ОДНОСТОРОННЕ-ПОДВИЖНАЯ ОПОРНАЯ ЧАСТЬ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована в качестве односторонне-подвижной опорной части для протяженных сооружений, например, мостов, крановых эстакад, трубопроводных переходов, транспортных галерей и др.
Известны односторонне-подвижные опорные части, включающие передающий в сооружении вертикальную и горизонтальную нагрузки от пролетного строения на опору шарнирный узел со слоями скольжения, поверхности которых ответны парным им горизонтальной и боковым поверхностям слоев скольжения, прикрепленных к не принадлежащему шарнирному узлу, но взаимодействующему с ним через эти слои скольжения элементу опорной части с возможностью обеспечения направленных горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения относительно опоры с требуемым коэффициентом трения /1,2/. Шарнирный узел может быть выполнен в самых разных, известных из современного уровня техники, конструктивных исполнениях, например, из металлических деталей со свободным или плотным касанием (термины приняты согласно СНиП 2.05.03-84*, с.78) и входить в опорные части с цилиндрическим (тангенциальные) и шаровым шарниром, с шаровым сегментом, а также с применением эластомера или резины, входящих в стаканные и другие опорные части.
Основным недостатком всех этих опорных частей является расположение их шарнирного узла с размещенным на его верхней детали слоем скольжения с горизонтальной поверхностью под взаимодействующим с ним элементом с горизонтальной и боковыми поверхностями слоев скольжения, фактически играющим в этом случае роль балансира, перемещающегося вместе с пролетным строением. Вследствие этого шарнирный узел неподвижно устанавливается на опоре, тогда как указанный балансир неподвижно соединяется с пролетным строением. Несмотря на использование одного на верхней детали шарнирного узла или двух на балансире выступов для обеспечения заданной направленности горизонтальных возвратно-поступательных перемещений (особенно больших) пролетного строения в нем при подобном конструктивном решении опорной части необходимо обустраивать повышающие материалоемкость развитые и усиленные опорные участки.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является односторонне-подвижная опорная часть, включающая передающий в сооружении вертикальную и горизонтальную нагрузки от пролетного строения на опору шарнирный узел со слоями скольжения, поверхности которых ответны парным горизонтальной и боковым поверхностям слоев скольжения, прикрепленных к не принадлежащему шарнирному узлу, но взаимодействующему с ним через эти слои скольжения элементу опорной части с возможностью обеспечения направленных горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения относительно опоры с требуемым коэффициентом трения, при этом сам шарнирный узел выполнен неподвижно прикрепляемым к пролетному строению и опираемым на взаимодействующий с ним через слои скольжения элемент, выполненный в виде неподвижно устанавливаемого на опоре основания опорной части /3/.
Преимущество последнего конструктивного решения состоит в том, что опорная часть предусматривает фиксированное опирание на нее пролетного строения, в результате чего ему не требуются развитые и усиленные опорные участки. При этом взаимодействуют слои скольжения с горизонтальными поверхностями нижней детали горизонтально подвижного шарнирного узла и неподвижного основания. Однако, недостатком такой
опорной части является то, что шарнирный узел размещен на основании между двух его выступов с внутренними параллельными друг другу боковыми поверхностями слоев скольжения, обеспечивающими заданную направленность горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения. В связи с этим шарнирный узел в своей взаимодействующей с основанием и его выступами части имеет нерациональную, например, прямоугольную, геометрическую форму. Такое решение опорной части является экономически неоправданным с точки зрения ее материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения экономической эффективности односторонне-подвижной опорной части при обеспечении ее требуемой эксплуатационной способности.
Для решения поставленной задачи односторонне-подвижная опорная часть включает передающий в сооружении вертикальную и горизонтальную нагрузки от пролетного строения на опору шарнирный узел со слоями скольжения, поверхности которых ответны парным им горизонтальной и боковым поверхностям слоев скольжения, прикрепленных к не принадлежащему шарнирному узлу, но взаимодействующему с ним через эти слои скольжения элементу опорной части с возможностью обеспечения направленных горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения относительно опоры с требуемым коэффициентом трения, при этом сам шарнирный узел выполнен неподвижно прикрепляемым к пролетному строению и опираемым на взаимодействующий с ним через слои скольжения элемент, выполненный в виде неподвижно устанавливаемого на опоре основания опорной части. Кроме того, со стороны своего опирания на основание шарнирный узел снабжен жестко соединенным с ним выступом со слоями скольжения, ответными своими боковыми поверхностями боковым поверхностям слоев скольжения направляющего паза, выточенного на обращенной к шарнирному узлу стороне основания вдоль горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения. В свою очередь направляющий паз в основании выточен с обеспечением прохождения по нему с требуемым коэффициентом трения выступа шарнирного узла на длине не меньшей, чем величина горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения, а также - с обеспечением возможности взаимодействия горизонтальных поверхностей слоев скольжения шарнирного узла и основания.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 и 2 показаны примеры односторонне-подвижной опорной части с шарнирным узлом, в частности, выполненным с шаровым сегментом.
На фиг.3 показан вид А по фиг.1 и 2.
В чертежах: 1 - пролетное строение; 2 - опора; 3 - верхняя деталь шарнирного узла, прикрепляемая к пролетному строению; 4 - нижняя деталь шарнирного узла с выступом 5; 6 - основание с направляющим пазом 7, прикрепляемое к опоре; 8 - металлический слой скольжения с полированной поверхностью; 9 - слой скольжения с политетрафторэтиленом; 10 - фартук; 11 - кожух; 12 - сальник; 13 - указатель горизонтальных перемещений пролетного строения; 14 - линейка перемещений.
В предлагаемой полезной модели односторонне-подвижной опорной части шарнирный узел, передающий в сооружении вертикальную нагрузку от пролетного строения 1 на опору 2, может быть выполнен в любом известном из современного уровня техники исполнении. Например, в настоящее время широко распространены опорные части с шаровым сегментом, в которых шарнирный узел содержит взаимодействующие друг с другом детали с выпуклой и вогнутой сферическими поверхностями слоев скольжения, позволяющими пролетному строению при изгибе осуществлять поворотные перемещения с заданным коэффициентом трения. Каждая из этих деталей шарнирного узла с шаровым сегментом может быть верхней 3 и крепиться неподвижно к пролетному строению или
нижней 4 с выступом 5, опирающейся на основание 6 с выточенным направляющим пазом 7 под выступ 5 для обеспечения направленных горизонтальных возвратно-поступательных перемещений пролетного строения 1 относительно опоры 2. При этом нижняя деталь 4 шарнирного узла может иметь в плане круглое сечение, т.е. наружную боковую поверхность наиболее рациональной - цилиндрической формы.
1
2
Выступ 5 может быть изготовлен заодно с деталью 4 из цельной заготовки или жестко крепиться к ней всеми известными из современного уровня техники методами: сваркой, болтами, штифтами и т.д. Размеры выступа 5 являются расчетными параметрами и зависят от воспринимаемой им горизонтальной нагрузки. Основание 6 с направляющим пазом 7 также может быть выполнено любыми известными из современного уровня техники методами: литьем, фрезерованием, строжкой, объединением составных деталей и т.д. Паз 7 предназначен обеспечивать возможность прохождения по нему выступа 5 на длине не меньшей, чем величина горизонтальных возвратно-поступательных перемещений ±Δ пролетного строения. В связи с этим длина L направляющего паза 7 в основании 6 должна превышать длину L выступа 5 нижней детали 4 шарнирного узла не меньше, чем на величину 2Δ. При этом глубина паза 7 должна, в свою очередь, гарантированно обеспечивать плотное касание и взаимодействие слоев скольжения с горизонтальной поверхностью нижней детали 4 шарнирного узла и основания 6. В противном случае выступу 5 придется воспринять на себя всю вертикальную нагрузку от пролетного строения.
Взаимодействие нижней детали 4 шарнирного узла со своей верхней деталью 3 и основанием 6, а также выступа 5 с направляющим пазом 7 осуществляется через слои скольжения 8 и 9, поверхности которых (сферические, горизонтальные и боковые) соответственно ответны друг другу. Плоские поверхности боковых слоев скольжения могут быть не только перпендикулярны к горизонтальной поверхности, но и расположены к ней под углом, например, в виде «ласточкина хвоста». Кроме того, в принципе возможно использование слоев скольжения с цилиндрическими поверхностями. Заданный коэффициент трения скольжения при взаимодействии слоев скольжения 8, 9 обеспечивается применением для них также известных из современного уровня техники определенных материалов, способных образовывать эффективные антифрикционные контактные пары. Например, это могут быть нержавеющая сталь или твердо хромированное покрытие с полированной поверхностью и чистый белый политетрафторэтилен (в нашей стране известен как фторопласт-4, за рубежом - как тефлон, алгофлон, флюон и др.), или наполненный (в частности, медьсодержащими компонентами) политетрафторэтилен или антифрикционный материал Маурера и др. Вместо металла может использоваться и полиоксиметилен на текстолитовой основе. Площадь слоев скольжения также является расчетным параметром и зависит от воспринимаемой ими вертикальной нагрузки.
Защита поверхностей скольжения слоев 8 и 9 от загрязнений осуществляется легко сжимаемым фартуком 10 (например, из силикона, резины и т.д.) и кожухом 11, перемещаемым вместе с шарнирным узлом по размещенным по периметру основания 6 сальникам 12, которые также могут быть изготовлены с политетрафторэтиленом. Для наблюдения за горизонтальными перемещениями пролетного строения на кожухе 11 установлен указатель 13, а на основании 6 - линейка 14. Сам кожух, как правило, металлический из оцинкованной, нержавеющей и др. стали может быть цельным или составным и прикрепляться к нижней детали 4 шарнирного узла любыми средствами (болтами, винтами т.д.) или вставляться в ее прорези.
Односторонне-подвижная опорная часть работает следующим образом.
Обусловливаемую пролетным строением 1 и передаваемую на опору 2 вертикальную нагрузку воспринимают верхняя 3 и нижняя 4 с выступом 5 детали шарнирного узла, основание 6 с направляющим пазом 7 и принадлежащие им слои скольжения 8, 9
соответственно со сферическими и горизонтальными поверхностями, независимо от того, по какому из показанных вариантов конструктивной компоновки выполнены опорные части.
1
2
Одновременно с этим верхняя деталь 3 шарнирного узла следует за пролетным строением 1 и при его прогибах осуществляет поворотные перемещения относительно нижней детали 4, а при температурных изменениях линейных размеров пролетного строения вынуждает эту же деталь 4 совершать горизонтальные возвратно-поступательные перемещения по основанию 6. Односторонняя направленность горизонтальных перемещений шарнирного узла предопределяется расположением направляющего паза 7 основания 6 относительно (вдоль или поперек при значительной ширине) продольной оси пролетного строения, а их предельная величина - длиной L паза 7, назначаемой с учетом предельного температурного параметра ±Δ для конкретного пролетного строения и длины L выступа 5 нижней детали 4 шарнирного узла. Этот выступ, перемещаясь вдоль паза 7 в одном направлении, воспринимает вместе с ним одной из соответствующих пар боковых сторон и слоев скольжения 8, 9 горизонтальную нагрузку, вызванную недопущением подобных перемещений в другом направлении. Легко сжимаемый фартук 10 между нижней 4 и верхней 3 деталями шарнирного узла не препятствует поворотным перемещениям пролетного строения и совместно с кожухом 12, перемещаемым по сальникам 11, предотвращает попадание на слои скольжения 8, 9 инородных тел и загрязнений. Установленный на кожухе указатель перемещений 13 позволяет определять их величину по линейке 14 на основании 6.
Таким образом, предлагаемая полезная модель может быть реализована в односторонне-подвижных опорных частях, обеспечивая фиксированное опирание на них пролетного строения и тем самым позволяя применить в нем компактные и менее материалоемкие опорные участки. При этом по сравнению с прототипом сама опорная часть также будет иметь меньшие около 10% материалоемкость и трудоемкость изготовления, что в совокупности с выше показанным преимуществом существенно повышает ее экономическую эффективность.
Список использованной литературы
1. Эггерт X., Гроте Ю., Каушке В. Опорные части в строительстве. - М.: Транспорт, 1978, с.98-123, 300.
2. Пат. ФРГ №3517895 С2. М. кл. Е01D 19/04, 20.11.1986.
3. Пат. РФ №2164271. М. кл. Е01D 19/04, 20.03.2001. Бюл. №8.