V "" 3- пе = 1,25

■А0° 3 6

ю<

о ШЬС ьстЗсп. & 09га. с л <бггд<Р о ХСИД

\

\ \

V XV у

ХЧл V 1 а/\

ГХ \ /

V ОЙ . ч \е Х^щ ^ /

СКУ

\ ч

1 » 1 1 1111 .1 111 ... 1 , { .1 ... 4

/О"

/О3

Рис.

ю"

ю5

У

ресурса' с шмсщыз гсшаанай;«эде^на*г алгагонксв а сзотвмстаувдшс расгетных процедур. ■ ' > ' г ■ * <

В,у'~рстве модельных элементов проводились млата¡ш ппаций, .. геометрически подобных натурным, с маоитабоы моделирования 1:2 и плоских образцов. Экспериментальная программа, выполненная'в настоящей работа' на моделях и образцах, дэиволиль сделать необходимую оценку и' экспериментально обосновать возмакнестъ нсиодззо-.'..'; вс.кия методика расчета на мглощшювую и иногошкловую усталость ' ', применительно к сварным соединениям указанных зите типов моделей ■ и. плоских образцов. " - ..■•';''

Тензометрирование моделей и образцов проводилось го методике, аналогичной с натурным тензоме.трирэванием обшивки.ворот.

Характер разрушний моделей г плоских образцов, в основном, 'соответствовал эксплуатационному характеру разрушений.

Значения геличин перемещений для моделой выбирали аналогичными измерениями е эксплуатационных условиях со снюЕопкем на иасштаб-ный коэффициент. Характерно, что для моделей значение максимальных деформаций бкло близко величинам на натурной конструкция прн соответствующих переизданиях, в то время как для плоских образцов по-, лучение соответствиях значений максимальных циклических деформаций требовало существенно больших перемещений (в 3,5 раза).

■ В голом, сопоставляя результаты экспериментальных исследований модельных элементов.и плоских консольных образцов, следует заключить, что моделирование условий дв&ордаровокия и разрушения водо-чапорной.обмшвет ворот шит бот:, выпасено с помощь» модальных элементов утань^гкпосо шешгаба и не реализует о: на плоских образ-'

Сопоставление значэьяй плтенаиваоотей •лакол.-ллы^х цшишчао-кых деформаций в максимально цагрукэшшх зонах конотруктизгшх ¿ле,-моптов о давшие по сопротивлению усталосг« основного конструкционною ч^торпала и .зол ого сварного соединения, показывает, что ' экспершдэнталыша то си по долговечности модельных элементов группируются в достаточно ,гзкой полосе разброса, но не совпадают с . кривой устидоеи магзриала (рис.2), прозодешюй по средним значениям соответствующих величин. Ранличие по деформациям достигает приблизительно двукратного.

Указанное мо-лст быть связано з порвув очередь с разрушающей способностью мэлобазшх течзоре моторов и гошсискистьв регистрировать максимальнее деформации в зоньх с высокими градиентами. Оценка разрешавшей способности прокеденг наы! для исследуэ&кх конструкций Ю"

Фрезерованием; 3. ф . - сварка зстнк; 4. А - сварка внахлест; 5. X - сварка внахлест, г.&рзый ремонт, усиление шва с яапорцей стороны снято фрезерованием; 6. О - сварка встык, первый рекокг, усиление шва с напорной стороны снято Фрезерованием; 7. А - сварка ьстск, первый ремонт; 8, ф. - сварка встык, первый ремонт, усиление шез снято фрезоровзнием; 3. - сварка внахлест, с оплавлением сварного ива о бязнэпорной стороны; 10. & - сварка внахлост, первый ремонт, с оораооисой озариого Ева фрезерованном. ; ■ .

юа

¡б'..

о

10" м ;

А° * Л * 0

* 0 *

• о- .

к ч а^з г

4 63Ю"

-1_I_1-Х.

6 V 2

* 6 г-

« а &

N

РиС. г. Г.;

3

путем выполнения серий расчетов численными методами на базе ЭВМ полей напряжений н деформаций для зон концентрации и сопоставлена их результатов с экспериментами.

Проведенное сравнение- экспериментальных данных с расчетными полями НДС показало, что деформации непосредственно в зоне концентрации отличаются от измеренных тензорезисторами на расстоянии 0,75-1,0 мм. от нее (как это реализовывалось в экспериментах) приблизительно в полтора-два раза. Результаты расчетов показывают значительную концентраций деформаций в окрестности сварного щва_ в 301 сопряжения валика с основным металлом.

Таким образом, с учетом необходимости увеличения измеренных тензорезисторами деформаций в 1,5+2 раза удается получить совпадение кривых усталости конструкционных материалов и конструктивных элементов (см.рис.2). Это является основанном для проведения расчета долговечности конструктивных элементов водонапорной обшивки ) основе методики оценки повторно-статичеокой прочности на базе деформационно-кинетических подходов к оценке прочности (уравнения I,

Проведенная в настоящей работе серия расчетов долговечности элементов водонапорной обизтки различных конструкционных исполнен! и экспериментальная проверка на моделях дали возможность уточнить ресурс конструкций, определешшй по данным тензометрированпя, и показывают, что их ресурс по числу циклов нагрукения является ограниченным и в условиях интенсификации работы шлюза оказывается необходимым, как упоминалось выше, проводить ремонтные работы практически ежегодно.

В настоящее время используются, в основном, при установке водонапорной обшивки конструктивные решения в виде сварных соедкш впахлэст (канал им.Мосты) к встык (Волго-Донской канал). .

При этом для стыковых соединений удается достичь ресурса порядка 10000*12000, а для нахлэсточных - 4500*5000 циклов повторен! нагрузок для эксплуатационных прогибов, которые получены в работе экспериментально на шлюзовых воротах Волго-Донского канала и гака; гм,Москвы. С учетом числа срабатываний (нагрунештй) за навигацию порядка 4000 (капал им.Ыосквч) и 80Û0 (Волго-Донской канал) достигается ресурс порядка 1+1,5'навигаций.

Названное делает актуальным подготовку и обоснование предложений по повышению ресурса лимитирующих долговечность шлюзовых ворот элементов водонапорной обивки.

Кеобходила разработка конструктивных и технологических ыоро-

жятий по сшжению уровня максимальных циклических напряжений и ¡формаций з конструкции, а также использование материала, типов заршх соэданений и методов ремонта элементов ворот шлюза, обеспе-гаающпх повышение характеристик сопротивления усталости материала конструкции.

Необходило подчеркнуть, что прежде всего следует рекомендовать ¡пользовать водонапорные обшивки, сваренные встык.

Ресурс водонапорной обшивки при сварке встык оказывается в раза вше по сравнению со случаем сварки внахлест, при которой фактерен высокий уровень концентрации напряжений в силу наличия >нцентраторов щелевого типа.

Вместе с тем, монет быть применен еще ряд способов повышения гсурса. К таким способам, преадо всего, следует отнести упрочнение ■арных соединений за счет пластического деформирования поверхности зоне сварки специальны!.! инструментом бойкового типа, обдувки >обью и др., а также апробированное з настоящей работе оплавление ¡арного соединения ацетилено-кислородным резаком. Металл поверх-)стных слсгв доводится до состояния плавления пламенем горючей ¡еси, в результате чего залечиваются поверхностные трощины, снизался концентрация напряжений от усиления и подреза сварного ива,' ¡пмаются остаточные напряжения от сварки и наводится благоприятное )ло сжигающих напряжений, а также улучшаются механические свойства ¡талла сварного соединения.

Провэргл эффективности технологии была выполнена па элементах )донапориои обшивки плюза й 30 Волго-Донского канала и шлюза й 8 шала им.ыосквы. Эксплуатация об^ивол, прошедших технологическую гаращпо оплавления сварных швов, показала увэ.шчение ресурса по завкению с необработанны:.::: азами, причем работоспособность копст-ш5ш сохранилась е течение 3+4 навигации (имеется акт внодронля).

Важнейшим вопросом является вопрос оптимизации технологии ре-онта после появления эксплуатационных усталостных трещин в зоне зарных соединоний водонапорной обшивки шлюзовых ворат. Выполненные I моделях шпации водонапорной обшивки исследования сопротивления зталости заваренных усталостных трещин показали необходимость вво-)ния в практику ремонтных работ ряда дополнительных операций.

Это презде всего разделка под сварку зоны трещины. Заварка )3 разделки трещины дает ресурс на уровне только порядка 500 шпс-зв для соединений внахлест и 1000 циклов - для стыковых соединен/'1 голь низкая долговечность объясняется непроваром и наличием щеле-

еого соединения при рассматриваемой технологии. . л ,•',. Следует рекомендовать способы заварке усталостных трещин методами, нсклпчзифши нецровар и возникновение щвлвЕых соединений.

• Последнее может быть достигнуто, в частности, применением механической разделки и строжки электросваркой под сварной шов с двух .■ сторон водонапорной обшивки, когда ресурс соединения мотет быть повъшэн в два раза, что составляет, однако, только порядка 0,25 навигации. . ' . ...

, Повышение ресурса ремонтных швов, как обосновано в работе, „ может быть обеспечено применением упрочняющих обработок и оплаз-- ' лениеы, кегда долговечность может бить доведена до значении, блпз-' ких ресурсу новых сварных соединений, упрочненных оплавлением.

Необходимо подчеркнуть, что методы упрочнения сварных соадипе кий на практике требуется реализовать лишь дял ограниченного количества шьой, рпсполсшшшл только в максимально ягаэдкэнкгх зонах водонапорной обшивки. Так. например, для илацин мо:;;по рокомегдова; обработку сварного соединения по большой стороно пластины на длину порядка 1/3 в средней частд шпации. Это позволяет существенно снизить трудоемкость таких операций при изготовлении новых конструки?:

При ремонте после образования усталооишх трещин разделку и упрочу следует проводить на .длину трещины с перэкрытием на . каждой из сторон на 20-25 мл.

Таким образом, при внедрении в'практику проектирования и эксплуатации шлюзов водных путей методов расчета, ресурса по критерия?, сопротивления повторно-статическим нагрузкам, использовании соотзс ствзлщьх типов сварных соединений, методов их упрочнения и ремонта удается поднять ресурс с едной-полутора навигаций до трех-четырех к белее. ••

, ' : ■ ' ОСНОВНЫЕ ЗОЛСШНКЯ И ВЫВОДИ

X, На основе расчетного и зкеперимепталыюго исследования НДС и ресурса водонапорной обшивки шлюзовых ворот и ее опорных конструкций установлено,, что разрушения конструкций е эксплуатационных - условиях ьыз.ивадася повторно-статическим действием нагрузок.

2. Выявлено, чтонакоплоние повреждений во время эксплуатащи • конструкции, происходит, как правиле, в зонах местной повышенной • ,' напряженности конструктивных' элементов, какими являются сварныэ средине ¡шт.

3. Выполнено тензометрирование натурных и модельных образцов лемантов водонапорной обшшш, проведен анализ НДС с использова-ием ЫКЭ в зонах сварных соединений, разработана методика оценки асурса по критериям сопротивления повторно-статическому нагруже-яю, определен уровень запасов прочности по числу циклов и дефор-ащшм, показаны возможности обоснования и продления ресурса водо-эпор.-оГ обшивки по результатам модельных испытаний.

4. На основе расчетного исследования ресурса проанализирована олговечность различных типов сварпш, соединений и даны рекомен-зции по усовершенствованию конструктивного технологического выпол-эния водонапорной обшивки ворот. Показано на примере высоконагру-энных шлюзовых ворот канала ил..Москвы (пгпз 8, сварные соединения цементов водонапорной обшивки внахлест) и Волго-Донского канала длюз й 30, сварные соедпнештя элементов водонапорной обшивки встык), го при существующем методе конструирования п производства элемента водонапорной обшивки может быть получен ресурс для обшивок с эхлесточнкми швами на уровне 4,5*5.103 циклов, а для стыковых варных соединениГ: - 10+12.103 циклов. При этом обеспечивается зботоспособность по напорной обшивке па уровне одной-полутора на-згаций с учетом числа шлюзований за эксплуатационный год на кана-

э им.Москвы порядка 4.Ю3, а Волго-Донском канале порядка 8.103.

5. В условиях ограниченности ресурса элементе водонапорной Зшпвки шлюзовых ворот особое значение приобретают вопросы восстановления поврежденных конструкций. В работе показано, что прак-яхующаяся з период экстренных летних ремонтов и е условиях подводах работ, заварка трепан без раздела под сваргй шов дает долго-гчность соединений внахлест на уровно оОЗ циклов, а соеда..енин' зтык па уровн- 1000 циклов.

Проведение разделки „зоны трепелы под сварной шоз позволяет зднять долговечность приблизительно в 2 раза, что составляет,од-ш^с учетом различной интенсивности, работы шлюзовых воро^ канала л.Москвы и Волго-Донского канала только порядка 0,25 от числа }грузок за навигацию.

6. В работе предложена и отработана эффективная технология трочняющей обработки сварных соединений элементов водонапорной

5шивки с испол¿зованием ацетилено-кислородногс оплавления, которая Зеспечпзает работоспособность конструкции в течение 3-4 навигаций а счет снижения геометрической концентрации напряжений и улучше-1е механических свойств материала зоны сварки.

• 7. По результатам выполненных расчетов,и Екоперкгептбв рэко- j мендуются для ноных конструкций водонапорной обиивки стыковые свар- .. " ные соединения, как обладание более высокой долговечностью (приб- 1! лзлтельно в 2 раза) по сравнений с гахдэсточнши соединениями. .'." .., j , 8. Разработанные мероприятия проверялись на шлезо У* 8 канала: 'Vj им.Моекви и внедрены на шлюзе.* 30 Волго-Донского канала им.Б.И.Ле- у: нина. Достигнуто пошгенив ресурса'новых апамантов водонапорной ■?►.;".■'■! обшивки и продление пэслеромонтног-о цоркода-работы восотановлешшх елементоз в соответствии с актом внедрения но менее, чем.до г

'навигаций, ■ • - ;*;

9. Результаты работы предлагаются для ьспальзованшгз-корма-" \ •;.■'. тивво-технической документации на проектирование и ¡эксплуатации „•••;': ■ 'шшзовых ворот гидрстохничеоках сооруяений. /'■: I

Основное содержание диссертации опуоликовано в елгдущзх \

работах: !

1. Аброспмоз В.Г. 11оБишо;ше ремонтопригодности эборудсваза-я трап- j

. спорных гидроиоорухеннЁ//Передовой опыт и новая техника. ■'' '■' ' j

Я 12, 19'??. С. . ' v

< к • I

2. ¿6po«a;W З.Г. Ремонт зубчатых открытых передач иеханкалов - " /

шлюза//Пэредовой'опыт и мозая техника. 'й I, I9SI. С. ' 1 : 1

3. Гусонксв'А.П., JtcraeB Ь.П., Абросимов В.Г. Проблема усталости'' .',. ' элементов шлюзовых ворот транспортных. гидротехнических coopyse-ний//Проблоыы прочности, ß 12, 1981. .С.9S--I04.

,4. Абросимов В.Г., Бандин О.Л. , ГУсенхов А.II. , Кигаев-В.П. Оценка •' уровня напряженности элементов шлюзовых ворот канала им.Москзы .' //Гидротехническое строительство., Энергоиздат. Ji 12, 1932.-

v. 5. Абросилов В.Г.;, Бандин О.Л., Гусенков А.П., Когаэв В.П. Оценка ■' •' ' долговечности при циклическом нагруаении элементов ворот шлюзоз ■какала тиМсеквы/УГидрстехнинеское строительство. Энергоатом' ' кздат. » II, £983. C.8-II.

... . ЙМАШ АН СССР. Бак. 38.Тираж 100 экз. Подписано в печать '■ 22.04.91. , :