ОПОРНАЯ ЧАСТЬ МОСТА

Данная полезная модель относится к области строительства, а именно: к мостостроению, и может быть применена при сооружении различных конструкций мостов в качестве их опорной части.
Известна опорная часть моста, включающая, передающие от сооружения на опору вертикальную нагрузку при плотном касании, шаровой сегмент, верхнюю и нижнюю опорные плиты, взаимодействующие с возможностью обеспечения с требуемым коэффициентом трения поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных в заданных пределах и направлениях перемещений сооружения относительно опоры при помощи ограничителей и попарно контактирующих между собой ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, из которых в каждой паре один выполнен металлическим, а другой с политетрафторэтиленом и гнездами с пластичным смазочным материалом, при этом, шаровой сегмент и опорные плиты размещены с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями, а в контактирующей паре слоев скольжения, по крайней мере, один, в частности, с политетрафторэтиленом выполнен в виде напыленного до требуемой из условий эксплуатации толщины покрытия, например, не меньшей, чем сумма величин смятия от нагрузки и износа этого слоя за нормативный срок службы сооружения (патент РФ №2164271, E01D 19/04, 20.03.2001).
Известна опорная часть моста, включающая нижнюю опорную плиту, нижний и верхний балансиры с ответными сферическими поверхностями с расположенным на них антифрикционным материалом и верхнюю опорную плиту, а вдоль оси моста в горизонтальных опорных плоскостях нижней опорной плиты и нижнего балансира выполнены соосные пазы, в которых расположена направляющая шпонка, установленная с зазором в пазу нижней плиты и жестко закрепленная в пазу нижнего балансира, причем нижняя опорная плита и нижний балансир снабжены фасонками, в которых выполнены с различными шагами отверстия, и фиксирующими штырями, устанавливаемыми в этих отверстиях, а нижняя опорная плита имеет съемные ограничители продольного перемещения нижнего балансира, при этом, контактные поверхности нижней опорной плиты и нижнего балансира снабжены полированным металлическим листом и антифрикционным материалом (патент РФ №2338828, E01D 19/04, 10.04.2008).
Известна опорная часть моста, включающая нижний элемент, выполненный со сферической вогнутой рабочей поверхностью, на которой размещен листовой полимерный антифрикционный материал, и контактирующий с ним верхний элемент с опорной шаровой поверхностью, которая, по крайней мере, в зоне контакта с листовым полимерным антифрикционным материалом выполнена с полированной поверхностью и с покрытием слоем хрома толщиной не менее 0,1 мм, причем, в листовом полимерном антифрикционном материале в зоне контакта с верхним элементом образованы не более чем на 0,75 толщины листового полимерного антифрикционного материала лунки, преимущественно сферические и/или цилиндрические, заполненные смазкой, а, по крайней мере, в одном поперечном сечении опорной части моста длина линии контакта верхнего элемента с листовым полимерным антифрикционным материалом превышает длину линии контакта нижнего элемента с листовым полимерным антифрикционным материалом, а толщина листового полимерного антифрикционного материала в центральной его части превышает его толщину в периферийной части, причем, изменение толщины по поперечному сечению осуществлено плавно или ступенчато, а контактирующая с листовым полимерным антифрикционным материалом поверхность нижнего элемента выполнена с формой, соответствующей характеру изменения толщины листового полимерного антифрикционного материала (патент РФ №2160807, E01D 19/04, 20.12.2000).
Известна опорная часть, включающая передающие в сооружении от пролетного строения на опору знакопеременные вертикальные нагрузки шарнир с криволинейной поверхностью и противоугоны, размещенные между, связанными друг с другом, верхней и нижней опорными плитами с возможностью обеспечения пролетному строению осуществления необходимых возвратно-поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных перемещений относительно опоры, при этом шарнир составлен из стянутых между собой центральным резьбовым элементом, например, болтом, пропущенным через отверстия по вертикальной оси симметрии, малого шарового сегмента, вложенного в выемку со сферической поверхностью, неподвижно укрепленного на одной из опорных плит большого шарового сегмента, в свою очередь, установленного с возможностью поворотной подвижности в выемку со сферической поверхностью плиты скольжения, контактирующей с другой опорной плитой и укрепленными на ней противоугонами с возможностью горизонтального смещения этих плит относительно друг друга по своим плоским поверхностями со стороны обратной выемке плиты скольжения и с ее боков, при этом все сферические поверхности шарнира концентричны и так же, как и плоские поверхности плиты скольжения, опорной плиты и противоугонов, выполнены из антифрикционных материалов прикрепленных слоев скольжения попарно ответными друг другу и взаимодействующими с плотным касанием, а диаметр отверстия под центральный резьбовой элемент в большом шаровом сегменте превышает диаметр этого элемента не менее чем на величину поворотного смещения большого сегмента при изгибе пролетного строения (патент РФ №82228, U1, E01D 19/04, 20.04.2009).
Наиболее близкой из известных является опорная часть моста, включающая нижний элемент, выполненный со сферической вогнутой рабочей поверхностью, на которой размещен листовой полимерный антифрикционный материал и контактирующий с ним верхний элемент с опорной шаровой поверхностью, отличающаяся тем, что шаровая поверхность верхнего элемента, по крайней мере, в зоне контакта с листовым полимерным антифрикционным материалом выполнена с полированной поверхностью и с покрытием слоем хрома толщиной не менее 0,1 мм, причем в листовом полимерном антифрикционном материале в зоне контакта с верхним элементом образованы не более чем на 0,75 толщины листового полимерного антифрикционного материала сферические и/или цилиндрические лунки, заполненные смазкой (патент РФ №2143024, E01D 19/04, 20.12.1999).
Во многих известных конструкциях опорных частей мостов, а именно: в парах скольжения стаканного и сферического типов, используется политетрафторэтилен (фторопласт Ф-4). Это обусловлено рядом свойств данного материала: высокая термо-, химостойкость, прекрасные антифрикционные и антиадгезионные свойства. Однако низкая износостойкость и высокая ползучесть фторопласта существенно ограничивают ресурс эксплуатации и допустимое поверхностное давление в парах скольжения опорных частей. Таким образом, конструктивно ответственные части опорных конструкций моста деформируются даже при малой нагрузке, если она действует длительное время, а при трении такой материал быстро разрушается и, наконец, он плохо "держит" даже слабую радиацию.
Технической задачей данной полезной модели является снижение материалоемкости опорных частей, поверхность которых, как правило, при проектировании увеличена из условия обеспечения заданной несущей способности фторопласта, а также уменьшение размеров скользящих элементов, что повышает технологичность и точность их изготовления, существенно увеличивают износостойкость пар скольжения, а следственно, и срок службы опорных частей.
Достигается это тем, что опорная часть моста содержит нижнюю опорную плиту, выполненную в виде стакана или имеющего вогнутую сферическую поверхностью балансира, и верхнюю скользящую плиту с ограничительными выступами ее перемещения и/или с выпуклой сферической поверхностью балансира, имеющую стальной полированный лист скольжения между которыми по поверхностям скольжения дискретно или непрерывно размещен лист или слой радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, предпочтительно Ф-4РМ «Форпласт», расположенный свободно или закрепленный к одной из взаимодействующих поверхностей.
4
2
Радиационно-модифицированный политетрафторэтилен (например, ТУ 2213-001-00208982-06; или ТУ 2213-002-00208982-06; или ТУ 2213-003-00208982-06) обладает в 10 раз большей износостойкостью и 10 раз меньшей ползучестью при сохранении коэффициента трения на уровне, характерном для не модифицированного фторопласта.
Данная полезная модель поясняется чертежами, где представлены конструктивные примеры реализации в различных конструкциях опорных частей мостов:
- на фиг.1 представлена резино-фторопластовая опорная часть,
- на фиг.2 - сферическая всесторонне-подвижная опорная часть,
- на фиг.3 - стаканная опорная часть.
Резино-фторопластовая опорная часть (фиг.1) состоит из деформируемой детали в виде резиновой опорной части, передающей вертикальную нагрузку и обеспечивающей угловые перемещения опорных узлов сооружения, и пары скольжения, обеспечивающей линейные перемещения, где в качестве элемента скольжения используется радиационно-модифицированный политетрафторэтилен, в том числе Ф-4РМ «Форпласт».
Такая опорная часть содержит резиновую армированную опорную часть 1, слой или лист радиационно-модифицированного политетрафторэтилена 2, стальной полированный лист скольжения 3, верхнюю скользящую плиту 4, боковой упор 5 (ограничитель), нижнюю опорную плиту 6 и верхнюю опорную плиту 7.
Процесс изготовления заключается в следующем.
Из листового проката изготавливаются верхняя 7 и нижняя 6 опорные плиты, боковые упоры 5 и верхняя скользящая плита 4. На нижнюю поверхность верхней скользящей плиты 4 непрерывным угловым сварным швом крепится полированный нержавеющий лист скольжения 3. Резиновую опорную часть 1 располагают на нижнем опорном листе 6. На ней располагается верхняя опорная плита 7. В выточки верхнего опорного листа укладываются вставки из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена 2. На них размещается верхняя скользящая плита 4 с листом скольжения 3.
Опорная часть работает следующим образом. Вертикальная нагрузка от пролетного строения передается через верхнюю скользящую плиту 4, лист скольжения 3 и верхнюю опорную плиту 7 на резиновую опорную часть 1, которая в свою очередь передает нагрузку на нижнюю опорную плиту 6. Поворот пролетного строения происходит за счет деформации резиновой армированной опорной части 1. Горизонтальные перемещения пролетного строения осуществляются за счет скольжения верхней скользящей плиты 4 и приваренного к ней листа скольжения 3 по вставкам из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена 2, расположенным в выточках верхней опорной плиты. Боковой упор 5 препятствует смещению резиновой опорной части в горизонтальном направлении.
При выполнении опорной части сферической (фиг.2), ее всесторонне-подвижная опорная часть включает нижнюю опорную плиту 6 - стальной нижний балансир с вогнутой сферической поверхностью, в выточке которой расположен скользящий материал - радиационно-модифицированный политетрафторэтилен 2; верхнюю плиту 7 - стальной верхний балансир (шаровой сегмент) с диском из скользящего материала, расположенным в выточке на плоской поверхности; верхнюю скользящую плиту 4 с прикрепленным к ней полированным стальным листом 3.
Процесс изготовления заключается в следующем.
Из конструкционной стали путем механической обработки изготавливаются верхняя 7 и нижняя 6 плиты и верхняя скользящая плита 4. На нижнюю поверхность верхней скользящей плиты 4 непрерывным угловым сварным швом крепится полированный нержавеющий стальной лист скольжения 3.
В выточке нижнего балансира с вогнутой сферической поверхностью располагается диск из скользящего материала - радиационно-модифицированный политетрафторэтилен. Сверху размещается верхняя плита 7 - верхний балансир (шаровой сегмент), на верхней поверхности которого путем механической обработки изготавливается выточка, в которой размещается диск из скользящего материала 2 (радиационно-модифицированный политетрафторэтилен) и на нем размещается верхняя скользящая плита 4.
Опорная часть работает следующим образом. Вертикальная нагрузка от пролетного строения передается через верхнюю скользящую плиту, лист скольжения и верхний балансир, который в свою очередь передает нагрузку на нижний балансир. Поворот пролетного строения происходит за счет смещения верхнего балансира относительно нижнего. Горизонтальные перемещения пролетного строения осуществляются за счет скольжения верхней скользящей плиты и приваренного к ней листа скольжения по вставкам из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, расположенным в выточках верхнего балансира.
Стаканная опорная часть (фиг.3) состоит из нижней плиты 6, выполненной в виде стального стакана 8 (обоймы), крышки 9, резиновой пластины 10 с уплотнительными кольцами, обеспечивающей угловые перемещения опорных узлов сооружения, и пары скольжения с верхней плитой 4 и стальным листом 5, обеспечивающей линейные перемещения, где в качестве элемента скольжения 2 используется радиационно-модифицированный политетрафторэтилен, в том числе Ф-4РМ «Форпласт».
Процесс изготовления заключается в следующем.
Из листового проката изготавливаются стакан, крышка и верхняя скользящая плита. На нижнюю поверхность верхней скользящей плиты непрерывным угловым сварным швом крепится полированный нержавеющий лист скольжения. В стакане располагают резиновую пластину с уплотнительными кольцами. На ней располагается крышка стакана. В выточки на верхней плоскости стакана укладываются вставки из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена. На них размещается верхняя скользящая плита с листом скольжения.
Опорная часть работает следующим образом. Вертикальная нагрузка от пролетного строения передается через верхнюю скользящую плиту, лист скольжения и резиновую пластину на стакан. Поворот пролетного строения происходит за счет деформации резиновой пластины. Горизонтальные перемещения пролетного строения осуществляются за счет скольжения верхней скользящей плиты и приваренного к ней листа скольжения по вставкам из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, расположенным в выточках верхней опорной плиты.
Использование данного материала (радиационно-модифицированного политетрафторэтилена) в парах скольжения опорных частей обеспечивает показатели допустимого поверхностного давления до 200 МПа и более (для не модифицированного фторопласта данное значение равно 50 МПа), что позволяет уменьшить размер скользящих элементов и существенно увеличивают износостойкость пар скольжения, а следственно и срок службы опорных частей.