Вопросы проектирования и надежности транспортных весов.


Техническая литература

ЗАО КЕМЕК ИНЖИНИРИНГ. В.Г. Решетников,

заслуженный мостостроитель РФ, О.В. Шубин, к.т.н.


Доклад посвящен особенностям проектирования «мостовых» транспортных весов и вопросам обеспечения их надежной и безопасной эксплуатации.

Специфика эксплуатации весов, пролетных и мостовых конструкций в России связана с эксплуатацией в районах с низкими зимними температурами и в районах с широким температурным диапазоном в летнее и зимнее время.
Конструктивно «мостовые» весы относятся к пролетным строениям работающих в условиях динамического нагружения.

Рис.1

Расчет подобных конструкций производится на «наихудшую» нагрузку создаваемому осями (колесами) транспортных средств (ТС) подлежащих взвешиванию на весах, методика расчета аналогична расчету балок, пролетных балочных или ортотропных мостов и за основу берутся максимально допустимые нагрузки на оси ТС.

Для нормальной эксплуатации автомобильных дорог и мостов законодательно ограничивают максимально допустимую нагрузку на ось и группу осей ТС. Эти законодательные ограничения приблизительно одинаковы в разных странах.
В России, Европе и США максимальная нагрузка на одиночную ось ТС проезжающего по федеральным дорогам ограничена 10 т.
Допустимая нагрузка на группу осей, зависит от расстояния между осями и количеством осей в группе, и, обычно приводится в виде таблицы.


Эти табличные данные хорошо аппроксимируются следующей формулой:

Wmax = r x [ 0,75 x L x N /(N-1) + 2,75 x N + 8,2] (1)
где
Wmax – максимально допустимая нагрузка на группу осей, т
r - коэффициент запаса или конструктивный коэффициент грузоприемной платформы,
L - расстояние между крайними осями в группе, м
N - количество осей в группе (>= 2).

Рис.2


r = CLC/15 (2), где CLC – максимально допустимая сосредоточенная нагрузка, на которую рассчитана конструкция весов, т. r – является техническим параметром, характеризующим несущую способность грузоприемной платформы весов.

Формула (1) является модификацией федеральной формулы максимально допустимых нагрузок на дороги и мосты, законодательно принятой в США.
Формула (1) официально принята ассоциацией весостроителей США и включена в нормативные документы NIST H-44.
В РФ расчетные нагрузки берутся в соответствии с требования СНиП «Мосты и трубы».

Небольшие отличия в расчете транспортных весов по сравнению с расчетами мостов и пролетных строений состоят в том что, «жесткость» грузоприемной платформы весов обычно принимается немного выше. Так отношение прогиба в центре нагруженной балки к ее длине принимается 1/400 для автомобильных и 1/800 для вагонных весов. Это диктуется в первую очередь требованиями СНиП, а также существующими ограничениями угла наклона датчика веса при загрузке весов.

При проектировании мостов, пролетных строений и весов для железных дорог руководствуются теми же соображениями, что и выше.
В США Ассоциацией инженеров железных дорог (AREMA) принята шкала нагрузок, по которым проектируются вагонные весы. Эта шкала носит название нагрузок COOPER (E-75, E-80). Весы, спроектированные на эту нагрузку, позволяют прохождение паровозов, построенных в начале XX века. Вероятно, это связано с вопросом национальной безопасности на случай военных действий.


В России при расчете мостовых и пролетных строений для железных дорог нагрузки берутся в соответствии с требования СНиП «Мосты и трубы».

В соответствии со СНИП 2.05.03-84* типы исполнений пролетных строений делятся на 

  • Обычное,
  • Северное А,
  • Северное Б.

Марки сталей, допустимых для производства строго регламентированы – 09Г2С, 15 ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФД.

Использование обычных конструкционных сталей запрещено.

Таким образом, для транспортных весов, работающих в Российской Федерации можно сформулировать следующие требования к проектированию и технологии производства грузоприемной платформы

  • Отношение прогиба в центре нагруженной балки к ее длине принимается не менее 1/400 для автомобильных и 1/800 для вагонных весов,
  • Использование высокопрочных болтов для разборных конструкций,
  • Обязательный контроль сварных стыковых швов,
  • Использование сталей, в соответствии со СНИП 2.05.03-84*.
  • Дробеструйная подготовка металлоконструкции,
  • Рекомендуется нанесение защитного цинкового слоя (холодная или горячая гальванизация) и использование современных полимерных красок для защиты металлоконструкция работающих в промышленных условиях.