УПЛОТНЯЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ
COMPACTING STRUCTURE

Изобретение относится к новой структуре для уплотняющей конструкции, используемой, например, в седлах моста или крепежных устройствах моста. Подобным образом, изобретение относится к соответствующему строительному элементу, например седлу моста или крепежному устройству моста, содержащему эту уплотняющую конструкцию.
Конкретнее, но не исключительно, изобретение применяется в элементах, содержащих компоненты растяжения, например металлические жилы тросов, которые состоят из множества жил, используются в гражданском проектировании и строительных работах.
Многочисленные конструкции и в частности мосты содержат тросы, которые используются в частности для поддержания элементов этих конструкций. Такие тросы подвергаются напряжению при зацеплении их противоположных концов с использованием крепежных устройств, которые используются для крепления троса конструкции к строительному элементу. Часто опоры, также известные в качестве направляющих устройств, используются для удержания тросов таким образом, чтобы отклонять их в любом направлении, в котором они должны продолжаться.
Таким образом, функция седла, относящегося к типу, изложенному выше, заключается в обеспечении боковой и/или продольной и локальной опоры троса и передаче напряжения, вызванного этим отклонением, опоре, например пилону моста, обеспеченному для этого. Седло вышеупомянутого типа предназначено для помещения между опорой и тросом, например, внутри пилона для вант или диафрагмы балки моста для внешних арматур. Традиционные седла использовали одну простую стальную трубу для всех жил, т.е. пучка жил, размещенных внутри одной общей трубы. В определенных решениях для жил были обеспечены отдельные стальные трубы. Затем были разработаны седла с отверстиями или каналами (полученными так называемыми пустотообразователями, которые удаляются после заливки бетоном) для каждой отдельной жилы. В определенных решениях эти отверстия имеют V-образную форму для улучшения зажимающего эффекта. Седла с отдельными трубами или каналами предоставляют возможность индивидуального локального поддержания каждой жилы троса.
Для этого новейшее седло содержит по меньшей мере одну опорную область для направления жилы троса и предпочтительно множество опорных областей для отклонения, причем каждая обеспечивает индивидуальную опору одной из жил троса.
Внутри крепежных устройств моста и седел моста, жилы часто обнажены для увеличения трения между жилами и определенными частями седла или крепежного устройства или для обеспечения крепления вклиниванием в крепежное устройство. Увеличенные трения помогает сохранять жилы в рабочем положении в крепежном устройстве или в седле. Однако обнаженные жилы склонны к коррозии, и по этой причине седла и крепежные устройства необходимо надлежащим образом изолировать от внешней среды. В контексте этой патентной заявки выражение «коррозия» используется для обозначения любого процесса, например химического или электролитического, который может иметь вредное воздействие на химическую чистоту, а значит механические свойства жил.
Другой вопрос, который нуждается во внимании, заключается в том, что тросы конструкции моста, например ванты, часто подвергаются воздействию сильных ветров. Воздействие ветра создает силы, действующие на тросы, и перемещения тросов, которые передаются остальной конструкции. Таким образом, проблема заключается в том, как справляться с отклонением троса вследствие поперечной нагрузки на входе седла или крепежного устройства и как преодолевать циклическую нагрузку вследствие вибраций, которая может разрушать трос или конструкцию.
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении улучшенной уплотняющей конструкции, используемой в седлах моста и/или крепежных устройствах так, что могут быть преодолены недостатки известного уровня техники.
Согласно первому аспекту изобретения, обеспечена уплотняющая конструкция для строительного элемента, содержащего компоненты растяжения, при этом уплотняющая конструкция выполнена с возможностью уплотнения внутренней части строительного элемента, причем уплотняющая конструкция содержит:
• переходную подушку деформируемого материала;
• уплотняющую подушку упругого материала; и
• прессующий элемент, содержащий жесткий слой,
в которой переходная подушка, уплотняющая подушка и прессующий элемент обеспечены отверстиями для пропускания компонентов растяжения, и в которой переходная подушка, уплотняющая подушка и прессующий элемент спрессованы.
Предложенная конструкция обеспечивает несколько преимуществ. Например, представленная уплотняющая конструкция может быть использована и в седлах моста, и в крепежных устройствах моста, и без затруднений может быть установлена и удалена. Предложенное решение обеспечивает очень хороший уплотняющий эффект, обеспечивающий, что в седло или крепежное устройство влажность проникать не может. Более того, представленная уплотняющая конструкция также сдерживает поперечное перемещение компонентов растяжения, тем самым обеспечивая, что силы ветра передаются элементам конструкции, выполненным с возможностью принимать эти силы, и таким образом защищая седло или саму конструкцию крепежного устройства, и, следовательно, исключая любое разрушение жилы.
Уплотняющая конструкция позволяет вводить внутрь седла защитный материал, например смазочное вещество, воск или материал на основе геля, который не застывает. Таким образом, предложенное решение позволяет индивидуальную замену жил.
Согласно второму аспекту изобретения, обеспечен строительный элемент, содержащий уплотняющую конструкцию согласно первому аспекту, в котором строительный элемент содержит корпус с открытым концом, при этом уплотняющая конструкция установлена на открытом конце корпуса, прессующий элемент находится вблизи корпуса, и в котором корпус содержит инжекционную камеру для приема защищающего от коррозии материала, введенного в камеру через инжекционную трубу, проходящую через переходную подушку, уплотняющую подушку и прессующий элемент.
Другие аспекты изобретения перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения, приложенной здесь.
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из следующего далее описания неограниченного примерного варианта выполнения со ссылкой на приложенные чертежи, среди которых:
- Фиг.1 представляет собой упрощенный вид сбоку вантового моста, показывающий седла моста;
- Фиг.2 показывает вид в перспективе корпуса седла вместе с уплотняющей конструкцией в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
- Фиг.3 представляет собой вид сбоку в разрезе, показывающий часть седла с жилами в рабочем положении, рассматриваемыми в разрезе вдоль продольной плоскости;
- Фиг.4 представляет собой вид сбоку в разрезе седла, включающего уплотняющие средства, рассматриваемые в разрезе вдоль продольной плоскости;
- Фиг.5 иллюстрирует уплотняющую конструкцию для седла в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;
- Фиг.6 иллюстрирует уплотняющую конструкцию на фиг.5, размещенную в рабочем положении в седле; и
- Фиг.7 представляет собой вид в разрезе, показывающий уплотняющую конструкцию на фиг.5 вдоль линии X-X на фиг.6.
Далее вариант выполнения настоящего изобретения будет описан более подробно со ссылкой на приложенные фигуры. В указанном варианте выполнения уплотняющая конструкция обеспечена в седле моста, но следует отметить, что уплотняющая конструкция в соответствии с настоящим изобретением может быть подобным образом применена, например, к крепежному устройству моста или устройствам отклонения внешней арматуры внутри настила моста.
Фиг.1 показывает вантовый мост, где могут быть применены идеи настоящего изобретения в соответствии с настоящим изобретением. Вантовый мост в общем включает:
• настил 101, который включает структурный компонент, например бетонный или металлический структурный компонент, с также, например, по меньшей мере одной внутренней камерой (однако также может быть открытое поперечное сечение поперечного настила),
• по меньшей мере один пилон 103, причем пилон 103 включает по меньшей мере один по существу вертикальный элемент, а именно, каждый пилон 103 включает первую часть, которая продолжается под настилом, и вторую часть, которая продолжается над настилом, множество вант 105.
Каждая ванта 105 продолжается между двумя креплениями 107 настила, расположенными на настиле 101 таким образом, что каждая ванта 105 проходит направляющее устройство 109 жилы, далее называемое седлом моста, расположенное в верхней части пилона 103.
Следует отметить, что в определенных решениях седла 109 заменены крепежными устройствами 107 так, что и настил 101 моста, и пилоны 103 содержат крепежные устройства 107. Если используется последнее решение, это значит, что трос 105 к тому же становится двумя отдельными тросами, причем каждый продолжается между настилом и пилоном.
Элементы вант, используемые в области конструкции вантового или навесного мостов, в общем защищены от коррозии (на многие годы) слоем защитного материала, который может быть смазочным веществом, воском или материалом на основе геля, и оболочкой, окружающей защитный слой. Однако наличие защитного слоя и оболочки увеличивает диаметр жилы.
Традиционно каждая жила составлена из множества проводов, как правило, металлических, но не ограничиваясь ими. Например, в определенных решениях каждая жила содержит группу из семи проводов с поперечным сечением, которое вписывается в круг. Каждый трос 105 обычно содержит множество жил.
Фиг.2 показывает вид в перспективе корпуса 201 седла 109 вместе с уплотняющей конструкцией или уплотняющими средствами 202 (не в состоянии функциональной готовности в рабочем положении на фиг.2). Седло выполнено пересекаемым продольно (следуя за продольной осью корпуса) жилами ванты 105. Обозначенная продольной осью представляет собой изогнутую траекторию, которая продолжается вдоль продольного размера корпуса 201, но необязательно в среднем положении относительно внешних размеров корпуса 201 седла. Следует отметить, что крепежные устройства 107 моста подобным образом выполнены пересекаемыми жилами троса так, что жилы закреплены на одном конце.
В этом примере корпус 201 представляет собой изогнутую прямоугольную стальную коробку, которая имеет первый открытый конец 203 и второй открытый конец 205. Поперечное сечение корпуса 201, разумеется, может быть круглым или иметь другую форму для вмещения пучка жил.
Фиг.3 иллюстрирует вид сбоку одной части корпуса 201 в продольной плоскости. В этом специальном примере вид сбоку корпуса 201 седла показывает семь жил 301. Также показаны каналы 303, в этом примере стальные трубы (алюминиевые или пластиковые трубы также возможны), причем одна труба 303 обеспечена для каждой жилы 301, и жилы 301 выполнены с возможностью пересекать трубы 303 продольно. Каждая труба 303 корпуса содержит изогнутую продольную ось и по меньшей мере одну первую часть, которая, располагаясь по существу на стороне внутренней поверхности свода продольной оси, обеспечивает в пределах длины трубы опору жилы 301 на участке периферийной поверхности жилы 301. Трубы 303 повторяют изгиб корпуса 201 седла. На этой фигуре уплотняющая конструкция 202 размещена так, что внутренняя часть корпуса 201 может быть изолирована от внешней среды.
Поддерживающие элементы 305 трубы также обеспечены с возможностью поддерживать трубы 303 и удерживать их в рабочем положении внутри корпуса 201 седла. Целью поддерживающих элементов 305 также является поддержание пустотообразователей (в решение, где это необходимо) и принятие определенных поперечных сил, вызванных силами отклонения изогнутых и напряженных жил. Эти поддерживающие элементы 305 размещены приблизительно перпендикулярно относительно труб 303.
В этом специальном примере часть жил 301, пересекающих трубу или канал 303, не покрыты оболочкой (жилы первоначально покрыты оболочкой, но оболочка удаляется в области седла или крепежного устройства в ходе процесса установки) для увеличения трения между жилой 301 и трубой 303 или для обеспечения крепления клином. Это имеет преимущественный эффект удержания жилы 301 в рабочем положении, даже под действием значительного неодинакового растяжения между первым концом 203 и вторым концом 205. Однако обнаженные жилы восприимчивы к коррозии, и по этой причине в корпусе 201 седла может быть обеспечен защитный материал (как будет объяснено более подробно позже) для предотвращения возникновения коррозии. Защитный материал может быть полимерным материалом, воском, смазочным веществом или материалом на основе геля. Более того, часть жилы 301, которая не находится внутри трубы 303, покрыта оболочкой для обеспечения защиты, например, от коррозии. Оболочка может быть изготовлена, например, из полиэтиленового материала. Пространство между отдельными трубами предпочтительно наполняется отверждающим материалом, например цементирующим раствором.
Различные формы поперечных сечений труб имеют различные зажимающие эффекты. Например, используя V-образные поперечные сечения на стороне внутренней поверхности свода, может быть получен относительно высокой зажимающий эффект. В этом случае поперечные сечения трубы 303 и жилы 301 не имеют комплементарную форму.
Однако в традиционных решениях каждая труба 303 имеет поперечное сечение по существу комплементарной формы по отношению к поперечному сечению жилы 301, которое они принимают. Например, когда каждая жила 301 троса 105 имеет поперечное сечение, которое вписывает окружность, каждая труба 303 имеет по существу круглое поперечное сечение с внутренним диаметром, большим круга, в который поперечное сечение жилы 301 вписывается для того, чтобы облегчать вставку жилы 301 в трубу 303.
В выше проиллюстрированном решении пространство между отдельными трубами заливается раствором. В другом решении (не проиллюстрировано на фигурах) каналы образованы внутри корпуса 201 седла с помощью пустотообразователей, которые удаляются после затвердевания наполнителя. Также в этом решении каналы могут иметь V-образную форму для улучшения зажимающего эффекта. В этом решении отсутствие металлических труб 303 является даже предпочтительным в том смысле, что жилы 301 далее не будут находиться в контакте с металлическими трубами 303, подверженными коррозии, или где контакт с металлом может вызвать фреттинг-коррозию жилы.
Уплотняющая конструкция 202 в соответствии с настоящим изобретением позволяет вводить в корпус 201 седла защитный материал для защиты жил 301 и/или труб 303 от коррозии. Как отмечено выше, введенный защитные материал может быть полимерным материалом, воском, смазочным веществом или материалом на основе геля или другим подобным материалом, этот наполнитель дольше удерживает кислород и влажность снаружи корпуса 201 седла и позволяет удаление жил 301. Например, полимерный материал получают смешиванием двух типов жидкостей, обеспечивая протекание процесса полимеризации. Полученный полимерный материал является водоотталкивающим (не смешивается с водой) и только немного является проницаемым для газов. Это введение предпочтительно выполняется после смешивания жидкостей, до того, как целесообразно начинается процесс затвердевания (полимеризации). После смешивания и введения полученная смесь станет твердой, но не будет упрочняться и поэтому остается гибкой, пластичной и упругой. Сразу после затвердевания защитный наполнитель благополучно прилипает к металлической поверхности.
Седла 109 моста часто расположены выше уровня земли, и по этой причине необходимо использовать специальную конструкцию для введения, которая объясняется ниже.
Далее, на фиг.4 защитный материал предпочтительно вводится в корпус 201 седла через одну из инжекционных труб 401, 405, расположенных на обоих концах на дне корпуса 201. Инжекционные трубы проходят через уплотняющую конструкцию 202. В этом примере имеются две инжекционные трубы так, что введение выполняется через одну из инжекционных труб 401, 405, но будет также возможно использовать обе инжекционные трубы одновременно. Инжекционные трубы 401, 405 соединены с заполняющим резервуаром (не показан).
На верхней части обоих концов корпуса 201 седла показаны первое отверстие 403 и второе отверстие 407, одно из них соединено с вакуумным насосом (не показан). Обычно только одно отверстие используется на время так, что назначением этого отверстия является позволение воздуху выходить во время введения. Для улучшения заполнения внутренней области корпуса 201 седла, воздух первым высасывается из корпуса 201 седла через одно из отверстий 403, 407 с использованием вакуумного насоса. Это дает такой эффект, что все пустоты во внутренней области корпуса седла могут быть заполнены защитным материалом. В случае, когда внутренняя область корпуса седла заливается раствором, тогда защитный материал будет заполнять пространство между жилой 301 и стенкой канала. Преимущество выполнения введения снизу и высасывание воздуха сверху заключается в том, что воздух может быть лучше удален из корпуса 201 седла. Обычно воздух высасывается из конца, противоположного концу введения для улучшения заполнения. Разумеется, возможно выполнять эти операции на одном и том же конце.
Введение защитного материала выполняется, когда все жилы 301 (не показаны на фиг.4) находятся внутри корпуса 201 седла и напряжены. Для облегчения заполнения защитным материалом защитный материал предпочтительно вводится в корпус седла через одну из инжекционных труб 401, 405 в камеру 411 наполнения. Из камеры 411 наполнения защитный материал распространяется во все стороны внутренней области корпуса 201 седла применением вакуума во всех отдельных трубах, и далее, спустя определенное время после окончания введения, он начинает затвердевать. Введение останавливается, как только введенный материал начинает выбегать из корпуса седла через отверстие, расположенное на противоположном конце.
Уплотняющая конструкция 202, описанная более подробно со ссылкой на фиг.5-7, обеспечена на обоих концах корпуса 201 седла.
Уплотняющая конструкция 202 содержит несколько плоских элементов, в этом примере пять элементов: наиболее удаленный от корпуса 201 элемент представляет собой переднюю прессующую пластину 500, следующий элемент представляет собой переходную подушку 501, следующий элемент представляет собой уплотняющую подушку 503, следующий представляет собой прессующую подушку 505 и элемент, ближайший к корпусу 201, представляет собой заднюю прессующую пластину 507. Прессующая подушка 505 и задняя прессующая пластина 507 вместе могут быть названы задним прессующим элементом. Отверстия обеспечены в переходной подушке 501, уплотняющей подушке 503, прессующей подушке 505 и задней прессующей пластине 507 для пропускания жил 301. Форма отверстий предпочтительно является дополняющей форму жил 301, которые проходят через эти отверстия, чтобы гарантировать благоприятный уплотняющий эффект. В связи с этим уплотняющая конструкция 202 предпочтительно создает герметичность вокруг жилы 301, когда жилы 301 пересекают уплотняющую конструкцию 202.
Передний прессующий элемент 500 представляет собой жесткий элемент, а в этом примере он представляет собой стальную пластину. В примере, показанном на фигурах, в передней прессующей пластине 500 отсутствуют отверстия для прохождения жил, чтобы предотвращать любой контакт стальной жилы со стальной пластиной, но решение с отверстиями для жил 301 также возможно. Однако отверстия обеспечены для пропускания затяжных средств для прижатия переходной подушки 501, уплотняющей подушки 503, задней прессующей подушки 505 и задней прессующей пластины 507 к передней прессующей пластине 500.
Переходная подушка 501 является деформируемой и может быть изготовлена, например, из полиэтилена, и ее главная функция заключается в принятии поперечных сил отклонения от жил и в сдерживании перемещений жил 301, но ее функция также заключается в уплотнении и защите. Если смотреть в направлении отверстий, проходящих через элементы, ширина переходной подушки 501 больше ширины других элементов уплотняющей конструкции 202. Например, ширина переходной подушки 501 может быть в два или три раза больше ширины уплотняющей подушки 503. Это имеет преимущественный эффект сопротивления относительно большим силам отклонения и сдерживания относительно больших перемещений жил 301.
Как может быть видно на фиг.7, отверстия, которые проходят через переходную подушку 501, уплотняющую подушку 503, прессующую подушку 505 и прессующую пластину 507 имеют скошенный конец там, где переходная подушка 501 прижимается к передней прессующей пластине 500. Угол скоса может составлять небольшое количество градусов, например 2 градуса. Это дополнительно облегчает перемещения жил 301 без надавливания на острый край. Угол скоса также применяется, если жилы 301 отклоняются намеренно. Когда жилы 301 перемещаются за счет нагрузок на тросы, переходная подушка 501 может испытывать упругую деформацию. Этот тип деформации является обратимым. Другими словами, как только силы больше не прикладываются, переходная подушка 501 возвращается в ее первоначальную форму. Таким образом, это обеспечивает зону плавного перехода для жил 301, которые пересекают уплотняющую конструкцию 202 без создания твердого включения, которое может разрушать жилу.
Главная функция нежесткой уплотняющей подушки 503 заключается в изоляции внутренней области корпуса 201 седла от внешней среды. Эта подушка обеспечивает, что влажность снаружи корпуса 201 седла не может проникать во внутреннюю часть корпуса 201, и она также предназначена для предотвращения введенного защитного материала от вытекания из корпуса 201. Уплотняющая подушка 503 может быть изготовлена из неопрена, например, такого как, каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера. Настоящее уплотнение выполняется зажатием уплотняющей подушки 503 между переходной подушкой 501 и прессующей подушкой 505, причем обе предпочтительно изготовлены из полиэтилена.
Жесткая прессующая подушка 505, изготовленная, например, из полиэтилена или полипропилена, используется вместе с жесткой стальной задней прессующей пластиной 507, чтобы прижимать переходную подушку 501 и уплотняющую подушку 503 к передней прессующей пластине 500. С этой целью винты 511 или соответствующие затяжные средства обеспечивается для обеспечения достаточного сжатия. Прессующая подушка 505 и задняя прессующая пластина 507 также действуют в качестве прокладки для жил 301.
При установке седла 201 и жил 301 выполняются следующие этапы: седло 109 первым устанавливается в пилоне 103 моста с уплотнением 202, предварительно установленным, но не затянутым. Далее жилы 301 продеваются через корпус 201 седла. После этого, жилы 301 могут быть напряжены, а переходная подушка 501 и уплотняющая подушка 503 зажаты между передней прессующей пластиной 500 и задним прессующим элементом. Далее защитный материал может быть введен в корпус 201 седла.
Как объяснено ранее, идеи настоящего изобретения равно применимы к крепежным устройствам или отклонителям для внешних арматур в настиле моста.
Тогда как изобретение проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеупомянутом описании, такие иллюстрация и описание должны рассматриваться иллюстративными или примерными и не ограничивающими, причем изобретение не ограничено раскрытыми вариантами выполнения. Другие варианты выполнения и изменения понятны, и могут быть получены специалистом в области техники при выполнении заявленного изобретения, основываясь на изучении чертежей, описания и приложенной формулы изобретения.
В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что различные признаки перечислены в разных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что совокупность этих признаков не может быть предпочтительно использована. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны подразумевать ограничение объема охраны изобретения.