Применение приварных шпилек для крепления полотна железнодорожных мостов

Abstract

Предложена новая конструкция крепления плит безбалластного мостового полотна к тавровым балкам железнодорожных мостов, которая предусматривает замену резьбовых шпилек на приварные. Дугоконтактная сварка позволяет размещать шпильки непосредственно над вертикальной стенкой тавровой балки, что не приводит к угловой деформации верхнего пояса балки, характерной при использовании резьбовых шпилек. Целью настоящей работы являлась оценка возможности применения приварных шпилек для крепления плит безбалластного мостового полотна при строительстве и ремонте железнодорожных мостов. Для этого на модельных образцах были проведены испытания на усталость сварных соединений шпильки с верхним поясом тавровой балки из наиболее применяемых сталей Ст3сп и 09Г2С при различных размахах нагружения, которые реализуются в предварительно затянутой шпильке усилием 6 тс, во время прохождения подвижного состава. Установлено, что циклическая долговечность таких соединений превышает 5·10⁶ циклов перемен напряжений при размахах нагружения ΔP ≤ 3 тс. Численным моделированием показано, что при применении в качестве прокладочного слоя между плитой безбалластного мостового полотна и тавровой балкой дубовой доски и резиновой полосы циклическая долговечность приварной шпильки не менее 5·10⁶ циклов перемен напряжений, поскольку размах нагружения превышает ΔP = 3 тс. Однако использование в качестве прокладочного слоя быстротвердеющих безусадочных смесей (монолитного бетона) позволяет снизить размах нагружения до ΔP = 1 тс, что гарантированно обеспечивает долговечность приварной шпильки не менее 5·10⁶ циклов перемен напряжений.

Proposed is a new structure of fastening of slabs of ballast-free bridge deck to T-girders of railway bridges, which provides for change of thread studs to welded ones. Arc-contact welding allows for stud positioning directly over vertical wall of T-girder that does not result to angular deformation of girder upper flange typical in application of thread studs. Aim of present work was evaluation of possibility of application of welded studs for fastening of slabs of ballast-free bridge deck in construction and repair of railway bridges. For that, fatigue tests of welded joints of stud to upper flange of girder from the most wide-spread steels St3sp (killed) and 09G2S were carried out at different ranges of loading, which are realized in stud preliminary tightened with 6 tf force during rolling stock movement. It is determined that cyclic life of such joints exceeds 5x10⁶ cycles of stress alternation at loading range DP Г 3 tf. Numerical simulation showed that application of oak board and rubber band as spacing layer between slab of ballast-free bridge deck provides for cyclic life of welded stud not less than 5x10⁶ cycles of stress alternation, since loading range exceeds DP = 3 tf. However, application of fast hardening nonshrinking mixtures (cast-in-place concrete) as spacing layer allows reducing range of loading to DP = 1 tf, that guarantees welded stud life not less than 5x10⁶ cycles of stress alternation.