Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные методы повышения долговечности подкрановых конструкций 12
1.1. Усталостные разрушения в подкрановых конструкциях 13
1.2. Анализ конструктивных форм нижнего пояса подкраново- подстропильных ферм с учетом их долговечности 15
1.2.1. Схемы подкрановых конструкций и сечения элементов 17
1.3. Особенности работы подкраново-подстропильных ферм 22
1.4. Пути повышения долговечности нижнего пояса подкраново-подстропильных конструкций 26
1.5. Тенденции развития подкрановых конструкций 27
1.6. Цель изадачи исследования 34
Глава 2. Повышение технологичности и работоспособности подкрановых конструкций за счет перехода к рельсобалочным конструкциям 36
2.1. Рельсобалочная конструкция с двумя арочными трехглавыми рельсами 36
2.1.1. Особенности методики расчета рельсобалочной конструкции 40
2.2. Сортамент эффективных эллиптических профилей . 44
2.3. Трубчатые, овальные в сечении рельсобалочные конструкции для среднего ряда колонн 48
2.3.1. Рельсобалочная конструкция трубчатого составного сечения 48
2.3.2. Рельсобалочный блок конструкций 51
Выводы по главе 2 55
Глава 3. Подкрановые конструкции для пролетов 30... 36м 56
3.1. Особенности подкрановых конструкций, перекрывающих пролеты до 30. 36 м 56
3.2. Подкраново-подстропильные фермы и их недостатки 57
3.2.1. Характерные усталостные трещины в подкраново-подстропильных фермах 58
3.3. Моделирование силового сопротивления подкрановой конструкции подвижными воздействиями, бегущими вслед за колесами кранов 61
3.3.1. Методика расчета подкраново-подстропильной конструкции овальной в сечении 69
3.4. Подкраново-подстропильная балка с нижним поясом из симметричной пары рельсобалочных конструкций 70
3.5. Повышение выносливости подкрановых конструкций 75
Выводы по главе 3 77
Глава 4. Экспериментальное исследование работы подкрановой конструкции от воздействия подвижных сосредоточенных горизонтальной и вертикальной сил и крутящих моментов 78
4.1. Цель и задачи экспериментального исследования 78
4.2. Стенд для испытаний рельсобалочной конструкции на выносливость 78
4.3. Экспериментальные модели рельсобалочных конструкций . 83
4.4. Испытание рельсобалочных конструкций на выносливость . 86
4.4.1. Методика испытаний рельсобалочных конструкций на выносливость 86
4.4.2. Результаты испытаний рельсобалочной конструкции на выносливость 86
Выводы по главе 4 105
Глава 5. Эффективные способы восстановления проектного положения и повышения выносливости подкрановых конструкций 106
5.1. Увеличение работоспособности за счет рихтовки 106
5.1.1. Рихтовка разрезных подкрановых балок 106
5.1.2. Рихтовка каркаса здания при помощи фундамента макрорегулятора 109
5.2. Соединение рельсов с трубчатым поясом подкраново-подстропильной балки 114
5.3. Узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой 118
5.4. Мостовые краны 121
5.5. Управление динамическими воздействиями посредством изменения конструкции кранов 124
5.6. Основы экономики стальных подкрановых конструкций 128
5.6.1. Мероприятия по снижению стоимости стальных подкрановых конструкций 130
Выводы по главе 5 136
Основные результаты и выводы 137
Литература
- Схемы подкрановых конструкций и сечения элементов
- Особенности методики расчета рельсобалочной конструкции
- Моделирование силового сопротивления подкрановой конструкции подвижными воздействиями, бегущими вслед за колесами кранов
- Испытание рельсобалочных конструкций на выносливость
Введение к работе
Актуальность. Рост экономики и ужесточение требований по безопасности производственного процесса, а также надежности и экономичности конструкций каркаса, неразрывно связано с техническим перевооружением действующих промышленных предприятий.
Проблема усложняется еще и тем, что техническое перевооружение предприятий, приводящее к увеличению выпуска продукции, как правило, вызывает ужесточение режима работы кранов и повышение их грузоподъемности. Результатом этого будет снижение долговечности подкрановых конструкций. Долговечность подкрановых конструкций во много раз ниже, чем других элементов каркаса здания и не превышает 5 — 10 лет. В цехах с тяжелым режимом работы кранов (7К...8К) усталостные трещины могут возникнуть через 1 - 3 года эксплуатации (0,7...0,8 млн. циклов).
Усталостные разрушения вызваны подвижными, циклическими воздействиями от колес крана. Выносливость зависит от числа циклов и величины подвижных динамических воздействий Р, Т и Мкр от колес мостовых кранов.
В Пензенском ГУАС с 1971 г. работает лаборатория выносливости, в которой проводятся усталостные испытания подкрановых балок под руководством основателя лаборатории - д.т.н., проф. Нежданова К.К.
Испытание крупномасштабных моделей подкрановых конструкций на специально разработанном стенде позволяет учитывать совместное действие местного сжатия и кручения. К несомненным достоинствам также следует отнести учет эффективного коэффициента концентрации напряжений при определении эквивалентных касательных напряжений, что позволяет объяснить возникновение различных типов трещин (как в верхней зоне стенки, так и в местах вырезов ребер).
К настоящему времени создано значительное количество технических решений, направленных на повышение ресурса работы элементов системы кран -подкрановый путь. Многие из них зарегистрированы как изобретения.
Следует выделить два основных пути повышения выносливости подкрановых конструкций:
-
разработка конструктивной формы подкрановой конструкции с увеличенным ресурсом эксплуатации;
-
увеличение ресурса подкрановых конструкций, находящихся в эксплуатации, и разработка способов восстановления их работоспособности в условиях действующего производства без остановки технологического процесса.
Нужно отметить, что эти задачи не следует противопоставлять друг другу, они являются разными путями решения одной задачи. Кроме того, основой их успешного развития является глубокое изучение действительной работы подкрановых балок и совершенствование на этой основе надежной методики расчета подкрановых конструкций на выносливость.
Цель данной работы - повышение выносливости замкнутых профилей подкрановых конструкций, разработка подкрановых балок и подкраново-подстропнльных конструкций, применяемых при модернизации существующих
подкраново-подстропильных ферм.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
разработать сортамент эллиптических трубчатых профилей;
изготовить модели рельсобалочных конструкций и провести их усталостные испытания на подвижные воздействия от колес кранов;
установить возможность изготовления подкрановых конструкций из прокатных элементов и добиться повышения их работоспособности;
уточнить методику расчета рельсобалочных конструкций эллиптического профиля на выносливость;
установить экономический эффект предлагаемых конструкций и сравнить их с существующими подкрановыми балками и подкраново-подстропильными фермами.
Автор защищает:
закономерности изменения условий образования трещин в зависимости от цикличности воздействий колес мостовых кранов на подкрановую конструкцию и предложения по расчету на выносливость;
новый подход, позволяющий рационально распределить материал по сечению подкрановой конструкции;
сортамент эллиптических трубчатых профилей;
рельсобалочные конструкции, в которых рельс является усиливающим элементом сечения балки и составляет с ней единое целое;
профиль сечения подкраново-подстропильной конструкции, не повреждаемый усталостными трещинами и обладающий амортизирующими свойствами;
результаты экспериментальных исследований выносливости моделей рельсобалочных конструкций;
способы повышения и восстановления работоспособности подкрановых конструкций.
Научную новизну работы составляют:
сортамент эллиптических трубчатых профилей;
рельсобалочные и подкраново-подстропильные конструкции, обладающие высокой выносливостью и пониженной материалоемкостью;
экспериментальные линии влияния всех компонентов, полностью описывающих напряженное состояние рельсобалочной конструкции замкнутого сечения при имитации воздействий колес мостовых восьмиколесных кранов;
способы повышения и восстановления работоспособности подкрановых конструкций.
Практическое значение диссертационной работы заключается в повышении долговечности подкрановой конструкции по сравнению с существующими в 10 и более раз, снижении материалоемкости, повышении технологичности изготовления, монтажа и ремонтопригодности, разработке оригинальных методов расчета предложенных конструкций.
Практическая значимость диссертационной работы возрастает в связи с тем, что предлагаемые конструкции значительно повышают выносливость с одно-
временным снижением материшіоемкости до 25 %. Кроме этого предлагаются варианты рихтовок рельсовых путей и восстановления рабочего положения каркаса в цехах без остановки производственного процесса. Рихтовка выполняется механизировано, что ведет к снижению трудоемкости и значительно продлевает срок службы подкрановых конструкций.
Личный вклад соискателя. Приведенные в диссертационной работе результаты исследований получены соискателем самостоятельно. Личный вклад состоит в следующем:
предложен новый подход, позволяющий рационально распределить материал по сечению подкрановой конструкции;
экспериментальные исследования работы рельсобалочных конструкций замкнутого сечения при имитации воздействий мостовых четырехколесных кранов;
статистическая обработка информации, полученной при проведении испытаний, и разработка сортамента эллиптических трубчатых профилей;
систематизация и научный анализ полученных данных.
Внедрение результатов. Практическая реализация результатов осуществлена в рамках программы сотрудничества между Министерством образования и Федеральной службой специального строительства при разработке эффективных рельсовых конструкций для цехов черной и цветной металлургии с интенсивной эксплуатацией. По материалам работы осуществлена рихтовка подкрановых балок на предприятиях ОАО "Пензенская генерирующая компания" и ОАО "Пензкомпрессормаш"; предложенные профили использовались в работе ООО "Пензастройсервис" (экономический эффект составил 115,0 тыс. рублей); материалы работы используются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных работ, а также при чтении курса по металлическим конструкциям и спецсооружениям.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и представлены на научно-технических конференциях международного и регионального уровня в г. Пензе, 2002 — 2006 гг., а также опубликованы в центральной печати.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано восемь печатных работ.
Работа выполнена в рамках межвузовской научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» подпрограмма «Архитектура и строительство» в соответствии с НИР 3.1.19. «Развитие теории эффективных рельсовых конструкций для цехов черной и цветной металлургии при интенсивной эксплуатации» (шифр 67.11.35) под руководством д.т.н., профессора, засл. изобр. России К.К. Нежданова.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 108 наименований и 9 приложений. Полный объем диссертации 187 страниц, включая 9 таблиц, 68 рисунков.
Схемы подкрановых конструкций и сечения элементов
Разрушения в балках возникают от усталости в подрельсовой зоне. Усталостные разрушения вызывают подвижные, циклические воздействия от колес крана. Выносливость зависит от числа циклов нагружений и величины воздействий Р, Тіл. Мкр от колес мостовых кранов. Несмотря на это, в настоящее время расчету на выносливость уделяется мало внимания.
Усталостное разрушение происходит вследствие накопления дислокаций при каждом загружении и концентрации их около стыков зерен с последующим скоплением в большие группы, что способствует разрыхлению металла в этом месте и, наконец, образованию трещины, которая, развиваясь, приводит к зарождению усталостной трещины.
При каждом нагружений деформации в поврежденном месте нарастают. Линии разгрузки не совпадают с линиями нагрузки, образуя петли гистерезиса [8, см. рис. 2.22, в, г]. Площадь петли характеризует энергию, затраченную при каждом цикле нагрузки на образование новых несовершенств в атомной структуре и дислокаций. В начале образования усталостной трещины металл в этом месте как бы перетирается, образуя, гладкие истертые поверхности, затем трещина быстро развивается и происходит разрыв изделия без перетирания. Таким образом, поверхность излома при усталостном разрушении имеет две характерные области - гладкую истертую при образовании усталостной трещины и зернистую при окончательном отрыве [8, рис. 2.24].
Помимо числа циклов загружения выносливость зависит от вида на-гружения. Вид нагружений характеризуется коэффициентом асимметрии р = tmiiAmax по касательным напряжениям.
В нашем случае сильнейшее влияние на предел выносливости оказывает концентрация напряжений; достаточно в полосе просверлить отверстие, как предел выносливости заметно снижается [8, рис. 2.26, кривая 3]. Особенно резко снижается предел выносливости при большем значении коэффициента концентрации, например, около начала флангового шва, где предел выносливости снижается при р = -1 до 40 МПа [8, рис. 2.26, кривая 7].
Мы рассматриваем возникновение усталостных трещин при числе циклов нагружения от 2-106до 4-Ю6 [98].
Повысить выносливость конструкции можно рядом основных мероприятий: 1) уменьшение локальных напряжений возникающих при прохождении колес крана, амортизация; 2) в конструкциях со значительной концентрацией напряжений: - сглаживанием силового потока, переходя от конструкций с резкой концентрацией напряжений к конструкциям с более мягкой концентрацией; - снижением концентрации напряжений обработкой, например зачисткой поверхности сварного шва в стыковом соединении абразивным кругом или фрезой; отводом силового потока от места острой концентрации; предварительной обработкой сварного шва конструкции, например обкаткой швов роликами, или переходом к другим видам соединения; - созданием благоприятных внутренних напряжений, например, локальным нагревом около мест концентрации напряжений с целью создания напряжений сжатия в местах концентрации; - созданием остаточных напряжений сжатия и на поверхности конструкции, например за счет дробеструйной обработкой; 3) в конструкциях, где нет концентрации напряжений или она мала, возможен переход от малоуглеродистых сталей и к легированным сталям, например марганцем. 1.2. Анализ конструктивных форм нижнего пояса подкраново-подстропильных ферм с учетом их долговечности
К настоящему времени создано значительное количество технических решений, направленных на повышение ресурса работы элементов системы кран - подкрановый путь. Многие из них зарегистрированы как изобретения. В настоящей работе проведена классификация известных технических решений, имеющая целью: - выявить основные тенденции развития рассматриваемой технической системы; - вскрыть неиспользованные резервы совершенствования конструкций; Повышение степени динамичности есть общая тенденция развития технических систем, характеризующая направление совершенствования.
Классификационный ряд с повышенной долговечностью образуют решения, главной чертой которых является повышенная жесткость верхнего пояса на кручение. Данные решения представляют собой одну из первых попыток улучшить конструктивную форму балки с целью избежания усталостных трещин в верхней зоне стенки.
Внедрение соединений на болтах с гарантированным натягом и полых заклепках с замыкающим сердечником [60] исключающих сдвиг, открыло много новых возможностей для создания надежных конструкций в условиях циклического нагружения.
Классификационный ряд с повышенной долговечностью образуют решения подкрановых балок, главной чертой которых является повышенная податливость в вертикальном направлении. Это достигается увеличением длины распределения локальных напряжений от колес кранов и, как следствие, их уменьшением максимального значения. Наиболее последовательно эта идея разрабатывается в работе Нежданова К.К. [9, 58]. Оценивая общие тенденции развития конструктивной формы подкрановых путей необходимо выделить два основных направления:
Значительное повышение ресурса верхней зоны стенки подкрановых балок достигается применением прокатных профилей и соединений на болтах с гарантированным натягом и полых заклепках с замыкающим сердечником [60].
Особенности методики расчета рельсобалочной конструкции
Момент инерции при кручении и радиусы инерции эллиптического трубчатого профиля записываем в соответствии со справочником по сопротивлению материалов.
По полученным математическим зависимостям составлен сортамент эллиптических трубчатых профилей (прил. 5). Из этого сортамента видно, момент инерции профиля в 2 раза больше, чем у двутавра, а момент инерции на кручение профиля в 200 раз больше чем у двутавра (прил. 6).
Из этого следует, что эллиптические трубчатые профили найдут широкое применение в подкрановых конструкциях, для перекрытия больших пролетов, при замене решетчатых конструкций промышленных и гражданских зданий.
Особенность этих профилей - отсутствие концентраторов напряжений и амортизирующая способность профиля за счет своей формы сечения. 2.3. Трубчатые, овальные в сечении рельсобалочные конструкции для среднего ряда колонн
Рельсобалочная конструкция трубчатого составного сечения Эллиптический трубчатый профиль может быть получен непосредственно при прокате трубы или обжатия готовой трубы и получения эллиптического профиля. Для таких конструкций автором разработан сортамент новых эффективных эллиптических профилей (прил. 5).
Разработаны решения рельсобалочных конструкций трубчатого сечения, позволяющие значительно повысить долговечность и снизить их материалоемкость [93].
Такие конструкции могут быть смонтированы в крайних рядах мартеновского цеха при косых железнодорожных въездах.
Оно состоит из трехглавых арочных рельсов 1 верхнего и нижнего. Каждый из них имеет центральную главу а, воспринимающую вертикальную силу Р от основного колеса 2 крана и две боковые главы Ъ, воспринимающие горизонтальные силы Т от направляющих роликов 3 крана. Центральная глава а размещена в замке арки. Ветви арки с опираются на пяты d и соединены затяжкой е из листа по всей длине рельса 1, образуя замкнутое сечение, отлично работающее на кручение.
Пяты d верхнего и нижнего трехглавых арочных рельсов 1 соединены друг с другом посредством швеллеров 4 с выпуклой стенкой, причем полки/швеллеров 4 и выпуклость стенки ориентированы наружу. Соединения пят d трехглавых арочных рельсов 1 и полок/швеллеров 4 выполнены посредством шпилек 5 или полых заклепок. Овальные отверстия в пятах трехглавых арочных при прокате с определенным шагом и ориентированы большим размером вдоль. Швеллеры 4 изготавливают на листогибочном станке. Кривизна стенки каждого из швеллеров 4 придается на вальцовочном станке и значительно повышает ее устойчивость. Вся конструкция соединена в единое целое посредством фрикционных шпилек или полых заклепок с сердечником (рис. 2.5).
Рельсобалочная конструкция предназначена для восприятия подвижных динамических воздействий от колес мостовых кранов. Вертикальная сила Р передается по вертикальной оси симметрии Y на главную главу а, а горизонтальная сила Т передается от направляющих роликов крана на одну из боковых глав Ь трехглавого арочного рельса.
Рельсобалочная конструкция выполнена трубчатой и имеет замкнутый контур сечения, очерчен-Рис. 2.5. Соединение ньш по эллипсу или параболе. Концентрация на листов заклепками ПрЯжений в узлах и сопряжениях минимальна, то с внедряемыми сердечниками есть около единицы. Конструкция обладает амортизирующими свойствами из-за кривизны поверхности, поэтому все динамические воздействия сглаживаются. Затяжка е воспринимает распор от трехглавого арочного рельса 1 и одновременно выполняет функции тормозной балки.
Рельсобалочная конструкция рассчитывается также как подкрановая балка. Для выявления эффективности произведено сравнение новой рель-собалочной конструкции с подкрановой балкой, рассчитанной в учебнике проф. К.К. Муханова [45, с. 254] под краны тяжелого режима работы грузоподъемностью Q = 50/10 т (табл. 2.2).
Экономия материала составляет 28%. Трубчатая форма сечения рельсобалочной конструкции обеспечила увеличение момента инерции при кручении по сравнению с аналогом в 1550 раз, качественно изменяя ее работу. Таблица 2.2 Сравнение материалоемкости аналога и рельсобалочной конструкции
Повысить выносливость подкрановых конструкций можно путем изменения конструкции рельсов и формы сечения повреждаемой зоны подкрановых балок. В этой зоне сосредоточены недопустимо высокие (до четырех единиц) концентраторы напряжений от пересечения трех швов у верхнего конца опорного ребра в поясном шве при непроварах и у верхних концов швов промежуточных ребер. Известно, что трубчатые подкрановые конструкции отлично работают при динамических подвижных нагрузках [62, 65] и имеются патенты на трубчатые подкрановые конструкции [35, 71] и на специальные рельсы для них [84, 73]. Возможно использования стальных труб в качестве подкрановых балок [78]. Для этого цилиндрическую трубу разогревают до температуры 600...650 С, затем прокатывают обжимая её валками с четырёх сторон, деформируют цилиндрическое сечение в эллиптический профиль, причём его относительную высоту п = — определяют из кубического уравнения
На подкрановой балке (рис. 2.6) 2 седловидно размещены сверху и снизу арочные трехглавые рельсы 3. На центральную главу рельса передаются импульсы от силы Р от основных колес 4 крана, а на одну из боковых глав передаются горизонтальные импульсы Т от направляющих роликов 5 крана (транспортного средства).
Арочные трехглавые рельсы находятся в самых напряженных зонах эллиптического сечения при изгибе подкрановой балки 2 в вертикальной плоскости. Эти рельсы 3 соединены с подкрановой балкой 1 посредством шпилек-затяжек 6.
Шпильки-затяжки затянуты с гарантированным натягом и дополнительно напрягаются при нахождении колеса 4 над шпилькой-затяжкой. В зоне контакта трехглавого арочного рельса 3 с подкрановой балкой 2 развиваются силы трения, удерживающие упомянутый рельс от проскальзывания по подкрановой балке.
Моделирование силового сопротивления подкрановой конструкции подвижными воздействиями, бегущими вслед за колесами кранов
Предлагаем более прогрессивные методы рихтовки балок на колоннах и каркаса здания при помощи ряда новых конструктивных решений [81].
Мы отказываемся от рихтовки рельса непосредственно на подкрановых балках, для этого рельсы устанавливают соосно с минимальным эксцентриситетом, а рихтовка осуществляется за счет смещения самих балок. Такую рихтовку невозможно выполнить на производстве при помощи кранов из-за размещенного оборудования.
Для рихтовки применены домкраты со специально разработанными приспособлениями. Работы по рихтовке выполняются поэтапно. Удаляют верхние болты, соединяющие опорные ребра балок между собой. Удаляют прокладку между ребер и вставляют в зазор между ребер рычаг с отверстиями и торцевым фланцем. Вставляют вместо одного из вынутых болтов палец, пропустив его сквозь отверстие в рычаге. Устанавливают со стороны цеха два парных опорных уголка с отверстиями в полке, соединяют шарнирно выпущенный конец рычага и верхние концы опорных уголков. Упирают нижние торцы опорных уголков в плиту консоли колонны. Заменяют анкерные болты балки, крепящие подкрановую балку к плите колонны, на более длинные с учетом необходимой величины А. Устанавливают на плите колонны упор, ограничивающий поперечное перемещение опорных ребер при поддомкрачивании. Устанавливают на консоль между подкрановой балкой и верхней частью колонны гидродомкрат, поддомкрачивают две подкрановые балки совместно, уперев поршень домкрата в рычаг с силой F и поднимая балки с силой 2F до упора гаек анкерных болтов в плиту колонны. Подкладывают под торцы опорных ребер подкладки, контрят анкерные болты, крепят фланец рычага к колонне регулирующими шпильками и эксплуатируют отрихтованный подкрановый путь.
Между опорных ребер а имеется зазор 20...25 мм. В этот зазор плотно вставлены прокладки. Верхние болты в снимают и верхнюю прокладку убирают. В зазор между опорными ребрами а вводят рычаг 4 с фланцем 5. В рычаге заранее просверлены отверстия. Один из вынутых болтов в заменяют пальцем 6, пропуская его сквозь отверстие в середине длины рычага 4. Рычаг 4 выходит наружу консольно на 100... 150 мм. Рычаг 4 соединен шарнирно с симметрично размещенными относительно него опорными уголками 11 посредством болта 10, пропущенного сквозь полки уголков 11 и рычаг 4. Уголки 11 соединены друг с другом внизу болтом 10. Между подкрановой балкой 1 и верхней частью колонны 3 на плиту 8 консоли, устанавливают гидродомкрат 7. Упирают его поршень в рычаг 4 снизу. К плите 8 консоли прикрепляют упор 9. Если одновременно необходима поперечная рихтовка балок, то упор 9 закрепляют с соответствующим зазором 8, позволяющим опорным ребрам переместиться в поперечном направлении.
Данный способ рихтовки имеет ряд преимуществ над существующими методами, а именно: происходит снижение трудоемкости за счет механизации процесса рихтовки, а главное рихтовка происходит без остановки производственного процесса.
Однако данный метод имеет несколько недостатков, происходит ограничения производственного процесса из-за необходимости уменьшения скорости крана при прохождении в районе проведения работ. Кроме того работы выполняют на высоте, что связано с определенными сложностями.
В настоящее время рихтовка сложна и трудоемка. Удобно проводить рихтовку каркаса здания, так как одна рихтовка балок может привести к тому, что после рихтовки на нужную отметку верх кран будет находиться в опасной близости от ригеля или задевать его.
Предлагаем новый способ рихтовки каркаса здания путем обеспечения впрессовывания грунтонасосном в сопло, размещенное в теле фундамента и расширяющееся к его подошве, достаточно жесткой грунтовой смеси, обеспечивающей выдавливание и выдергивание фундамента из грунтового основания вверх на заданную величину [79].
Грунтонасос для импульсного впрессовывания пластифицированного грунта в полости фундамента содержит импульсный домкрат и бункеры для пластифицированного грунта и пластификатора. Импульсный домкрат установлен над соплом, расширяющимся книзу, и снабжен снизу фланцем с консольными выступами сверху и входными отверстиями с боков. На консольные выступы сверху оперты пружины, упирающиеся внизу в консольные выступы, соединенные с корпусом импульсного домкрата. При этом поршень импульсного домкрата упирается снизу в опорную балку по ее центру. Концы опорной балки соединены тягами, проходящими сквозь консольные выступы корпуса импульсного домкрата, сквозь пружины, сквозь консольные выступы сопла и соединены с последними, а боковые отверстия сопла соединены трубопроводами с бункером для пластифицированного грунта и бункером для пластификатора. На рис. 5.2 показан грунтонасос для импульсного вспрессовывания пластифицированного грунта в полости и трубчатые сваи; на рис. 5.3 -вид А-А.
Испытание рельсобалочных конструкций на выносливость
В начале выполним расчет одной двутавровой подкрановой балки не связанной с параллельной подкрановой балкой в единое целое.
Пролёт крана 27 м, наибольшее нормативное давление колеса крана Р„= 9100 гН, масса крана по ГОСТ 20278-81 G = 620 т. Крановый рельс типа КР140 ГОСТ 4121-62. Схема кранового поезда из двух сближенных кранов Q= 500/100/20 т показана на рис. П.З. Масса главной тележки крана 210 т, вспомогательной тележки - 40 т.
Находим место приложения равнодействующей силы R = T,P (центр тяжести) от колес крана, заходящих на балку, взяв сумму статических моментов относительно удобной точки. Центр тяжести находится на расстоянии 5,357 м от точки «О». Сила, ближайшая к равнодействующей R - критическая, находится на расстоянии а = 0,228 м от центра тяжести рис. П.5, П.6.
Максимальная поперечная сила на опоре определяется по линии влияния. Наиболее сближенные колёса расположим около опоры, при этом одно колесо должно находиться строго над опорой (рис. П.4).
При таком условии на рельсобалочном блоке конструкции размещается восемь колес от крана на каждой из подкрановых балок. Максимальная поперечная сила равна опорной реакции балки над опорой:
Определение максимального изгибающего момента М и поперечной силы Q в двутавровой подкрановой балке
Положение кранов на рельсобалочном блоке конструкции для определения максимального изгибающего момента находится по правилу Винклера.
Для начала определяется число колёс от двух сближенных кранов, помещающихся в одном пролете. Выполнением рисунка в масштабе, устанавливаем, что на рельсобалочном блоке длиной 12 м помещается максимум восемь колес (либо четыре от одного крана и четыре колеса от второго крана, либо восемь колес от одного крана). 500 , 19 500 f
Наиболее сближенные колеса, а, следовательно, и наибольшее воздействие сил на балку приходится от одного крана, отсюда следует, что для определения максимального изгибающего момента по правилу Винклера в данном случае необходимо учитывать воздействие на балку одного крана и коэффициент сочетания будет равен единице.
Проверка на изгиб одной балки ст = 12243937/61596,3 = 198,8 0,9-230 = = 207 МПа. Прочность на изгиб каждой из балок достаточна. Сечение из двух двутавров скомпоновано. Заменяем каждый из двутавров овальный в сечении рельсобалочной конструкцией с арочными рельсами сверху и снизу сечения. Овальный в сечении профиль, образованный из двух зеркальных арок имеет максимальный момент сопротивления при отношении большей оси к меньшей равном трем
Следовательно, объединение конструкций позволяет экономить от 20 до 30% металла. Несимметричное (одностороннее) загружение для новой конструкции не опасно, так как момент инерции при кручении рельсобалочного блока велик (примерно в 1880 раз больше чем у, например, у обычного двутавра) и поэтому приложение 50%) нагрузки (от двух кранов) с эксцентриситетом для новой конструкции не ощутимо.
Эффект достигнут из-за следующего: - уменьшена материалоемкость пары рельсобалочных конструкций на 20...30% по сравнению с материалоемкостью единичной рельсобалочной конструкции; - работа пары рельсобалочных конструкций переведена в зону так называемой "неограниченной долговечности" и появление усталостных трещин в качественном материале подкрановых балок без дефектов и повреждений невозможно в течение всего срока эксплуатации, то есть 40.. .50 лет.
Необходимо выполнить рихтовку рельсовых путей на Пензенском компрессорном заводе в литейном цехе. Длина данного пролета 1&/и, мостовые краны грузоподъемностью Q = 10 т подкрановые балки стальные, разрезные длиной по Юм. Рихтовка каркаса посредством рихтовки фундаментов совместно с колоннами затруднена, так как по этому ряду колонн выполнена кирпичная стена, и стальные колонны вмурованы в стену. Масса подкрановых балок около 5 т. На отдельных участках пути имеются тормозные балки.
Так как масса подкрановых балок около 5 т достаточно автомобильного домкрата грузоподъемностью 2,5...5 т. Высота сечения подкрановых балок равна 1,2 м. Опорные ребра соединены друг с другом шестью болтами М20 установленными в отверстия 0 23 мм. Анкерные болты М24. Опорные ребра шириной 250 мм.
На данной колонне необходимо выполнить вертикальное поддомкрачивание на величину А = 120 мм и горизонтальное перемещение к колонне на 8 = 25 мм (рис. 5.1). Так как горизонтальное перемещение будет к колонне, то упор 9 ставим с зазором 8 = 25 мм со стороны колонны и для пальца 6 используем левое верхнее отверстие 0 23 мм. Диаметр пальца назначаем 0 22 мм из стали Ст35 с термообработкой. Палец с одной стороны заострен. Длина пальца /„ = 200 мм (с запасом, чтобы не ставить шплинты). До верхнего ряда отверстий от плиты 600 мм.
