Пролетное строение с мостовым настилом из пултрузионного профиля
SPAN WITH BRIDGE FLOORING MADE OF PULTRUSION PROFILE

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при сооружении мостов с пролетными строениями из конструкционных стеклокомпозитов.
Известна конструкция пролетного строения с применением полимерных композиционных материалов (Патент РФ на изобретение №2464374. Пролетное строение моста с многораскосными главными фермами./Б.В. Пыринов// Москва, опубл. 20.10.2012], содержащая хотя бы две многораскосные главные фермы с крестовой решеткой, все элементы которых и поперечные связи выполнены из композитных материалов, а несущие конструкции мостового полотна дополнительно опираются на поперечные связи и объединены с верхними поясами главных ферм с крестовой решеткой и поперечными связями с помощью металлических деталей в единое целое. При этом несущие конструкции мостового полотна выполнены: или в виде продольно расположенных ребристых панелей из композитного материала, или в виде продольно расположенных панелей клееной деревоплиты, или в виде монолитной железобетонной, или из сборных железобетонных плит, объединенных в стыках как единое целое.
Недостатком известной конструкции являются неопределенность узлов объединения верхних поясов главных ферм, выполненных из тонких вертикальных полос листового стеклокомпозита на всю длину ферм с несущими конструкциями мостового полотна посредством металлических деталей в единое целое. Как известно, применение дощато-нагельных ферм Тауна по образу и подобию которых выполнены рассматриваемые конструкции, стало возможным благодаря конструкции мостового полотна в виде поперечин и двойного продольного настила из досок, а позднее в виде поперечных дерево плит. Другие решения, особенно с использованием продольно расположенных панелей, деревоплит, железобетонных плит, включенных в совместную работу с дощатыми фермами не известны.
Известна конструкция опытного гибридного по материалу пролетного строения [А.Н. Иванов, А.В. Мартынов //Символ науки. - 2015, №6. - с. 43-46], составленное из шести многораскосных решетчатых ферм системы Тауна из конструкционных стеклопластиков, по верху которых устроена монолитная железобетонная плита. При этом железобетонная плита включена в совместную работу с фермами посредством присоединения к горизонтальным листам верхних поясов стальных пластин с гибкими упорами.
Недостаток данной конструкции заключается в завышенной (в соответствии с нормативными требованиями [СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. - М. - 2017, п. 7.117]) толщине железобетонной плиты, неполноценном использовании ее в совместной работе с фермами, излишней материалоемкости и в неоправданном увеличении постоянной нагрузки на пролетное строение.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту конструкцией является пролетное строение [Патент на изобретение №2701043. Пролетное строение с многораскосными фермами из конструкционных стеклокомпозитов с ортотропной плитой проезжей части. /В.А. Уткин// Москва, от 24.09.19 г.], составленное из монтажных блоков, содержащих главные фермы, объединенные попарно поперечными связями, и стальную ортотропную плиту с консольными свесами, опертую поперечными балками на главные фермы, и объединенную с ними двумя совмещенными по оси ферм продольными ребрами и между собой с устройством болтовых соединений. При этом монтажные блоки установлены на опоры по эпюре поперечного уклона и соединены между собой посредством устройства болтосварных соединений ортотропного настила в промежутках между блоками.
Недостаток данной конструкции состоит в высокой металлоемкости, трудоемкости изготовления и монтажа стальной ортотропной плиты, в повышенных эксплуатационных затратах на ее содержание и меньшей долговечностью в сравнении с конструкциями проезжей части из стеклокомпозитов.
Задачей изобретения является повышение грузоподъемности пролетных строений, снижение материалоемкости и трудоемкости их изготовления и монтажа, повышении долговечности и эксплуатационной надежности мостов с использованием пролетных строений из конструкционных стеклокомпозитов.
Указанный технический результат достигается тем, что пролетное строение из пультрузионного профиля с несущей конструкцией мостового полотна отличается тем, что оно содержит монтажные блоки, выполненные из стеклопластиковых профилей и содержащие главные фермы, объединенные попарно поперечными связями в виде поперечных балок с элементами решеток, и несущую конструкцию мостового полотна, выполненную в виде цельного пультрузионного стеклопластикового профиля открытого снизу с продольными ребрами перевернутого Т-образного сечения, расположенную на поперечных балках и верхних поясах главных ферм на всю длину пролета шириной, равной расстоянию между главными фермами и соединенную с поясами ферм и со смежными вертикальными стенками сопрягаемых профилей полотна болтами.
Ряд указанных отличий являются существенными:
1. По признаку устройства несущей конструкции мостового полотна заявляемая конструкция включает многоребристый открытый снизу пултрузионный стеклопластиковый профиль, сопоставимый с поперечным сечением стального ортотропного настила с продольными ребрами в виде перевернутого Т-образного сечения, и поперечные балки, закрепленные к ребрам жесткости главных ферм, - по типу стальной двух ярусной ортотропной плиты. При этом совместная работа главных ферм и несущей конструкции обеспечивается посредством болтовых соединений боковых ребер настила между собой и с верхними поясами главных ферм. В отличие от композитного настила пешеходного моста [Патент РФ на изобретение RU №2610467 С1 «Композитный настил пешеходного моста» /Пыринов Б.В., Щелконогов А.А., Шушакова Ю.К.// Москва, опубл. 13.02.17], в котором в качестве несущих конструкций мостового полотна предложены продольно расположенные ребристые панели из композитного материала П-образного профиля, опирающиеся на поперечные балки и соединяемые болтами по плоскостям прилегания продольных ребер друг с другом, в заявляемом решении предложены цельные пултрузионные стеклопластиковые профили на всю длине пролета и шириной, равной расстоянию между главными фермами, с параметрами близкими к параметрам стального ортотропного настила, объединяемые для совместной работы с главными фермами и между собой посредством болтовых соединений.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции мостового полотна является композитный настил [Патент на изобретение RU №2403336 С1 «Композитный настил» / Кленин Ю.Г., Озеров С.Н., Сафонов А.В., Ушаков А.Е., Хайретдинов А.Х.// Москва, опубл. 10.11.10], который выполнен из соединенных между собой профилей, содержащих верхнюю настильную часть и вертикальные ребра, в нижней части которых расположены полосы опорных площадок. При этом соседние пультрузионные профили соединены болтами по вертикальным ребрам смежных пультрузионных профилей. Основным отличительным признаком предлагаемого технического решения от известного является совместная работа многоребристых пультузионных профилей с главными фермами, в результате чего, в узлах объединения размеры отдельных панелей совмещены с длиной главных ферм и расстояниеми между фермами поперек моста, а опорные площадки смежных ребер панелей выполнены с развитием во внутрь панелей для объединения их с верхними поясами ферм и между собой болтами.
2. По признаку долговечности заявляемая конструкция мостового полотна с настилом из пультрузионного стеклопластикового профиля в сравнении с прототипом обладает высокой жизнестойкостью к атмосферным воздействиям и не требует дополнительных материальных затрат по защите конструкции от коррозии в процессе эксплуатации и содержания.
Таким образом, заявляемое пролетное строение моста обладает совокупностью признаков, отличающих его от прототипа и известных решений и позволяющих достичь увеличения грузоподъемности, снижения материалоемкости, трудоемкости изготовления и монтажа, повысить долговечность и эксплуатационную надежность этих конструкций.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено пролетное строение с многораскосными фермами из конструкционных стеклокомпозитов с мостовым настилом из пултрузионного профиля; на фиг. 2 приведено поперечное сечение пролетного строения на фиг. 1; на фиг. 3 приведен монтажный блок пролетного строения на фиг. 2.
Пролетное строение (фиг. 1-2), содержащее многораскосные главные фермы 1 с крестовой решеткой 2, поперечные связи 3 и несущую конструкцию 4 мостового полотна 5 выполнены из стеклопластиковых профилей, состоит из монтажных блоков 6 (фиг. 3),содержащие главные фермы 1, объединенные попарно поперечными связями 3, включающими поперечные балки 7 с элементами решетки 8, и многоребристый открытый снизу пультрузионный стеклопластиковый профиль 9, опертый средними продольными ребрами 10 на поперечные балки 7, а крайними ребрами 11 на верхние пояса главных ферм 1, и объединенный с ними посредством болтовых соединений 12. При этом монтажные блоки 6 установлены на опоры по эпюре поперечного уклона 13 и соединены между собой посредством устройства участков мостового полотна 5 между монтажными блоками 6 из профилей настила 9, поперечных балок 7 с элементами решетки 8, и болтовых соединений 12.
В составе пролетного строения каждый монтажный блок 6 работает на изгиб от временной нагрузки в соответствии с законами упругого распределения в зависимости от жесткости поперечной конструкции, образованной системой конструкции мостового полотна в виде настила 9 и поперечных связей 3 с элементами 7, 8.
Использование новых элементов мостового полотна с применением стеклопластикового профилей обеспечивает снижение постоянной нагрузки от собственного веса конструкции, позволяет повысить грузоподъемность пролетных строений за счет совместной работы несущей конструкции мостового полотна и ферм из материала, обладающего более высокими прочностными свойствами по сравнению с железобетоном, сталью и клееной древесиной.
Конструкция предлагаемого решения проста и технологична, отличается от известных решений более низкой материалоемкостью и трудоемкостью, повышенной долговечностью.