ОПОРНАЯ ЧАСТЬ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для разводных мостов с вертикально - подъемными пролетами.
Известна неподвижная опорная часть, включающая передающие в сооружении от пролетного строения на опору вертикальную и продольные горизонтальные нагрузки, верхнюю опорную плиту (верхний балансир) с вилкообразными ребрами, опирающуюся с плотным касанием (термин принят согласно СП35.13330.2011, с. 137, табл. 8.3) на цилиндрическую поверхность головки нижней опорной плиты (нижнего балансира). Эта опорная часть применяется совместно с подвижной опорной частью, включающей передающие в сооружении от пролетного строения на опору, вертикальную нагрузку, верхнюю опорную плиту (верхний балансир), с которой через цилиндрический шарнир с плотным касанием тарельчатыми шайбами связан сектор, в свою очередь опирающийся со свободным касанием (термин также принят согласно СП35.13330.2011, с. 137, табл. 8.3) цилиндрической поверхностью на нижнюю опорную плиту (нижнюю подушку). В обеих опорных частях верхняя опорная плита поднимается вместе с пролетным строением. Для центрирования пролетного строения при его опускании совместно с указанными опорными частями устанавливают отдельно стоящее особое центрирующее устройство. Поперечные горизонтальные нагрузки воспринимаются или этим устройством, или дополнительными горизонтальными опорными частями III. Необходимость использования одновременно целого комплекса устройств является серьезным недостатком показанных опорных частей, так как вызывает существенное усложнение опирания пролетного строения, усугубляющее и без того их существенную материалоемкость.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является более экономически эффективная опорная часть, включающая передающие в сооружении от пролетного строения на опору вертикальную и горизонтальные нагрузки, верхнюю опорную плиту, шаровой сегмент со сферической, переходящей в цилиндрическую и затем в плоскую поверхности, подвижную плиту и нижнюю опорную плиту с направляющими и/или ограничительными планками, размещенные с возможностью обеспечения пролетному строению осуществления его возвратных поворотных и горизонтальных перемещений относительно опоры с заданным коэффициентом трения посредством попарно взаимодействующих друг с другом с плотным касанием ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, из которых в каждой паре один выполнен полированным металлическим, а другой из антифрикционного материала, при этом через отверстия по вертикальной оси симметрии подвижной плиты и/или шарового сегмента пропущен центральный цилиндрический элемент, одним концом жестко закрепленный соответственно на нижней опорной или подвижной плитах 121. Основным недостатком данной опорной части является то, что она неразъемная, и без нарушения ее эксплуатационной способности не пригодна для подъема и опускания пролетного строения в разводных мостах.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи устранения указанного недостатка путем наделения опорной части функциональными возможностями использования при подъеме и опускании пролетного строения в разводных мостах с сохранением ее эксплуатационной способности и экономической эффективности.
Для решения поставленной задачи в опорной части, включающей передающие в сооружении от пролетного строения на опору вертикальную и горизонтальные нагрузки, верхнюю опорную плиту, шаровой сегмент со сферической, переходящей в цилиндрическую и затем в плоскую поверхностями, подвижную плиту и нижнюю опорную плиту с направляющими и/или ограничительными планками, размещенные с возможностью обеспечения пролетному строению осуществления его возвратных поворотных и горизонтальных перемещений относительно опоры с заданным коэффициентом трения посредством попарно взаимодействующих друг с другом с плотным касанием ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, из которых в каждой паре один выполнен полированным металлическим, а другой из антифрикционного материала, при этом через отверстия по вертикальной оси симметрии подвижной плиты и/или сегмента пропущен центральный цилиндрический элемент, одним концом жестко закрепленный соответственно на нижней опорной или подвижной плитах, свободный конец этого центрального цилиндрического элемента превышает шаровой сегмент и выполнен с жестко укрепленной на нем центрирующей головкой, имеющей боковую посадочную цилиндрическую поверхность, переходящую в расположенную над ней боковую поверхность кругового прямого конуса, а верхняя опорная плита установлена на шаровой сегмент с возможностью ее съема с него при подъеме и посадке на него при опускании пролетного строения и выполнена с отверстием, имеющим минимум три цилиндрические ступени разных диаметров с центрами их окружностей расположенными друг над другом на одной вертикальной оси, при этом радиус основания конуса и посадочной цилиндрической поверхности центрирующей головки не меньше суммарной величины допускаемого горизонтального смещения пролетного строения при его подъеме и опускании и температурного изменения его длины за период нахождения верхней опорной плиты в снятом с шарового сегмента положении, а в самой верхней опорной плите внутренние боковая и плоская поверхности нижней ступени отверстия ответны боковой цилиндрической и плоской поверхностям шарового сегмента и ее высота не меньше высоты расположения центрирующей головки над шаровым сегментом, внутренняя боковая поверхность средней ступени отверстия выполнена посадочной и ответна наружной посадочной цилиндрической поверхности центрирующей головки и ее высота меньше высоты расположения самой головки над шаровым сегментом, а диаметр и высота верхней ступени отверстия превышают больший диаметр и высоту центрирующей головки не менее, чем на величину поворотного смещения верхней опорной плиты при изгибе пролетного строения. Кроме того, центрирующая головка может быть выполнена в виде усеченного прямого кругового конуса, боковая поверхность которого переходит в посадочную боковую цилиндрическую поверхность, при этом разница между радиусами нижнего и верхнего оснований конуса также не меньше суммарной величины допускаемого горизонтального смещения пролетного строения при его подъеме и пускании и температурного изменения его длины за период нахождения верхней опорной плиты в снятом с шарового сегмента положении. Центрирующая головка также может быть жестко закреплена на свободном конце центрального цилиндрического элемента посредством резьбового соединения, а на шаровом сегменте, на нижней и следующей за ней ступенях отверстия верхней опорной плиты могут быть укреплены цилиндрические кольца, которые также как и центрирующая головка выполнены из износостойкого материала, например, высокопрочной стали. И, наконец, в опорной части подвижная плита может быть перекрыта направляющими планками, в частности, по наклонным, находящимся под углом 55° боковым плоским поверхностям скольжения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 и 2 показаны примеры сечений соответственно неподвижной и подвижной опорных частей с центрирующей головкой в виде прямого кругового конуса.
На фиг. 3 показан пример подвижной опорной части с центрирующей головкой в виде усеченного прямого кругового конуса, с износостойкими цилиндрическими кольцами и с наклонными направляющими планками, перекрывающими подвижную плиту.
На фиг. 4 показан пример опорной части с поднятой верхней опорной плитой.
В предлагаемой полезной модели опорной части передающей вертикальную нагрузку от пролетного строения 1 на опору 2 верхняя опорная плита 3 крепится к пролетному строению 1, а нижняя опорная плита 4 с направляющими 6 и/или с ограничительными 5 планками к опоре 2. Верхняя опорная плита 3 опирается также на шаровой сегмент 7 с возможностью ее съема с него при подъеме и постановке на него при опускании пролетного строения 1. Сам шаровой сегмент 7 своей выпуклой сферической поверхностью вложен в ответную ей вогнутую сферическую поверхность на подвижной плите 8.
По вертикальной оси симметрии опорной части установлен центральный цилиндрический элемент 9, который в неподвижной опорной части пропущен сквозь отверстия подвижной плиты 8 и шарового сегмента 7 и одним концом жестко закреплен на нижней опорной плите 4. В подвижной опорной части элемент 9 пропущен сквозь отверстие только шарового сегмента 7 и жестко закреплен одним концом на подвижной плите 8. В обоих случаях свободный конец цилиндрического элемента превышает шаровой сегмент 7 и выполнен с жестко укрепленной на нем центрующей головкой, имеющей боковую посадочную цилиндрическую поверхность 10, переходящую в расположенную над ней боковую поверхность прямого кругового конуса 11. Радиус цилиндрической поверхности 10 и основания конуса 11 не меньше суммарной величины допускаемого горизонтального смещения пролетного строения при его подъеме и опускании и температурного изменения его длины за период нахождения верхней опорной плиты в снятом с шарового сегмента положении. Центрирующая головка может быть выполнена и с усеченным прямым круговым конусом 12. В этом случае не меньше указанной величины должна быть разница между радиусами нижнего и верхнего оснований конуса 12. Закрепление центрирующей головки на свободном конце элемента 9, а также закрепление его другого конца на плитах 4 или 8, может быть выполнено любыми средствами, известными на современном уровне техники. Например, цилиндрическая 10 и коническая 11 поверхности могут быть выполнены за одно целое с элементом 9. Тогда этот элемент целесообразно закреплять на плитах 4 и 8 посредством резьбового соединения. И наоборот центрирующую головку можно закреплять на элементе 9 резьбовым соединением, а сам элемент 9 может быть приварен к плитам 4 или 8. При этом, например, резьбовое отверстие в головке с простым круговым конусом может быть глухим, а в головке с усеченным конусом 12 - сквозным или в обоих случаях резьбовое прикрепление центрирующих головок 11 или 12 к элементу 9 может быть фланцевым.
Верхняя опорная плита 3 выполнена с отверстием, имеющим не менее трех цилиндрических ступеней 13, 14, 15 разных диаметров с центрами их окружностей, расположенными друг над другом на одной вертикальной оси. В нижней ступени 13 внутренние боковая и плоская поверхности ответны соответственно боковой цилиндрической и плоской поверхностям шарового сегмента 7, а ее высота не меньше высоты расположения центрирующей головки элемента 9 над шаровым сегментом 7. Внутренняя боковая поверхность средней ступени 14 выполнена посадочной и ответна наружной посадочной цилиндрической поверхности 10 центрирующей головки, а высота этой ступени меньше высоты расположения самой головки над шаровым сегментом 7. Диаметр и высота верхней ступени 15 превышают больший диаметр и высоту центрирующей головки на элементе 9 не менее чем на величину поворотного смещения верхней опорной плиты 3 при изгибе пролетного строения 1. Для повышения долговечности центрирующей головки и боковых посадочных поверхностей ступеней 13, 14 отверстия верхней опорной плиты 3, боковой цилиндрической поверхности шарового сегмента 7 их целесообразно выполнить из износостойкого материла известного на современном уровне техники, например, из высокопрочной стали. Иными словами из этого материала может быть изготовлена полностью центрирующая головка, а все упомянутые боковые цилиндрические поверхности могут быть снабжены укрепленными на них кольцами 23, 24, 25.
Для предотвращения в подвижной опорной части выворачивания подвижной плиты 8 при взаимодействии верхней опорной плиты 3 с коническими поверхностями 11 или 12 центрирующей головки в период опускания пролетного строения подвижную плиту 8 следует специально удерживать без потери ее подвижности с заданным коэффициентом трения. Это условие также может быть выполнено разными методами известными из современного уровня техники. Например, могут быть использованы Г-образные направляющие, с укрепленными на каждой из их плоских поверхностей и соответственных поверхностях подвижной плиты антифрикционных пар скольжения. Но также могут быть применены и общепринятые в машиностроении направляющие типа «ласточкин хвост» с углом наклона, в частности, 55°. В последнем случае требуется меньше плоскостей скольжения.
Все взаимодействующие с заданным коэффициентом трения детали при эксплуатации опорной части соприкасаются друг с другом с плотным касанием ответных поверхностей укрепленных на них попарно слоев скольжения: плоских 16, 17 и сферических 18, 19, выполненных из определенных материалов, известных из современного уровня техники. Например, в каждой паре один слой скольжения может быть выполнен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, чистого или наполненного политетрафторэтилена (в нашей стране известного как фторопласт-4, а за рубежом как тефлон, алгофлон и др.), а другой слой скольжения - из нержавеющей стали или твердого хрома с полированной поверхностью. Коэффициент трения скольжения таких контактных пар достаточно низок. Для его еще большего снижения на поверхности слоев скольжения наносят смазку (например, циатим-221, силиконовый жир и др.).
Защита поверхностей слоев скольжения от загрязнений осуществляется легкоснимаемым кожухом 20 из оцинкованной, нержавеющей или другой стали и фартуками 21 и 22 из силикона, резины и т.д. Для наблюдения за продольными горизонтальными перемещениями пролетного строения в подвижных опорных частях установлена линейка 26.
Опорная часть работает следующим образом. При нахождении пролетного строения 1 в нижнем положении непосредственно на опорных частях они передают эксплуатационную нагрузку на опору 2: вертикальную - через верхнюю опорную плиту 3, шаровой сегмент 7, подвижную плиту 8 и нижнюю опорную плиту 4; горизонтальную нагрузку - через ответные боковые поверхности 13 верхней опорной плиты 3 и шарового сегмента 7, сферические поверхности 18, 19 шарового сегмента 7 и подвижной плиты 8. Кроме того в неподвижной опорной части передача горизонтальной нагрузки происходит вдоль и поперек пролетного строения 1 через ответные боковые плоские поверхности подвижной плиты 8 и ограничительных планок 5, в подвижной опорной части - только поперек пролетного строения 1 через боковые поверхности подвижной плиты 8 и направляющих планок 6.
При прогибах пролетного строения 1 оно поворачивает прикрепленную к нему верхнюю опорную плиту 3, которая вынуждает поворачиваться шаровой сегмент 7 в ответной выемке подвижной плиты 8. При этом происходит некоторое горизонтальное смещение подвижной плиты 8, что в неподвижной опорной части учитывается разницей в диаметрах центрального цилиндрического элемента 9 и отверстия под него в подвижной плите 8, а также расстоянием между нею и ограничительными планками 5. Величина указанного смещения зависит от величины радиуса ответных сферических поверхностей, центра их расположения по отношению к нейтральной оси пролетного строения, но, как правило, на практике не превышает 1-2 мм, а в ряде случаев принимается равной нулю. Помимо этого, как в неподвижной, так и в подвижной опорных частях, величины отверстия в шаровом сегменте 7 и отверстия верхней ступени 15 верхней опорной плиты 3 также не препятствуют повороту опорного сечения пролетного строения 1, так как назначаются также с учетом соответственно диаметров центрального цилиндрического элемента 9, диаметра и высоты его центрирующей головки 11 или 12. Кроме того высота ступени 14 также не препятствует этому повороту так как она меньше высоты расположения центрирующей головки над шаровым сегментом 7. Таким образом центральный цилиндрический элемент 9, жестко закрепленный в неподвижной опорной части на нижней опорной плите 4 не мешает осуществлению поворотных перемещений при изгибе пролетного строения 1.
Температурные перемещения пролетного строения 1 реализуются подвижными опорными частями следующими образом. Верхняя опорная плита 3 будучи прикрепленной к пролетному строению 1 вынуждает подвижную плиту 8 (через шаровой сегмент 7) совершать горизонтальные возвратно-поступательные перемещения по горизонтальной плоской поверхности нижней опорной плиты 4. При этом одностороннюю направленность этих перемещений предопределяют направляющие 6. Величина горизонтальных перемещений назначается с учетом предельного температурного изменения длины пролетного строения 1. Центральный цилиндрический элемент 9, жестко закрепленный в подвижной опорной части на подвижной плите 8 перемещается вместе с ней. При соблюдении и здесь показанной разницы в диаметрах центрального цилиндрического элемента 9 с центрующими головками 11 или 12, величин отверстий шарового сегмента 7 и верхней ступени 15 верхней опорной плиты 3 подвижная опорная часть будет полностью осуществлять предназначенные для нее функции. В обоих типах опорных частей заданный коэффициент трения обеспечивают установленные на соответствующих деталях слои скольжения попарно взаимодействующие своими сферическими или плоскими поверхностями.
При подъеме пролетного строения верхняя опорная плита 3 беспрепятственно снимается с шарового сегмента 7. При возможных заклинках последний удержат на месте в неподвижной опорной части центрующая головка 11 или 12, а в подвижной опорной части шаровой сегмент 7 и подвижную плиту 8 удержат направляющие 6. В процессе подъема и опускания пролетного строения возможны также и его смещения в горизонтальной плоскости. Кроме того, за время нахождения пролетного строения 1 в поднятом положении возможны и температурные изменения его длины. Указанные отклонения должны компенсироваться при опускании пролетного строения. Для этого служат центрирующие головки 11 или 12 на центральном цилиндрическом элементе 9. В силу того, что в этих головках радиусы оснований конических поверхностей назначены с учетом указанных отклонений внутренняя боковая цилиндрическая поверхность ступени 14 отверстия верхней опорной плиты 3 при начале опускания пролетного строения 1 всегда будет (даже при смещении) находиться над конической поверхностью центрирующей головки 11 или 12.
В процессе опускания ступень 14 верхней опорной плиты начнет скользить по конической поверхности центрирующей головки, что вынудит на неподвижной опорной части пролетное строение смещаться до его требуемого проектного положения, а в подвижной опорной части заставит перемещаться подвижную плиту 8 с шаровым сегментом 7 до полной компенсации произошедшего температурного изменения длины пролетного строения. При этом направляющие 6 предотвратят выворачивание подвижной плиты 8. Конечной стадией скольжения ступени 14 по конической поверхности центрирующей головки является совмещение с цилиндрической поверхностью 10 этой головки и опускание по ней цилиндрической поверхности 14 с одновременным опусканием цилиндрической ступени 13 верхней опорной плиты 3 по цилиндрической поверхности шарового сегмента 7 до полной посадке на него всей этой опорной плиты. Соответственно ступень 14 ее отверстия окажется под центрирующей головкой 11 или 12. Далее будет происходить ранее показанная работа опорной части в текущем температурном эксплуатационном положении пролетного строения.
Таким образом, предлагаемая полезная модель может быть реализована в опорных частях разводных мостов с вертикально - подъемными пролетами. При этом ее конструктивная схема позволит ощутимо повысить экономическую эффективность эти опорных частей.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Крыжановский В.И. Разводные мосты. - М. Транспорт, 1967, с. 12, 13, 28-30.
2. Пат. РФ №82228 М. кл. E01D 19/04, 20.04.2009