Роль клепки в строительстве мостов: вызовы и решения

Заклепки классифицируются по форме головы (кнопка, противосок, сковорода) и по способу установки (горячий или холодный).В современной консервации моста холодная заклепка иногда используется для ремонта, но горячая заклепка остается стандартом для исторической подлинности.

Проблемы, с которыми сталкиваются при строительстве моста

Экстремальная трудоёмкость и квалифицированный ремесло

Для заклепки требовались специализированные команды: человек-печь для нагрева заклепок, ловец для обработки горячей заклепки с помощью щипцов, букер-ап , чтобы держать тяжелую кукольную планку против заводской головы, и один или два заклепки , владеющие пневматическими молотками. Каждая заклепка занимала секунды, но координация была изнурительной. В больших мостах, таких как , мост Сан-Франциско-Окленд-Бей , более миллиона заклепок приводились в движение вручную — процесс, который потреблял месяцы труда.

Высокие температуры и риски безопасности

Нагревательные заклепки, необходимые для кузнечного проема на мосту или рядом с ним, создают пожароопасность и подвергают рабочих ожогам и расплавленному металлическому брызгам. Интенсивное тепло также вызвало локализованные изменения в стальной микроструктуре вокруг заклепочного отверстия, что иногда приводит к растрескиванию зоны, пораженной жарой, в старых углеродистых сталях.

Проблемы контроля качества и инспекции

Однородность была труднодостижимой. Плохо нагретая клепка не могла полностью заполнить отверстие; перегретая клепка могла окислиться и ослабевать. Неполное выскакивание приводило к рыхлым суставам. До появления ультразвукового тестирования инспекторы полагались на визуальные проверки и испытания молотком — нажатие на каждую головку клепки и прослушивание «кольца» против «толка». Это было субъективно и могло пропустить внутренние недостатки.

Отсутствие гибкости в модификациях

После привода заклепки являются постоянными. Удаление их требует бурения или выжигания щебня, что повреждает окружающий металл. Это ограничило возможность укрепления или модификации существующих мостов позже, что является значительным недостатком, поскольку транспортные нагрузки увеличились в течение 20-го века.

Решения и инженерные достижения

Автоматические клепательные системы

Начиная с 1930-х годов, гидравлические и пневматические клепательные машины заменили ручное молотание для работы на месте. Эти машины могли обеспечивать постоянную силу и тепло, уменьшая человеческую ошибку. В заводских условиях автоматические клепательные системы теперь приводят в действие заклепки со скоростью, превышающей 20 в минуту, с точным контролем давления сжатия и выравнивания.

Высокопрочные вольты как прямая альтернатива

Наиболее значительный сдвиг произошел с разработкой высокопрочных конструктивных болтов (ASTM A325 и A490). Болты предлагают несколько преимуществ: они могут быть установлены менее квалифицированным трудом, не требуют нагрева, позволяют контролировать напряжение с помощью крутящего момента или поворота гайки, и являются съемными для замены или модернизации. Сегодня почти все новые стальные мостовые соединения используют болты или сварку; клепка зарезервирована для восстановительных работ.

Сварка и сварка магазинов

Современные мосты часто собираются из сборных компонентов, сваренных или болтовых в контролируемой среде магазина. Это уменьшает клепку поля (или болт) до только конечных соединений - экономия времени и улучшение качества. Например, модульные стальные фермы поставляются в секциях и связаны с критическими болтовыми соединениями, которые имитируют силу зажима старых заклепок.

Неразрушающее тестирование существующих заклепочных мостов

Сохранение исторических клепаных мостов теперь зависит от ультразвукового тестирования , контроля магнитных частиц и радиографической визуализации для оценки целостности клепки без удаления. Эти методы обнаруживают трещины, коррозию или рыхлые заклепки, что позволяет целенаправленный ремонт, а не оптовую замену.

Ривтинг против Болтинга против сварки: сравнительный анализ

Каждый метод имеет свою нишу. Сварка обеспечивает непрерывное, жесткое соединение, идеальное для современных стальных балок, но она вносит остаточные напряжения и может быть хрупкой в холодную погоду. Болтинг предлагает лучший баланс прочности, проверяемости и ремонтопригодности для полевых соединений. Клепки, будучи устаревшими в новой конструкции, остаются золотым стандартом для исторической реставрации моста.

Сохранение исторических заклепных мостов

Многие старинные клепаные мосты все еще находятся в эксплуатации, неся современные транспортные нагрузки, намного превышающие их первоначальный дизайн. Усилия по сохранению требуют тщательной оценки состояния клепки. Историческая американская инженерная запись (HAER) документирует эти мосты, и такие организации, как Национальный фонд исторического сохранения (FLT: 2) выступают за их обслуживание над сносом.

Заметным примером является мост Смитфилд-стрит в Питтсбурге, лентикулярный мост из трусов 1883 года, который подвергся серьезной реставрации в 1990-х годах с использованием заклепок с горячим приводом для поддержания исторической точности.Другой является мост Eads Bridge в Сент-Луисе, чьи стальные арки были полностью заклепаны — и по-прежнему обслуживают железнодорожное и дорожное движение.