ОПОРА СООРУЖЕНИЯ
STRUCTURE SUPPORT

Изобретение относится к опоре сооружения для восприятия горизонтальных сил в виде удерживающей опоры или направляющей опоры, содержащей верхний и нижний соединительные элементы для соединения опоры сооружения со строительной конструкцией, по меньшей мере один расположенный между верхним и нижним соединительными элементами опорный элемент, а также по меньшей мере один направляющий элемент или по меньшей мере один удерживающий элемент, при этом опорный элемент является подвижным относительно направляющего элемента или удерживающего элемента.
Мостовые опоры в виде неподвижной опоры или направляющей опоры выполняют задачу восприятия горизонтальных сил, вызываемых, например, ветровыми нагрузками или силами торможения. Дополнительно к этому направляющие опоры допускают перемещения в заданном направлении. В комбинации с другими, например, подвижными во все стороны опорами, очень часто применяются неподвижные, соответственно, направляющие опоры. Известные виды выполнения указаны в европейском стандарте DIN EN 1337-1. Часто применяемыми видами выполнения являются неподвижные и односторонне направляемые (неподвижно поперечные или неподвижно продольные) горшковые опоры скольжения, шаровые опоры скольжения, опоры деформации с удерживанием, соответственно, опоры скольжения с деформацией и опоры для горизонтальных сил.
Для обеспечения функции удерживания, соответственно, направления предусмотрен зазор между поверхностью удерживания, соответственно, расположенной центрально или на стороне края направляющей планкой и противоположной поверхностью, т.е. поверхностью направляющей канавки при центральном направлении или поверхностью опорного тела. Этот зазор должен быть, естественно, очень небольшим и ограничен в DIN EN 1337-1 двумя миллиметрами, если нет других требований. Если зазор уменьшается и стремится к нулю, то существует опасность очень сильного увеличения коэффициента трения направляющей, например, за счет неблагоприятных температурных условий, и/или заклинивается удерживание, соответственно, направление опоры. Вследствие этого конструктивные элементы моста, которые должны передавать возникающие при этом нежелательные горизонтальные силы, могут при некоторых обстоятельствах перегружаться и повреждаться.
Проблематика направляющего зазора усиливается за счет использования материалов скольжения. Материалы скольжения, как предписывается, например, в DIN EN 1337-2, служат для контролирования и уменьшения коэффициентов трения. Однако материалы имеют износ и их толщина во время работы уменьшается. За счет этого, следовательно, увеличивается зазор. Ограниченный в DIN EN 1337-1 или предусмотренный иначе зазор опоры относится всегда лишь к состоянию при поставке или установке и не учитывает износ. Замена материала скольжения предусмотрена, согласно DIN EN 1337-1, лишь когда зазор уже очень велик. Он может при направляющих с материалом скольжения политетрафторэтилен составлять до 8 мм.
В дорожных мостах этот зазор является второстепенным, он может оказывать влияние при некоторых обстоятельствах на переходную конструкцию, по которой осуществляется непосредственно движение и которая должна быть сооружена так, что она либо в состоянии воспринимать сама горизонтальные силы до преодоления зазора направляющей опоры и соприкосновения, либо должна быть сооружена так, что ее горизонтальный зазор равен или больше зазора направляющей опоры. В дорожных мостах и без того над неподвижными опорами обычно установлена переходная конструкция, которая способна воспринимать возникающее за счет зазора движение.
В железнодорожных мостах, в которых рельсы проходят по мосту и примыкающему контрфорсу, как в большинстве случаев, зазор может приводить к тому, что рельсы незапланированно нагружаются, поскольку они должны воспринимать горизонтальные силы, пока опора не преодолеет зазор и не приходит в соприкосновение. При этом происходят не запланированные, упругие и пластические деформации рельса. В железнодорожных мостах с щебеночным балластным слоем рельсы со шпалами могут слегка компенсировать этот неблагоприятный эффект посредством изменения положения. Однако при выполнении неподвижного полотна это больше не происходит. Не запланированные нагрузки и деформации приводят к повышенному износу рельс за счет воздействия движения и тем самым к повышенным расходам на техническое обслуживание и замену, а также к снижению рабочей безопасности.
Задачей данного изобретения является создание улучшенной опоры.
Эта задача изобретения решена с помощью указанной выше опоры сооружения, в которой по меньшей мере один регулировочный (т.е. перестановочный) элемент расположен для установки зазора опоры, в частности, по меньшей мере один удерживающий элемент или по меньшей мере один направляющий элемент имеет регулировочный элемент для установки зазора опоры.
За счет расположения регулировочного элемента, соответственно, образования удерживающего элемента или направляющего элемента в качестве регулировочного элемента, соответственно, в качестве части регулировочного элемента или с регулировочным элементом достигается то преимущество, что зазор опоры может быть минимизирован, соответственно, может быть создана опора сооружения, которую можно устанавливать без зазора, поскольку точная юстировка опоры возможна непосредственно на строительной площадке, и тем самым выполненные на заводе регулировки опоры сооружения можно, соответственно, подвергать последующей юстировке. Тем самым достигается, что опора при нагрузке схватывает раньше соответственно схватывает непосредственно при нагрузке, так что может быть снижена нагрузка окружающих конструктивных элементов, соответственно опирающихся на опору, соответственно, сооружение рельсы в случае железнодорожных мостов. Таким образом, в целом достигается более длительный срок службы как опоры, так и опирающихся на нее конструктивных элементов. Кроме того, при наличии материалов скольжения в опоре, например, способствующих скольжению покрытий или слоев, можно лучше реагировать на износ этих слоев, так что замена этих слоев скольжения можно выполнять в более поздние сроки, и тем самым можно сокращать стоимость технического обслуживания для опор, согласно изобретению, по сравнению с известными из уровня техники опорами сооружений.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения регулировочный элемент имеет по меньшей мере одну клиновидную поверхность, так что в целом возникает двойное клиновидное выполнение всего регулирования, т.е. регулировочный элемент имеет по меньшей мере два конструктивных элемента с клиновидной поверхностью каждый, которые прилегают друг к другу. Таким образом, достигается то преимущество, что регулирование (перестановку) можно выполнять бесступенчато и тем самым обеспечивается возможность точной последующей юстировки соответственно начальной юстировки устранения зазора. Дополнительно к этому выполнение с двойным клином является конструктивно очень простым, за счет чего обеспечивается устойчивая возможность регулирования также в течение длительного срока службы опоры сооружения. Это предпочтительно, в частности, относительно погодных и атмосферных влияний на опору сооружения.
При этом, предпочтительно, одна из обеих клиновидных поверхностей образована поверхностью удерживающего элемента или направляющего элемента, за счет чего можно отказаться от отдельного второго клиновидного элемента и тем самым можно упростить конструкцию, хотя в рамках изобретения возможна конструкция с двумя прилегающими друг к другу поверхностями клиновидных элементов.
Однако возможно также, что между удерживающим элементом или направляющим элементом и опорным элементом расположен по меньшей мере один клиновидный элемент, за счет чего этот клиновидный элемент можно при необходимости заменять, например, при преждевременном износе поверхности клиновидного элемента, или же за счет чего при необходимости обеспечивается возможность реализации больших путей перестановки.
Для облегчения перестановки возможно, что обращенная в направлении по меньшей мере одного удерживающего элемента или по меньшей мере одного направляющего элемента поверхность и/или обращенная в направлении опорного элемента поверхность клиновидного элемента имеет элемент скольжения или слой скольжения, или по меньшей мере поверхность регулировочного элемента имеет элемент скольжения или слой скольжения.
В качестве альтернативного решения или дополнительно существует возможность, что обращенная в направлении опорного элемента поверхность удерживающего элемента или направляющего элемента имеет элемент скольжения или слой скольжения, с целью обеспечения возможности регулирования, соответственно, перестановки с небольшими затратами силы.
Предпочтительно, при этом элемент скольжения или слой скольжения образован модифицированным полиэтиленом, поскольку в ходе тестирования изобретения было установлено, что эта пластмасса особенно хорошо подходит для уменьшения напряжения сжатия.
Клиновидный элемент может быть выполнен самотормозящимся, т.е. его наклон и тем самым наклон прилегающей противоположной клиновидной поверхности меньше возникающего при нагрузке коэффициента трения. За счет этого улучшается безопасность опоры сооружения, поскольку лучше предотвращается возможность выдавливания клина из опоры при возникновении горизонтальных сил.
Кроме того, может быть предусмотрено, что клиновидный элемент расположен между двумя удерживающими элементами, с целью достижения дополнительного улучшения надежности положения клиновидного элемента и тем самым безопасности опоры сооружения.
Согласно другому варианту выполнения может быть предусмотрено, что клиновидный элемент соединен с удерживающим элементом или направляющим элементом через шпиндельный элемент. За счет этого, с одной стороны, снова улучшается надежность положения клиновидного элемента и, с другой стороны, может быть одновременно реализована также возможность регулирования опоры сооружения с помощью шпиндельного элемента.
При этом также предпочтительно, когда этот шпиндельный элемент имеет самотормозящуюся резьбу, с целью обеспечения лучшего предотвращения непреднамеренной перестановки опоры сооружения.
Для перестановки регулировочного элемента на опоре сооружения может быть предусмотрен перестановочный привод, который соединен с регулировочным элементом, так что перестановка может быть автоматизирована.
При этом предпочтительно, когда перестановочный привод соединен с датчиком для измерения величины зазора опоры, поскольку за счет этого можно дополнительно повышать степень автоматизации и тем самым выполнять при необходимости перестановку вне интервалов технического обслуживания, за счет чего опора сооружения может выполнять свою функцию лучше и в течение более длительного времени.
На фигурах изображено:
фиг.1 - вариант выполнения опоры сооружения, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг.2 - частичный разрез опоры сооружения по линии II-II на фиг.1, на виде спереди;
фиг.3 - деталь опоры сооружения, согласно фиг.1, в зоне регулировочного элемента, на виде сверху;
фиг.4 - вариант выполнения регулировочного элемента, на виде сверху;
фиг.5 - другой вариант выполнения регулировочного элемента, на виде сверху.
В качестве вступления следует отметить, что в различных вариантах выполнения одинаковые части обозначены одинаковыми позициями, соответственно одинаковыми названиями, при этом содержащиеся во всем описании раскрытия можно по смыслу переносить на одинаковые части с одинаковыми позициями, соответственно одинаковыми названиями. Также указанные в описании названия положения, такие как, например, сверху, снизу, сбоку и т.д., относятся к непосредственно описываемой или показанной фигуре и при изменении положения подлежат переносу по смыслу на новое положение.
На фиг.1-3 показан первый вариант выполнения опоры 1 сооружения в различных проекциях. При этом эта опора 1 сооружения выполнена в виде так называемой полусферической опоры скольжения. Однако следует отметить, что опора 1 сооружения может быть также выполнена в виде горшковой опоры скольжения, опоры деформации с удерживанием, соответственно, опоры скольжения с деформацией с опорой для горизонтальных сил и т.д. В принципе эти типы опор сооружений известны, например, из DIN EN 1337-1, так что для исключения повторов можно не приводить подробности этих вариантов выполнения опор сооружений, которые не являются существенными для изобретения, а ограничиться ссылкой на известные специалистам источники.
Кроме того, следует отметить, что хотя вариант выполнения, согласно фиг.1-3, выполнен в виде так называемой направляющей опоры, в рамках изобретения существует также возможность выполнения таких опор в качестве удерживающих опор, подробное описание которых также дано в DIN EN 1337-1.
Опора 1 сооружения служит для восприятия горизонтальных сил, как указывалось выше. В частности, опора 1 сооружения является опорой моста и, в частности, опорой моста для рельсовых путей в виде так называемого неподвижного полотна. Однако это не означает, что опора 1 сооружения не применима для других сооружений, например, эту опору 1 сооружения можно, естественно, использовать также в дорожных мостах и т.д.
Опора 1 сооружения содержит верхний соединительный элемент 2, а также нижний соединительный элемент 3. Эти оба металлические, в частности стальные соединительные элементы 2, 3 выполнены в виде так называемых анкерных плит, которые имеют каждая несколько выполненных в форме болта анкерных элементов 4, которые выступают по меньшей мере примерно перпендикулярно над поверхностями соединительных элементов 2, 3 и которые служат для соединения опоры 1 сооружения с собственно сооружением, при этом нижний соединительный элемент 3 может быть соединен с опорной конструкцией моста, т.е. с быком моста, а верхний соединительный элемент 2 может быть соединен с самим мостом. В частности, анкерные элементы 4 могут быть забетонированы в соответствующие части моста. Анкерные элементы 4 предпочтительно имеют расширение поперечного сечения для образования головок болтов на выступающих из соединительных элементов 2, 3 концах, с целью обеспечения высокой прочности относительно вытягивания из соответствующего бетонного элемента. Эти анкерные элементы могут быть, как известно, сварены или свинчены с соединительными элементами 2, 3, т.е. с плитой соединительного элемента 2, 3.
Между верхним соединительным элементом 2 и нижним соединительным элементом 3 опоры 1 сооружения расположен опорный элемент 5, который в этом варианте выполнения выполнен в поперечном сечении в форме полусферы, однако может принимать также другие формы в зависимости от варианта выполнения опоры 1 сооружения, как указывалось выше. При этом этот опорный элемент 5 расположен в выемке 6 нижней части 7 опоры, которая в свою очередь расположена на нижнем соединительном элементе 3. Между верхним соединительным элементом 2 и опорным элементом 5 расположена так называемая плита 8 скольжения, при этом между плитой 8 скольжения и опорным элементом 5, т.е. с прилеганием на него, расположен так называемый металлический лист 9 скольжения, с целью обеспечения тем самым возможности относительного движения между опорным элементом 5 и плитой 8 скольжения и, следовательно, опирающимся сооружением, т.е. мостом.
Поскольку это принципиальное выполнение полусферической опоры скольжения известно из уровня техники, то подробное пояснение этих деталей не приводится и делается отсылка к известному уровню техники.
Согласно изобретению, предусмотрено, что для установки зазора опоры предусмотрен регулировочный элемент 10, как показано детально на фиг.3, при этом на фиг.3 показан тот участок опоры 1 сооружения, который обведен на фиг.2 окружностью. При этом в качестве зазора опоры понимается, в зависимости от варианта выполнения опоры 1 сооружения, с одной стороны, зазор между поверхностью удерживания, соответственно, расположенной по центру или снаружи направляющей и противоположной поверхностью, т.е. поверхностью направляющей канавки при центральной направляющей или поверхностью опорного элемента 5, соответственно опорного тела. Поскольку показанная на фиг.1-3 опора 1 сооружения выполнена в виде направляющей опоры, то она имеет по меньшей мере одну направляющую планку 11, которая соединена с плитой 8 скольжения или с верхним соединительным элементом 2 и с помощью которой осуществляется горизонтальное направление во время относительного перемещения частей опоры сооружения относительно друг друга. При этом возможно, что эта направляющая планка 11, соответственно, в целом направляющий элемент расположен лишь с одной стороны на краю в опоре 1 сооружения. Могут быть также образованы два таких направляющих элемента, соответственно, две направляющие планки 11 на противоположных друг другу краях опоры 1 сооружения, соответственно, существует возможность, что предусмотрена центрально одна направляющая, так что эта направляющая планка расположена с прохождением примерно посредине в продольном направлении опоры сооружения и входит в направляющую канавку опорного элемента. При этом направляющая планка 11 установлена с возможностью фиксации с помощью стопорных лапок 12 относительно своего положения, при этом эти стопорные лапки 12 с помощью винтов 13 с гайками 14 для фиксации винтов 13 опираются на лапку 15.
В показанном варианте выполнения изобретения регулировочный элемент 10 выполнен в виде двойного клиновидного устройства, при этом в этом случае направляющая планка 11 образует часть регулировочного элемента 10. В частности, регулировочный элемент 10 имеет клиновидный элемент с наклонной поверхностью 16, который расположен между направляющей планкой 11 и опорным элементом 5, при этом поверхность 16 обращена к соответствующей поверхности 17 направляющей планки 11, и при этом эта поверхность 17 направляющей планки 11 также наклонена, однако наклон проходит в противоположном направлении относительно регулировочного элемента 10, так что две клиновидные поверхности образованы с помощью поверхностей 16, 17, которые могут скользить друг по другу. Тем самым достигается, что за счет относительной перестановки клиновидного элемента относительно направляющей планки 11 обеспечивается возможность установки, соответственно последующей юстировки зазора опоры за счет связанной с этим относительной перестановки нижней части 7 опоры в направлении, перпендикулярном направлению перестановки клиновидного элемента, при этом в рамках изобретения предпочтительно возможно устанавливать этот зазор опоры на значение, равное по меньшей мере приблизительно нулю, соответственно, на предварительно заданное значение. Для достижения этого в показанном варианте выполнения предусмотрено, что клиновидный элемент проходит в продольном направлении между двумя удерживающими элементами 18, 19, которые могут быть выполнены, например, в виде пластин, и, кроме того, с торцевой стороны на этих удерживающих элементах 18, 19 предпочтительно на каждом расположен по меньшей мере один установочный элемент 20, 21, например, в виде регулировочных винтов, которые фиксируются, например, с помощью контргаек 22, 23. Таким образом, за счет следующего вдвигания клиновидного элемента можно выполнять последующую юстировку износа опорного элемента 5, так что зазор опоры можно снова устанавливать на значение, равное по меньшей мере примерно нулю, соответственно, на предварительно заданное значение.
Если в опоре 1 сооружения предусмотрено два таких регулировочных элемента 10 на противоположных друг другу краевых сторонах, то эти регулировочные элементы 10 расположены относительно прохождения наклонов в одинаковом направлении.
Для уменьшения прикладываемой силы для перестановки, т.е. для настройки зазора опоры, по меньшей мере одна из поверхностей 16, 17 может быть снабжена элементом скольжения или слоем скольжения, предпочтительно обе поверхности. Для этого можно применять известные из уровня техники материалы скольжения, такие как, например, политетрафторэтилен и т.д., а также лаки скольжения, например, на основе полиамидимида, однако предпочтительно в качестве материала скольжения применяется модифицированный полиэтилен. При этом это может быть UHMWPE (ultra high molekular weight polyethylene = полиэтилен со сверхвысоким молекулярным весом).
В предпочтительном варианте выполнения регулировочный элемент 10, в частности клиновидный элемент, выполнен самотормозящимся. Это означает, что значение угла 24 наклона меньше возникающего при нагрузке опоры 1 сооружения коэффициента трения. Тем самым достигается, что установочные элементы 20, 21 не нагружаются возникающими горизонтальными силами, так что они также во время работы, также во время возникновения горизонтальных сил, могут быть подтянуты.
За счет горизонтальной и вертикальной фиксации положения клиновидного элемента, соответственно регулировочного элемента 10, достигается улучшенная фиксация положения даже при возникающих при дорожном движении вибраций.
На фиг.4 показан другой вариант выполнения регулировочного элемента 10 опоры 1 сооружения. Регулировочный элемент 10 снова образован с помощью клиновидного элемента, а также направляющей планки 11, при этом как направляющая планка 11, так и клиновидный элемент имеют соответствующую клиновидную поверхность и эти обе клиновидные поверхности расположены со скольжением друг на друге с возможностью перестановки относительно друг друга. В этом варианте выполнения клиновидный элемент и направляющая планка 11 соединены друг с другом с помощью шпиндельного элемента 25, так что за счет вращения шпиндельного элемента 25 можно изменять относительное положение клиновидного элемента относительно направляющей планки 11 и тем самым можно устанавливать зазор опоры. При этом шпиндельный элемент 25 проходит через отверстие в клиновидном элементе и соосное с ним отверстие в направляющей планке 11. Шпиндельный элемент 25 фиксируется гайками 26. Поскольку во время регулирования (настройки) относительное положение шпиндельного элемента 25 изменяется относительно клиновидного элемента и направляющей планки 11, то в простейшем случае предусмотрено, что отверстие, через которое выступает шпиндельный элемент 25, выполнено больше, так что шпиндельный элемент 25 в определенных границах может двигаться в этом отверстии. Однако, с другой стороны, имеется также возможность удерживания шпиндельного элемента 25 с возможностью поворота, с одной стороны, в клиновидном элементе и, с другой стороны, в направляющей планке 11, например, посредством расположения валиковых элементов, через которые выступает шпиндельный элемент.
При этом в предпочтительном варианте выполнения шпиндельный элемент 25 по указанным выше причинам имеет подъем резьбы, который является самотормозящимся.
В показанном на фиг.5 варианте выполнения нет дополнительно расположенного клиновидного элемента. При этом регулировочный элемент 10 образован с помощью направляющей планки 11, которая снова имеет наклонную поверхность 17, и в этом варианте выполнения вторая наклонная поверхность 27 образована самой нижней частью 7 опоры, по которой может скользить наклонная поверхность 17 направляющей планки 11. При этом направляющая планка 11 удерживается с помощью удерживающих элементов 18, 19, в которых снова расположены установочные элементы 20.
В неподвижных опорах, соответственно удерживающих конструкциях, в которых горизонтальное относительное движение частей опоры сооружения относительно друг друга не предусмотрено, направляющие расположены в продольном и поперечном направлении так, что, с одной стороны, с помощью клиновидного элемента, т.е. регулировочного элемента 10, можно уменьшать зазор опоры, с другой стороны, остается сохраненной возможность поворота неподвижной опоры, так что в этих опорах также остается подвижным опорный элемент 5 относительно удерживающего элемента.
Регулировочный элемент 10 позволяет уменьшать зазор опоры, т.е. направляющий зазор, уже после сборки опоры 1 сооружения до желаемого значения вплоть до нуля, или, при подходящем материале скольжения, создавать предварительное напряжение сжатия. Если в ходе работы зазор вследствие износа увеличивается, то его в любое время можно уменьшать посредством затягивания регулировочных винтов.
Особенно подходящим для создания напряжения сжатия материалом является модифицированный полиэтилен.
В частности, регулировочный элемент 10 можно применять в неподвижных полусферических опорах и во всех направляемых видах опор 1 сооружений.
Согласно одному другому варианту выполнения опоры 1 сооружения может быть предусмотрено, что регулировочный элемент 10, в частности клиновидный элемент, соединен с перестановочным приводом, в частности электродвигателем. При этом предпочтительно, когда перестановочный привод соединен с датчиком для измерения величины зазора опоры.
Примеры выполнения показывают возможные варианты выполнения опоры 1 сооружения, при этом следует отметить, что изобретение не ограничивается этими специально показанными вариантами выполнения.
Для порядка следует в заключение отметить, что для лучшего понимания конструкции опоры 1 сооружения она, соответственно, ее конструктивные элементы частично показаны без соблюдения масштаба и/или увеличенно и/или уменьшенно.
Прежде всего, показанные на фиг.1, 2, 3; 4; 5 отдельные варианты выполнения могут образовывать предмет самостоятельных решений, согласно изобретению.
Перечень позиций
1 Опора сооружения
2 Соединительный элемент
3 Соединительный элемент
4 Анкерный элемент
5 Опорный элемент
6 Выемка
7 Нижняя часть опоры
8 Плита скольжения
9 Металлический лист скольжения
10 Регулировочный элемент
11 Направляющая планка
12 Установочная лапка
13 Винт
14 Гайка
15 Лапка
16 Поверхность
17 Поверхность
18 Удерживающий элемент
19 Удерживающий элемент
20 Установочный элемент
21 Установочный элемент
22 Контргайка
23 Контргайка
24 Угол наклона
25 Шпиндельный элемент
26 Гайка
27 Поверхность