САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА
SELF-REGULATING STRUCTURE OF DEFORMATION JOINT

Предлагаемое изобретение относится к дорожному строительству, а именно к элементам дорожного покрытия для гашения вибраций.
В последние годы в отечественном мостостроении нашли широкое применение конструкции деформационных швов с резиновыми компенсаторами для перемещений.
2
2
3
Известен патент на изобретение США №6085878, МПК F16F 7/12 «Резиновый амортизатор ударов». Резиновый амортизатор ударов, содержащий полый корпус, имеющий корпус в виде полых сот, имеющих цилиндрическую форму, соты выполнены из смолы с упругостью при изгибе от 500 до 5000 кгс/см, при этом во время сжатия в продольном направлении амортизатор соответствует следующим условиям: (а) выход strength ≥100 TF/м и (б) энергия сжатия absorption ≥50 Tf.m/м. Резиновый амортизатор выполнен небольшим по размеру и легким по весу, при этом он обладает способностью поглощения энергии высокой ударной силы. Сотовая структура амортизатора ударов может предотвращать повреждения или поломки при получении высокой ударной силы.
Недостатком данного решения является сложность изготовления.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент США №8454264, МПК Е04В 1/686 «Компенсаторная система». Компенсаторная система содержит два конструктивных элемента с зазором между ними, короб, который проходит через зазор от первого до второго конструктивного элемента, плавающий элемент и два амортизатора для поглощения энергии, сообщаемой коробом при движении транспортных средств между первым и вторым конструктивным элементом. Компенсаторная система минимизирует энергию деформации, которая поглощается в коробе, что приводит к гашению удара во время работы.
Недостатком данного технического решения является то, что устройство сложно в изготовлении, не адаптировано к российским дорогам со сложным рельефом и погодными условиями, тем самым не достаточно надежно.
Задачей предлагаемого решения является создание экономичной и надежной саморегулирующей конструкции балок деформационного шва с обеспечением максимальной сохранности самих балок под действием высокой ударной силы.
Поставленная задача - создание экономичной и надежной саморегулирующей конструкции балок деформационного шва с обеспечением максимальной сохранности самих балок под действием высокой ударной силы, решена за счет того, что саморегулирующая конструкция балок деформационного шва содержит два короба, конструктивные элементы в виде балок с зазорами между ними и амортизаторами, а также профили деформационного шва. Балки расположены параллельно друг другу в двух коробах, ограничивающих пару балок справа и слева. Конструкция дополнительно содержит профили деформационного шва, расположенные перпендикулярно балкам в центре конструкции. Амортизаторы выполнены Z-образной формы. Внутри верхней и нижней части амортизаторов дополнительно выполнены металлические пластины. Концевые выступы амортизаторов снабжены сквозными отверстиями для крепления к балкам. Конструкция имеет три амортизатора: два концевых - правый и левый, и средний, при этом левый концевой и средний амортизаторы расположены зеркально по отношению к правому концевому. Крайние правый и левый профили объединены с правым и левым коробами соответственно. Центральный левый профиль объединен с верхней балкой, а центральный правый профиль объединен с нижней балкой конструкции.
Сущность изобртения поясняется чертежами:
Фиг. 1 - вид саморегулирующей конструкции балок деформационного шва сбоку в сечении.
Фиг. 2 - вид саморегулирующей конструкции балок деформационного шва сверху в статичном положении.
Фиг. 3 - вид саморегулирующей конструкции балок деформационного шва сверху в момент воздействия.
Саморегулирующая конструкция 1 балок 2 деформационного шва 3 содержит два короба 4, конструктивные элементы в виде балок 2 с зазорами 5 между ними и амортизаторами 6, а также профили 7 деформационного шва. Балки 2 расположены параллельно друг другу в двух коробах (правом 8 и левом 9) 4, ограничивающих пару балок 2 справа и слева. Профили 7 деформационного шва расположены перпендикулярно балкам 2 в центре конструкции 1. Амортизаторы 6 выполнены Z-образной формы. Внутри верхней 10 и нижней 11 части амортизаторов 6 дополнительно выполнены металлические пластины 12. Концевые выступы 13 амортизаторов 6 снабжены сквозными отверстиями 14 для крепления к балкам 2. Конструкция 1 имеет три амортизатора 6: два концевых - правый 15 и левый 16, и средний 17, при этом левый концевой 16 и средний 17 амортизаторы 6 расположены зеркально по отношению к правому концевому 15. Крайние правый 18 и левый 19 профили 7 объединены с правым 8 и левым 9 коробами 4 соответственно. Центральный левый 20 профиль объединен с верхней балкой 21, а центральный правый 22 профиль объединен с нижней балкой 23 конструкции 1 (см. фиг. 1, 2, 3).
Саморегулирующую конструкцию балок деформационного шва используют для встраивания в дорожную/мостовую конструкцию для гашения вибрации.
Устройство работает следующим образом:
1. При движении транспортного средства по саморегулирующей конструкции балок деформационного шва профили деформационного шва сдвигаются друг к другу.
2. При этом две балки разъезжаются вдоль и придвигаются друг к другу.
3. Верхняя балка сильнее выезжает из левого короба, нижняя балка глубже въезжает в правый.
4. Амортизаторы, плотно прикрепленные болтами к балкам и коробам, растягиваются для поглощения энергии.
5. По окончании воздействия амортизаторы сжимаются, возвращая балки и профили в исходное положение.
Предлагаемая конструкция имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:
1. Устойчивость амортизаторов за счет плотного крепления концевых выступов к балкам и коробам.
2. Долговечность амортизаторов за счет встраивания в них металлических пластин.
3. Повышенная надежность конструкции за счет предложенного крепления профилей к коробам и балкам, а также за счет предложенного расположения амортизаторов.
4. Предлагаемая саморегулирующая конструкция деформационного шва дает возможность перемещений концов пролетных строений на всех стадиях работы без перенапряжения и повреждения элементов шва, одежды ездового полотна и пролетных строений; работоспособна в заданных диапазонах температур.
5. В деформационных швах с предлагаемой конструкцией используют долговечные материалы, конструкции не оказывают негативного влияния на движение транспортных средств, а также удобны для осмотра, содержания и ремонта.
6. Сохранность на всех стадиях работы без повреждения элементов обеспечивается за счет того, что:
- в предложенной саморегулирующей конструкции деформационного шва нет контакта металла с металлом (за счет наличия амортизаторов) и обеспечена простая статическая работа элементов;
- перемещения восполняются изгибом резиновых компенсаторов, которые надежно закреплены в фиксаторах с каждой стороны.
7. Предотвращение повреждения элементов дорожной одежды у шва обеспечивается несовпадением рабочих стыков в слоях одежды.
Работоспособность и долговечность конструкций швов гарантируется тем, что:
- в конструкции исключены удары одних элементов о другие;
- применяются долговечные материалы (сталь, резина, мастика).
8. В предлагаемой саморегулирующей конструкции деформационного шва соблюдены технологические и эстетические требования:
- простота изготовления и монтажа, несложная замена элементов;
- максимальная заводская готовность, а именно: количество стандартных деталей и узлов, унификация узлов;
- хороший внешний вид с проезжей части и фасада моста.
9. Саморегулирующая конструкция деформационного шва не металлоемка.
Для изготовления демпфера используют два вида резины: резину, например, марки 1347 - для внутренних слоев, и обкладочную резину, например, марки НО-68. Для изготовления металлических пластин используют, например, сталь СТ-3.
Резину для внутренних слоев выбирают со свойствами: работа в температурном диапазоне от - 40-50 C° до 70-150 C°; условная прочность при растяжении - Н/м 12,7; относительное удлинение при разрыве - Н/м 500; твердость по Шору A - 35-65; относительная остаточная деформация после сжатия на 20% в воздушной среде при 100 C° в течение 24 часов - н/б 45.
2
Обкладочную резину для наружного слоя выбирают со свойствами: рабочие температуры -50 - +150С°; условная прочность при растяжении, МПа (кгс/см) 10,6 (108); относительно удлинение при разрыве, % 280; твердость по Шору A, ед. 65; коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия при температуре минус 50°C 0,42; относительная остаточная деформация на 20%, в среде воздух +70°С 24 час, % 21; изменение объема образца после воздействия в течение 24 ч среды АМГ-10 при температуре 70С, % 11,1; 18,0; изменение относительного удлинения при старении в среде воздух за 72 часа при +100°С, % минус 14. Такие резины обладают хорошей кислотостойкостью к фосфорной, соляной, калийной, минеральной и азотной кислоте. Эти резины изготавливают на основе натуральных и синтетических каучуков.
Для изготовления металлических пластин выбирают стойкие углеродистые стали.
Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной технической задачи и о промышленной применимости заявленного устройства.
Перечень позиций
1. Саморегулирующая конструкция
2. Балка
3. Деформационный шов
4. Короб
5. Зазоры между балками
6. Амортизаторы
7. Профили
8. Правый короб
9. Левый короб
10. Верхняя часть амортизатора
11. Нижняя часть амортизатора
12. Металлическая пластина
13. Концевой выступ
14. Сквозное отверстие
15. Правый концевой амортизатор
16. Левый концевой амортизатор
17. Средний амортизатор
18. Крайний правый профиль
19. Крайний левый профиль
20. Центральный левый профиль
21. Верхняя балка
22. Центральный правый профиль
23. Нижняя балка