УПЛОТНЕНИЕ ТРОСОВОГО АНКЕРНОГО УСТРОЙСТВА В ТРОСОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
SEAL FOR CABLE ANCHOR DEVICE OF CABLE CONSTRUCTION

Уровень техники
Изобретение в основном относится к уплотнению, используемому для строительного троса, в частности, для герметичного соединения тросового анкерного устройства с несущим элементом строительной конструкции.
В подобной строительной конструкциях, например, в вантовых мостах, подвесных мостах и тому подобных конструкциях, несущий трос, подвергаемый воздействию растягивающих нагрузок, соединяет верхний участок пилонов таких мостов с дорожным полотном через анкерные устройства.
Анкерные устройства несущего кабеля, расположенные на верхних участках пилонов и/или на уровне дорожного полотна, передают растягивающие нагрузки от кабеля на строительную конструкцию. Участки пилонов и дорожного полотна, к которым подсоединены анкерные устройства, во многих случаях имеют полую конструкцию, причем внутренний объем подобной полой конструкции обычно является герметичным для защиты внутреннего объема от воздействия внешней среды, особенно от влажности, для предотвращения коррозии металлических конструкций и/или оборудования, такого как анкерные устройства несущего троса, расположенные внутри полой конструкции дорожного полотна и/или пилонов моста.
Защита от коррозии внутреннего объема полой конструкции обычно осуществляется путем осушения содержащегося внутри воздуха известным в данной области техники способом, например, посредством поддержания влажности воздуха менее 40% для эффективного предотвращения коррозии металла. Кроме того, для лучшего ограничения коррозии в течение длительного периода времени полые конструкции могут быть выполнены максимально герметичными для предотвращения проникновения влаги в полые конструкции.
В случае вантового моста, как показано на фиг. 1, каждый несущий трос 2 для поддержки дорожного полотна 1 моста прикреплен соответствующим анкерным устройством к дорожному полотну в точке D и к верхнему участку пилона 3 в точке T. Более подробное изображение анкерного устройства приведено на фиг. 2. Крепежная зона дорожного полотна и/или пилона имеет полую конструкцию со стенками 5, которые пересекаются несущими тросами во множестве мест, являющихся особыми участками, требующими уплотнения. Поскольку тросы могут перемещаться на уровне отверстия 6 стенки 5, то изменение нагрузок, перемещения конструкции и вибрация троса усложняют задачу уплотнения, особенно если несущий трос имеет множество параллельных прядей 7 с чехлами или без них, как показано на фиг. 2.
Для предотвращения проникновения влаги внутрь полой конструкции интуитивным решением является непрерывное продление естественной преграды, которой является стенка 5 полой конструкции вокруг несущего троса, до центра отверстия, через которое проходит несущий трос, и даже между прядями 7 несущего троса. Например, пространство между параллельными прядями 7 может заполняться мягким и клейким веществом, таким как силиконовый герметик.
Реализация такой преграды затруднена, поскольку необходимо отодвигать натянутые пряди для введения силикона в промежутки, и очень сложно обеспечить эффективное заполнение пустот между прядями. Кроме того, обслуживание тросовой конструкции с такой системой уплотнения является очень сложным. Например, при замене пряди уплотняющая система обычно повреждается, поскольку при воздействии на прядь герметизирующее вещество разрушается.
Другим решением является помещение всего анкерного устройства и, следовательно, всего несущего троса снаружи осушенной зоны, но внутри полой конструкции. Данное решение обладает тем недостатком, что анкерное устройство и поддерживающая его конструкция, обычно выполняемые из металла, не защищаются от коррозии за счет осушения внутреннего объема полой конструкции.
Задачей изобретения является решение вышеуказанных проблем и разработка усовершенствованной системы и способа уплотнения анкерного устройства несущего троса строительной конструкции.
Раскрытие изобретения
В соответствии с изобретением уплотнение для герметичного соединения тросового анкерного устройства с несущим элементом конструкции выполнено так, что от внешнего края поверхности несущего элемента, включая проем в этом несущем элементе, до внешнего края герметичного участка закрепленного троса проходит рукав.
Таким образом, изобретение заключается в совмещении интуитивной преграды с уже существующим герметичным участком закрепленного троса. Если трос, соединенный с анкерным устройством, не снабжен общей защитной оболочкой, подобный герметичный участок включает в себя переднюю поверхность анкерного устройства. Если трос, соединенный с анкерным устройством, снабжен общей защитной оболочкой, такой герметичный участок также включает в себя часть общей защитной оболочки закрепленного троса. Общая защитная оболочка обычно устанавливается на анкерном устройстве герметичным образом, например, скрепляется с передней поверхностью анкерного устройства. Такая установка позволяет избежать продления уплотняющего материала за пределы стенки полой конструкции и непосредственного пересечения прядей конструкции троса, как это происходит в известных конструкциях. Передняя поверхность соответствует воздухонепроницаемой панели или опоре анкерного устройства для несущего троса и находится напротив проема в полой конструкции, через который к внешней части сооружения проходит по меньшей мере один несущий трос. Такое решение позволяет эффективно избежать непосредственного пересечения пучка прядей из-за введения герметизирующего вещества между прядями, при этом опорная конструкция анкерного устройства остается внутри полой конструкции.
Таким образом, благодаря данному решению анкерное устройство и его опорная конструкция защищены от коррозии за счет высокоэффективной защиты от коррозии, обеспечиваемой осушением внутреннего объема полой конструкции сооружения. Уплотнение, проходящее до внешнего края передней поверхности анкерного устройства или общей защитной оболочки, обеспечивает хорошую герметизацию даже в случае перемещений троса. Поскольку уплотнительный рукав не находится в непосредственном контакте с прядями, упрощается обслуживание троса (например, замена прядей) без повреждения уплотнения анкерного устройства.
Могут использоваться один или несколько следующих вариантов компоновки уплотнения, которые могут рассматриваться по отдельности или в комбинации.
Рукав содержит по меньшей мере одну гибкую оболочку, окружающую несущий трос, или, если несущий трос обернут общей защитной оболочкой, гибкая оболочка окружает общую защитную оболочку несущего троса. Общая защитная оболочка может закрепляться на анкерном устройстве. Защитная оболочка и передняя поверхность анкерного устройства выполнены из коррозионно-стойкого материала. Общая защитная оболочка из коррозионно-стойкого материала может находиться в непосредственном контакте с передней поверхностью анкерного устройства, которая также выполнена из коррозионно-стойкого материала.
Для практического применения уплотнения согласно изобретению также разработан способ герметизации соединения тросового анкерного устройства с конструкционным элементом сооружения. Также объектом изобретения является тросовая строительная конструкция, имеющая по меньшей мере одно уплотнение, выполненное в соответствии с вышеуказанными особенностями.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример вантового моста;
на фиг. 2 - место T или D на фиг. 1 с анкерным устройством до герметизации, вид в разрезе в увеличенном масштабе;
на фиг. 3 - то же, после герметизации;
на фиг. 4 - место T или D на фиг. 1 с анкерным устройством после герметизации по второму варианту, вид в разрезе в увеличенном масштабе;
на фиг. 5 - место F на фиг. 4, вид в увеличенном масштабе.
Осуществление изобретения
Изобретение описано применительно к вантовым мостам, но это не исключает возможность его использования в других типов тросовых конструкций.
Строительная конструкция, изображенная на фиг. 1, представляет собой, например вантовый мост. Такой мост обычно имеет дорожное полотно 1, по меньшей мере один пилон 3 и один или несколько несущих тросов 2. Несущие тросы 2 растянуты между двумя анкерными устройствами, крепящими их к двум конструкционным элементам, а именно, к пилону на участках T и к дорожному полотну на участках D. В рассматриваемом примере один несущий трос 2 состоит из пучка параллельных прядей 7. Эти пряди могут иметь индивидуальное защитное покрытие из вещества, обеспечивающего, защиту от коррозии (например, консистентную смазку) и могут быть помещены в индивидуальную защитную оболочку, выполненную из полимера, например полиэтилена высокой плотности.
Как показано на фиг. 2, анкерное устройство 4 содержит анкерную опору 8, установленную на опорном элементе 9 вдоль опорной поверхности (не показанной на фигуре) по существу перпендикулярно основному направлению несущего троса 7. Опорный элемент 9 прижат с противоположного от анкерной опоры края к элементу конструкции, например к пилону или дорожному полотну, к которым крепится несущий трос.
Для надежного крепления индивидуально защищенных прядей защита каждой пряди 7 имеет оголенный концевой участок в камере 10, расположенный за анкерной опорой 8. Для предотвращения коррозии в оставленные между прядями и опорой 8 зазоры камеры 10 может вводиться заполняющее вещество. Для предотвращения распространения заполняющего вещества край камеры 10, противоположный анкерной опоре 8, закрыт уплотнением 11, которое герметизирует каждую снабженную индивидуальной защитой прядь 7. Уплотнение 11 может быть выполнено, в частности, сальникового типа, подобно описанному в документе EP 0323285 A, либо в виде набивного сальника, состоящего из перфорированных пластин, выполненных из жесткого полимерного материала, как описано в документе WO 01/10098.
Вне зависимости от типа, уплотнение 11 фактически образует переднюю поверхность анкерного устройства 4, которая естественным образом герметизирована и не допускает проникновения влаги внутрь анкерного устройства 4.
Пилон 3 и/или дорожное полотно 1 имеют полую конструкцию, обычно герметичную, внутри которой помещаются анкерные устройства 4. Закрепленный несущий трос 2 проходит через стенку 5 полой конструкции пилона 3 или дорожного полотна 1, в которой выполнен проем 6, который требует уплотнения для обеспечения герметичности полой конструкции пилона и/или дорожного полотна. Если имеющие индивидуальную защиту пряди несущего троса 2 не обернуты общей защитной оболочкой, уплотнение полой конструкции на уровне проема становится полным после формирования стыка между внешнем краем поверхности полой конструкции с проемом 6 и внешним краем передней поверхности анкерного устройства.
Подобное уплотнение может быть получено, например, как показано на фиг. 3, за счет герметичного крепления рукава свободной формы, имеющего два края: между внешним краем поверхности полой конструкции с проемом и внешним краем передней поверхности анкерной опоры 8, например, внешним краем уплотнения 11. Рукав свободной формы может сначала крепиться одним краем к одной стороне внешнего края поверхности полой конструкции с проемом 6 или сначала крепиться к внешнему краю передней поверхности анкерного устройства 4, а затем с другого края растягиваться до внешнего края передней поверхности анкерного устройства 4 или до внешнего края поверхности полой конструкции с проемом 6, соответственно.
Форма и материал рукава могут быть разными в зависимости от формы и материала уплотняемого проема, например, предпочтительным вариантом может быть гибкая оболочка, например, из резины, из пропитанной связующим ткани и т.д.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, трос 2 состоящий из имеющих индивидуальную защиту прядей 7 не имеет внешней общей защитной оболочки. Рукав 12 свободной формы, например упругая оболочка, может помещаться сначала на поверхность полой конструкции вокруг проема 6, а затем растягиваться непосредственно до передней поверхности анкерного устройства 4 предпочтительно до уровня передней панели 13 уплотнения 11 за пределы анкерного блока 4, как показано на фиг. 3. И, наконец, с одного края рукав своей внутренней боковой поверхностью герметично закрепляется вокруг передней поверхности анкерного устройства 4, а с другого края внешняя боковая поверхность рукава герметично крепится к поверхности полой конструкции вокруг проема 6.
Если опорная поверхность анкерного устройства 4 устанавливается на бетонной полой конструкции, крепление рукава к поверхности полой конструкции с проемом производится предпочтительно к внешней поверхности стенки вокруг проема, как показано на фиг. 2 и 3, или к поверхности проема внутри стенки бетонной полой конструкции (не показано на фигурах). Если опорная поверхность анкерного устройства 4 устанавливается на стальной полой конструкции, крепление рукава к поверхности полой конструкции с проемом производится предпочтительно к внутренней поверхности стенки неподвижной стальной полой конструкции (фиг. 4).
Как указано выше, гибкая оболочка также может сначала помещаться на переднюю поверхность анкерного устройства 4, а затем растягиваться непосредственно к поверхности вокруг проема 6. Крепление рукава может быть осуществлено известным в данной области техники образом, например, путем приклеивания или образования химической связи или механическим способом, в частности, привинчиванием, прикреплением при помощи зажима и т.д.
Во многих случаях снабженные индивидуальной защитой пряди могут также помещаться в экструдированную общую защитную оболочку из полиэтилена высокой плотности для защиты от ультрафиолетового излучения при одновременном сохранении эстетических и аэродинамических характеристик тросовой конструкции. Изображенное на фиг. 4 уплотнение подходит для прядей, обернутых общей защитной оболочкой 14 в форме трубки, присоединенной к крепежной опоре 8. Рукав 12, например гибкая оболочка, помещается между полой конструкцией и общей защитной оболочкой, что может обеспечивать достижение той же цели, что и в первом варианте осуществления изобретения. Преимущество этого варианта состоит в том, что рукав имеет малые размеры из-за плотного и непосредственного его соединения с внешней поверхностью общей оболочки за пределами передней поверхности анкерного устройства, как показано на фиг. 4.
В уплотнении согласно изобретению передняя поверхность анкерного устройства 4 выходит на внешнюю поверхность полой конструкции, которая обычно не подвергается осушению. В связи с этим данная часть анкерного устройства предпочтительно изготавливается из коррозионно-стойких и воздухонепроницаемых материалов, как, например коррозионно-стойкая передняя панель 13, как показано на фиг. 5. Внутренний объем защитной оболочки 14 также может подвергаться осушению, при этом уплотнение согласно изобретению также может применяться для такого варианта конструкции.
В вариантах осуществления изобретения, в которых общая защитная оболочка 14 покрывает пряди 7, верхняя граница общей защитной оболочки 14 предпочтительно находится в контакте с коррозионно-стойкой передней панелью 13, как показано на фиг. 5, для защиты анкерного устройства от влаги при обеспечении гарантии того, что ни одна подверженная коррозии деталь анкерного устройства не взаимодействует с внешней средой.
Рукав 12 свободной формы может быть выполнен из любых подходящих гибких и воздухонепроницаемых материалов, которые не образуют дополнительного конструкционного элемента в сооружении, а только служат уплотнением для троса анкерного устройства на уровне проема в конструкционном элементе. В соответствии с изобретением рукав может применяться в анкерных системах различных форм и размеров, не требуя изготовления создаваемых под конкретную систему деталей, как это делалось ранее в известных решениях.
Кроме того, за счет гибкости рукава обычные перемещения троса не оказывают никакого негативного воздействия на уплотняющую функцию этого рукава. Передняя поверхность анкерного устройства эффективно участвует в выполнении уплотняющей функции за счет своей герметичности. Таким образом, уплотняющие стыки создаются в центре проема конструкционного элемента передней поверхностью анкерного устройства, в частности, уплотнением, и вдоль троса до внешнего края проема и за его пределы рукавом, продолжающим внешнюю стенку троса и поверхность полой конструкции. Такая конфигурация упрощает обслуживание уплотнения по сравнению с обслуживанием известных конструкций, поскольку уплотнение образуется без вмешательства во внутреннюю структуру троса между прядями. Анкерная опора помещается в полую и герметичную конструкцию сооружения для использования высокоэффективной защиты от коррозии за счет осушения внутреннего объема полой конструкции. Даже в случаях, когда производится обслуживание прядей, уплотнение обладает преимуществом, поскольку рукав не находится в прямом контакте с прядями, и передняя поверхность анкерного устройства также позволяет осуществлять подобную операцию (например, замену прядей).
С учетом приведенного выше описания возможно множество модификаций и вариантов осуществления изобретения. Например, уплотнение для тросового анкерного устройства в конструкционном элементе может применяться для закрепления любого несущего троса в строительной конструкции, в которой имеется отверстие для прохода несущего троса или любого другого малоподвижного элемента. Таким образом, следует понимать, что в рамках объема формулы изобретения возможно осуществление изобретения способом, отличным от приведенного в описании.