УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДЛЯ НАПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРЯДЕЙ
PERFECTION OF GUIDE FOR STRANDS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к новой конструкции для направляющего устройства для прядей, которое подлежит использованию, например, в пилонах моста. Более конкретно, изобретение относится к новой концепции противокоррозионной защиты прядей в направляющих устройствах для прядей. Изобретение также относится к соответствующему способу защиты прядей в седлах. Изобретение также относится к конструкциям, содержащим вышеупомянутое направляющее устройство для прядей.
Описание предшествующего уровня техники
Более конкретно, но не исключительно, изобретение применяется в направляющих устройствах для элементов, работающих на растяжение, таких как пряди тросов, которые будучи изготовленными из множества прядей, используются в гражданском строительстве и строительных работах.
Многочисленные конструкции и особенно мосты содержат тросы, которые используются, в частности, чтобы нести элементы этих конструкций. Такие тросы испытывают напряжение в растяжении между своими противоположными концами, но часто седла, также известные как направляющие устройства, используются для удержания тросов так, чтобы отклонить их любым путем в направлении, в котором они должны проходить.
Функция седла указанного выше типа заключается, таким образом, в том, чтобы позволить поперечное и/или продольное и местное удержание троса и перенос вызванного этим отклонением напряжения на опору, такую как пилон моста, выполненный для этой цели. Седло вышеупомянутого типа предназначено располагаться между опорой и тросом так, как внутри пилон для оттяжных тросов или диафрагма фермы моста для внешних тросов натяжения. В традиционных седлах использовалась одна простая стальная труба для всех прядей, то есть пучок прядей был помещен внутрь одной общей трубы. В некоторых решениях были выполнены отдельные стальные трубы для прядей. В последнее время были разработаны седла с отверстиями или каналами (полученными с помощью так называемых пустотообразователей, которые удаляют после цементации) для каждой отдельной пряди. В некоторых решениях эти отверстия имеют V-форму, чтобы улучшить эффект сжима. Седла с отдельными трубками или каналами задуманы, чтобы обеспечить отдельную местную опору для каждой пряди троса.
С этой целью современное седло содержит, по меньшей мере, одну несущую поверхность для направления пряди троса и предпочтительно множество несущих поверхностей для отклонения, причем каждая обеспечивает индивидуальную опору одной из прядей троса.
В известных решениях, касающихся седла, седло состоит из круглой, или прямоугольной, или другой формы стальной коробки, наполненной, после установки прядей, жидким раствором высокопрочного цемента. Пряди размещены с возможностью прохождения в продольном направлении по седлу внутри прямоугольной стальной коробки. В таких решениях пряди могут быть без обшивки, чтобы увеличить трение между прядями и некоторыми частями седла. В случае полностью залитых жидким раствором и зацементированных прядей цементный раствор также может защищать необшитые пряди от коррозии. Однако недостаток в данном случае заключается в том, что пряди находятся строго на месте в отвердевшем цементном растворе, и по этой причине пряди не могут быть заменены в индивидуальном порядке. В контексте данной заявки термин коррозия используется для обозначения любого процесса, например химического или электролитического, который может иметь разрушающее воздействие на химическую целостность и, следовательно, на механические свойства, прядей.
Также возможно вставить в седло изогнутые трубы или каналы для удержания прядей в седле на месте. Традиционно седло содержит, по меньшей мере, столько же трубок сколько и направляющий трос, также известный как оттяжной трос, содержащий прядь. Каждую прядь затем размещают с возможностью прохождения в продольном направлении по одной трубе. Это решение не требует последующего заполнения седла цементным раствором. Преимущество этого решения заключается в том, что оно позволяет заменять пряди в индивидуальном порядке. Недостаток этого решения, однако, заключается в том, что трубы и пряди подвержены коррозии.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного седла так, чтобы недостатки предшествующего уровня техники могли быть преодолены.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту изобретения предложено седло моста, причем седло моста содержит корпус, имеющий первый конец и второй конец, седло моста содержит, по меньшей мере, один канал, продолжающийся от первого конца до второго конца внутри седла моста, причем канал размещен с возможностью продольного прохождения в нем пряди троса, и, кроме того, он выполнен с возможностью удержания пряди на месте, когда прядь испытывает растягивающее усилие, корпус седла моста содержит защитный материал, размещенный с возможностью защиты пряди от коррозии, в котором канал размещен так, что он позволяет вставить через него прядь, при этом канал и защитный материал позволяют последующее удаление и замену пряди в седле моста, при этом защитный материал является неотвердевающим, плотным, гибким и упругим полимерным материалом.
Предложенное решение дает несколько преимуществ. Пряди, которые проходят по направляющему устройству, могут быть заменены в индивидуальном порядке. Кроме того, впрыснутый защитный материал защищает пряди от коррозии и к тому же уменьшает риск фреттинг-коррозии. Если требуется, защитный заполняющий материал также может быть легко заменен.
Уплотнительные средства также могут быть выполнены на обоих концах корпуса, чтобы дополнительно защитить внутреннее пространство корпуса и чтобы предотвратить вытекание защитного материала из корпуса.
Согласно второму аспекту изобретения предложен способ для защиты прядей от коррозии в седле моста, содержащем корпус, имеющий первый конец и второй конец, причем седло моста содержит, по меньшей мере, один канал, продолжающийся от первого конца ко второму концу внутри седла моста, причем канал размещен с возможностью прохождения по нему пряди троса в продольном направлении, и, кроме того, он размещен с возможностью удержания пряди на месте при воздействии растягивающего усилия, способ включает в себя протаскивание пряди через канал в седле моста и после этого впрыскивание в корпус седла моста защитного материала для защиты пряди от коррозии, при этом канал размещен так, что он позволяет вставить в него прядь, канал и защитный материал позволяют дальнейшее удаление и замену пряди в седле моста, при этом защитный материал является неотвердевающим, плотным, гибким и упругим полимерным материалом.
Другие аспекты изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения, приложенной здесь.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидны из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера и не носящего ограничительного характера варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой упрощенный вид сбоку тросового висячего моста, на котором показаны седла пилона моста;
фиг.2 представляет собой вид в перспективе корпуса седла;
фиг.3 представляет собой вид сбоку в сечении, на котором показана часть седла с прядями на своих местах, как видно в разрезе вдоль продольной плоскости;
фиг.4 представляет собой вид сбоку в сечении седла, включающий в себя уплотнительные средства, как видно в разрезе вдоль продольной плоскости;
на фиг.5 показано уплотнительное устройство для седла;
на фиг.6 показано уплотнительное устройство по фиг.5, установленное на месте в седле; и
фиг.7 представляет собой вид, на котором показано уплотнительное устройство по фиг.5 в разрезе вдоль линии Х-Х на фиг.6.
Подробное описание варианта осуществления изобретения
Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг.1 показан тросовый висячий мост, в котором может быть применено седло в соответствии с настоящим изобретением. Тросовый висячий мост в целом включает в себя:
- ездовое полотно 101, которое включает в себя конструкционный элемент, например бетонный или металлический конструкционный элемент, к тому же, например, с, по меньшей мере, одной внутренней камерой (однако может также быть открытое поперечное сечение поперечины ездового полотна),
- по меньшей мере, один пилон 103, причем пилон 103 включает в себя, по меньшей мере, один по существу вертикальный элемент, причем каждый пилон 103 включает в себя, а именно первую часть, которая проходит под ездовым полотном, и вторую часть, которая проходит над ездовым полотном,
- множество оттяжных тросов (канатов) 105.
Каждый оттяжной трос 105 продолжается между двумя закреплениями 107 ездового полотна, расположенными на ездовом полотне 101 таким образом, что каждый оттяжной трос 105 проходит через направляющее устройство 109 для прядей, далее называемое седло моста, расположенное в верней части пилона 103.
Элементы оттяжного троса, используемые в области строительства тросовых висячих или подвешенных мостов, обычно защищены от коррозии (на годы) с помощью слоя, которым может быть минеральный смазочный материал, воск или материал на основе геля, и обшивки, окружающей защитный слой. Однако наличие защитного слоя и обшивки увеличивают диаметр пряди.
Традиционно каждая из прядей изготовлена из множества проводов, обычно металлических, но этим не ограничивается. Например, в некоторых решениях каждая прядь содержит группу из семи проводов. Пряди часто имеют поперечное сечение, которое вписывается в круг. Каждый трос 105 обычно содержит множество прядей.
На фиг.2 показан вид в перспективе корпуса 201 седла 109, который размещен с возможностью прохождения в нем в продольном направлении (следуя продольной оси корпуса) прядей оттяжного троса 105. Изогнутая траектория, образованная продольной осью, продолжается вдоль продольного габаритного размера корпуса 201, но не обязательно в среднем положении по отношению к наружным размерам корпуса 201 седла.
В данном примере корпус 201 является изогнутой прямоугольной стальной коробкой, которая имеет первый открытый конец 203 и второй открытый конец 205. Поперечное сечение корпуса 201, конечно, может быть круглым или иметь другую форму с возможностью заключать в себя пучок прядей.
На фиг.3 проиллюстрирован вид сбоку одной части корпуса 201 в продольной плоскости. В этом конкретном примере на виде сбоку корпуса 201 седла показано семь прядей 301. Также показаны каналы 303, в данном примере стальные трубки, которые, однако, также могут быть алюминиевыми или пластмассовыми трубками, причем для каждой пряди 301 выполнена одна трубка 303, причем пряди 301 размещены с возможностью прохождения в продольном направлении через трубки 303. Каждая трубка 303 корпуса содержит изогнутую продольную ось и, по меньшей мере, одну первую часть, которая, будучи расположенной в принципе на стороне внутренних вогнутых поверхностей арки от пят до замка продольной оси, обеспечивает в пределах границы длины трубки опору пряде 301 на участке периферийной стороны пряди 301. Трубки 303 повторяют кривизну корпуса 201 седла.
Элементы 305, несущие трубки, также выполнены с возможностью нести трубки 303 и удерживать трубки 303 на месте внутри корпуса 201 седла. Задачей несущих элементов 305 является служить опорой для пустотообразователей (в решении, где они необходимы) и принимать на себя некоторые поперечные усилия, вызванные усилиями отклонения изогнутых и напряженных прядей. Эти несущие элементы 305 размещены с возможностью быть приблизительно перпендикулярными по отношению к трубкам 303.
В этом конкретном примере часть прядей 301, проходящих по трубке или каналу 303, не обшита (пряди изначально были обшиты, но обшивку удаляют в области седла как часть процесса установки), чтобы увеличить трение между прядью 301 и трубкой 303. Это имеет преимущественный эффект, заключающийся в удержании пряди 301 на месте даже при значительном дифференциальном растяжении между первым концом 203 и вторым концом 205. Однако необшитые пряди подвержены коррозии, и по этой причине в соответствии с настоящим изобретением в корпус 201 седла введен защитный материал (как будет более подробно объяснено далее), чтобы предотвратить возникновение коррозии. Кроме того, часть пряди 301, которая не находится внутри трубки 303, обшита для обеспечения защиты, например, от коррозии. Защитным материалом может быть полимерный материал. Обшивка может быть выполнена, например, из полиэтиленового материала. Пространство между отдельными трубками заполнено преимущественно отвердевающим материалом, таким как вяжущий раствор.
Различные формы поперечных сечений трубки имеют разные сжимающие воздействия, и за счет использования V-образных поперечных сечений на стороне внутренних вогнутых поверхностей арки от пят до замка может быть получен относительно высокий сжимающий эффект. В этом случае поперечные сечения трубки 303 и пряди 301 не имеют дополняющих форм.
Однако в традиционных решениях каждая трубка 303 имеет поперечное сечение с формой, по существу дополняющей форму поперечного сечения пряди 301, которую они принимают. Например, если каждая прядь 301 троса 105 имеет поперечное сечение, которое вписывается в круг, каждая трубка 303 имеет по существу круглое поперечное сечение с внутренним диаметром больше, чем круг, в который вписано поперечное сечение пряди 301 для того, чтобы облегчить вставку пряди 301 через трубку 203.
В проиллюстрированном выше решении пространство между отдельными трубками заполнено раствором. В другом решении (не показанном на чертежах) каналы выполнены внутри корпуса 201 седла с помощью пустотообразователей, которые удаляют, после того как наполнитель вокруг затвердел. К тому же в данном решении каналы могут иметь V-образную форму, чтобы улучить сжимающий эффект. В данном решении отсутствие металлических трубок 303 даже является предпочтительным в том смысле, что пряди 301 тогда не будут контактировать с металлическими трубками 303, подверженными коррозии, или там, где контакт с металлом будет вызывать фреттинг-усталость прядей.
В соответствии с настоящим изобретением внутреннее пространство корпуса седла содержит защитный материал для защиты прядей 301 и/или трубок 303 от коррозии. Как указано выше, впрыснутый защитный материал может быть полимерным материалом, воском, минеральным смазочным материалом или материалом на основе геля, или другим подобным материалом, поскольку этот наполнитель оставляет кислород и влагу за корпусом 201 седла и позволяет удалить пряди 301. Например, полимерный материал получают путем смешивания двух типов жидкостей, позволяя протекать процессу полимеризации.
Полученный полимерный материал является водоотталкивающим (не смешивается с водой) и газонепроницаемым. Впрыскивание производят предпочтительно после смешивания жидкостей, перед тем как начнется процесс затвердевания (полимеризации). После смешивания и впрыскивания полученная смесь будет становиться плотной, но не будет затвердевать и, таким образом. остается гибкой, мягкой и упругой.
Оттяжные тросы 109 часто расположены высоко над уровнем грунта, и по этой причине требуется специальное приспособление для впрыскивания, как объяснено ниже.
Как видно на фиг.4, защитный материал предпочтительно впрыскивают в корпус 201 седла через одну из инжекционных трубок 401, 405, расположенных на обоих концах, на дне корпуса 201. В этом примере имеются две инжекционные трубки, так что впрыскивание проводят через одну из инжекционных трубок 401, 405, но также можно было бы использовать обе инжекционные трубки одновременно. Инжекционные трубки 401, 405 соединены с наполняющим резервуаром (не показан).
На верхней части обоих концов корпуса седла 201 показан первый вентиляционный канал 403 и второй вентиляционный канал 407, один из них соединен с вакуумным насосом (не показан). Обычно только один вентиляционный канал используется в какой-то момент времени, так что задача вентиляционного канала - позволить удалить воздух во время впрыскивания. Для того чтобы улучшить наполнение внутреннего пространства корпуса 201 седла, воздух сначала откачивают из корпуса 201 седла через один из вентиляционных каналов 403, 407 путем использования вакуумного насоса. Это производит такой эффект, что все пустоты во внутреннем пространстве корпуса седла могут быть заполнены защитным материалом. В случае если внутреннее пространство корпуса седла заполнено, защитный материал будет заполнять пространство между прядью 301 и стенкой канала. Выгода от выполнения впрыскивания снизу и откачивания воздуха сверху заключается в том, что воздух может быть лучше удален из корпуса 201 седла. Обычно воздух откачивают из конца, противоположного концу инжекции, чтобы улучшить заполнение. Конечно, возможно выполнять эти операции на одном и том же конце.
Впрыскивание защитного материала выполняют, как только все пряди 301 (не показано на фиг.4) находятся на месте внутри корпуса 201 седла. Для того чтобы облегчить заполнение защитным материалом, защитный материал сначала впрыскивают через одну из инжекционных трубок 401, 405 в камеру 411 заполнения. Из камеры заполнения 411 защитный материал распределяют кругом по внутреннему пространству корпуса 201 седла во все отдельные трубки, помогая использованием вакуума, и затем через некоторое время после завершения впрыскивания он начинает застывать. Впрыскивание останавливают, как только впрыснутый материал начинает вытекать из корпуса седла через вентиляционный канал, расположенный на противоположном конце. Как только материал застыл, полимерный наполнитель хорошо прилипает к металлическим поверхностям.
На обоих концах корпуса 201 седла имеется торцевая конструкция или уплотнительное приспособление 413, описанное более подробно со ссылкой на фиг.5-7.
Уплотнительное приспособление 413 содержит несколько плоских элементов, в данном примере пять элементов; самый наружный элемент от корпуса 201 является передней прижимающей пластиной 500, следующий элемент является переходной прокладкой 501, следующий элемент является уплотнительной прокладкой 503, следующий - прижимной прокладкой 505, самым близким элементом к корпусу 201 является задняя прижимная пластина 507. Прижимная прокладка 505 и задняя прижимная пластина 507 вместе могут быть названы как задний прижимной элемент. Отверстия выполнены в переходной прокладке 501, уплотнительной прокладке 503, прижимной прокладке 505 и задней прижимной пластине 507, чтобы пряди 301 проходили через них. Форма отверстий предпочтительно является дополняющей форму прядей 301, которые проходят через эти отверстия, чтобы гарантировать хороший уплотнительный эффект. Следовательно, уплотнительное приспособление 202 предпочтительно обеспечивает герметичность вокруг прядей 301, когда пряди 301 проходят через уплотнительное приспособление 202.
Передний прижимной элемент 500 является жестким элементом, и в данном примере он является стальной пластиной. В показанном на чертежах примере в передней прижимной пластине 500 нет отверстий для того, чтобы пряди проходили через них, чтобы предотвратить любой контакт стальной пряди со стальной пластиной, но решение с отверстиями для прядей 301 также возможно. Однако отверстия выполнены, чтобы затягивающее средство проходило через них для прижатия переходной прокладки 501, уплотнительной прокладки 503, задней прижимной прокладки 505 и задней прижимной пластины 507 к передней прижимной пластине 500.
Переходная прокладка 501 является деформируемой и может быть изготовлена из полиэтилена, например, при этом ее первичная функция - принимать на себя поперечные усилия отклонения от прядей и демпфировать перемещения прядей 301, но ее функцией также является уплотнять и защищать. Что касается направления отверстий, проходящих через элементы, ширина переходной прокладки 501 больше, чем ширина других элементов уплотнительного приспособления 413. Ширина переходной прокладки 501 может быть в два или три раза больше ширины уплотнительной прокладки 503, например. Это имеет предпочтительный эффект, заключающийся в сопротивлении относительно большим усилиям отклонения и демпфировании относительно сильных перемещений прядей 301.
Как можно видеть на фиг.7, отверстия, которые проходят через переходную прокладку 501, уплотнительную прокладку 503, прижимную прокладку 505 и прижимную пластину 507, имеют скошенный торец, где переходная прокладка 501 прижата к передней прижимной пластине 500. Угол скоса может составлять несколько градусов, например 2 градуса. Это дополнительно облегчает перемещения прядей 301 без опоры на острую кромку. Угол скоса также полезен, если пряди 301 отклоняются намеренно. Когда пряди 301 перемещаются из-за нагрузки на трос, переходная прокладка 501 может испытывать упругую деформацию. Этот тип деформации является обратимым. Другими словами, как только усилия больше не приложены, переходная пластина 501 возвращается к своей исходной форме. Таким образом, обеспечивается зона плавного перехода для прядей 301, которые проходят через уплотнительное приспособление 413.
Первичная функция нежесткой уплотнительной прокладки 503 заключается в герметизации внутреннего пространства корпуса 201 седла от внешней окружающей среды. Эта прокладка обеспечивает, чтобы влага снаружи корпуса 201 седла не смогла проникать во внутреннюю часть корпуса 201, и к тому же она предназначена предотвращать вытекание впрыснутого защитного материала из корпуса 201. Уплотнительная прокладка 503 может быть изготовлена, например, из неопрена, такого как этиленпропилендиеновая мономерная смола. Современное уплотнение изготавливают путем сжатия уплотнительной прокладки 503 между переходной прокладкой 501 и прижимной прокладкой 505, обе предпочтительно изготовлены из полиэтилена.
Жесткая прижимная прокладка 505, изготовленная, например, из полиэтилена или полипропилена, используется вместе с жесткой стальной задней прижимной пластиной 507, чтобы прижать переходную прокладку 501 и уплотнительную прокладку 503 к передней прижимной пластине 500. С этой целью выполнены винты 511 или соответствующие затягивающие средства для обеспечения достаточного сжатия. Прижимная прокладка 505 и задняя прижимная пластина 507 также действуют как распорка для прядей 301.
При установке седла 201 и прядей 301 осуществляют следующие этапы: седло 119 сначала устанавливают на пилоне 103 моста с уплотнителем 413, предварительно установленным, но не затянутым. Затем пряди 301 протягивают через корпус 201 седла. После этого пряди 301 могут испытывать напряжение, при этом переходную прокладку 501 и уплотнительную прокладку 503 сжимают между передней прижимной пластиной 500 и задним прижимным элементом. Затем в корпус 201 седла может быть впрыснут защитный материал.
Как пояснено выше, принципы настоящего изобретения равным образом применимы к подвешенным тросам или к девиаторам наружных тросов натяжения в ездовом полотне моста.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеприведенном описании, такая иллюстрация и описание должны расцениваться как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничительные, причем изобретение не отграничено раскрытым вариантом осуществления настоящего изобретения. Другие варианты осуществления настоящего изобретения и варианты понятны и могут быть достигнуты специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения на основе изучения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, при этом неопределенный артикль «a» или «an» не исключают множество. Единственный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких признаков, изложенных в формуле изобретения. Сам факт, что разные признаки изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих признаков предпочтительно не может быть использована. Любые ссылочные знаки в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.