Опорная часть моста

Область техники, к которой относится полезная модель.
Заявляемая полезная модель относится к области строительства, а именно, к механическим устройствам, применяемым в мостостроении. Устройство может быть применено при строительстве и реконструкции мостов и других искусственных сооружений в качестве промежуточного звена, передающего эксплуатационные нагрузки от пролетных строений к опорам.
Уровень техники.
Известна опорная часть моста (патент РФ №2 143 024, кл. МПК E01D 19/04, U1, дата публикации 20.12.1999 г), 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, при этом, 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. Недостатком известной опорной части является невысокая прочность слоя из полимерного материала при возникновении значительных горизонтальных нагрузок.
Из известных устройств наиболее близкой является опорная часть моста (Патент РФ №146859, кл. МПК E01D 19/04, U1, дата публикации 20.10.2014), содержащая шаровой сегмент и опорные плиты, передающие нагрузку от сооружения на опору, при этом шаровой сегмент и опорные плиты размещены относительно друг друга с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями, а шаровой сегмент, верхняя и нижняя опорные плиты взаимодействуют с возможностью обеспечения требуемого коэффициента трения поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных в заданных пределах и направлениях перемещений пролетного строения относительно опоры за счет попарно контактирующих между собой ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, при этом в каждой паре скольжения один из элементов пары скольжения выполнен металлическим, а другой выполнен с покрытием из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена. Недостатком известной опорной части является невысокая прочность слоя из полимерного материала при возникновении значительных горизонтальных нагрузок. Раскрытие сущности полезной модели.
Задачей полезной модели является повышение надежности опорных частей.
Техническим результатом является повышение несущей способности полимерного материала в сферической плоскости скольжения при возникновении в ходе эксплуатации горизонтальных нагрузок, составляющих от 50% до 100% от расчетной вертикальной нагрузки, на опорную часть моста.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая опорная часть моста содержит верхнюю неподвижную опорную плиту с шаровым сегментом, подвижную плиту и нижнюю неподвижную опорную плиту, передающие нагрузку от пролетного строения моста на опору моста, при этом шаровой сегмент верхней неподвижной опорной плиты и подвижная плита размещены с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями, и взаимодействуют с возможностью обеспечения требуемого коэффициента трения и поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных в заданных пределах и направлениях перемещений пролетного строения относительно опоры за счет попарно контактирующих между собой слоев скольжения, один из которых выполнен из полимера, а другой из металла, при этом в паре скольжения с плоскими поверхностями полимерный слой нанесен на нижнюю часть подвижной плиты, а ответный ему металлический слой скольжения расположен на верхней части нижней неподвижной опорной плиты, а в сферической паре скольжения полимерный слой нанесен на выпуклую часть шарового сегмента верхней неподвижной опорной плиты, а ответный ему металлический слой скольжения расположен на вогнутой части подвижной плиты, при этом на наружной поверхности полимерного слоя шарового сегмента и подвижной плиты выполнены углубления для смазки.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 изображена опорная часть с шаровым сегментом с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями.
На фиг. 2 изображена схема работы полимерного слоя в сферических поверхностях скольжения опорной части моста, с расположением полимерного слоя на шаровом сегменте верхней опорной плиты при действии горизонтальной силы N.
На фиг. 3 изображена схема работы полимерного слоя в сферических поверхностях скольжения опорной части моста, с расположением полимерного слоя в вогнутой части подвижной плиты, при действии горизонтальной силы N.
Осуществление полезной модели.
Верхняя неподвижная опорная плита 1 включает шаровой сегмент из конструкционной стали, на сферической поверхности которого нанесен полимерный слой 2. На наружной поверхности полимерного слоя 2, выполнены углубления для смазки 10. Верхняя неподвижная опорная плита 1 соединена с пролетным строением моста 3.
Сферическая часть шарового сегмента верхней неподвижной опорной плиты 1 плотно контактирует с металлическим слоем скольжения 4, центрального сферического углубления подвижной плиты 5. Подвижная плита 5, на нижнюю плоскую поверхность которой нанесен полимерный слой 6 на котором выполнены углубления для смазки 10, контактирует с металлическим слоем скольжения 7 нижней неподвижной опорной плиты 8, которая соединена с бетонной опорой моста 9.
Опорная часть моста работает следующим образом:
Вертикальная сила Р от пролетного строения моста 3 через верхнюю неподвижную опорную плиту 1 и ее шаровой сегмент, через плотный контакт полимерного слоя 2 передается на сферическую вогнутую поверхность металлического слоя скольжения 4 подвижной плиты 5.
Шаровой сегмент верхней неподвижной опорной плиты 1 и ответная ему вогнутая поверхность подвижной плиты 5 за счет пары скольжения из полимерного материала 2 и металлического слоя скольжения 4 обеспечивают поворотные перемещения пролетного строения моста 3 относительно опоры моста 9 с требуемым коэффициентом трения в заданных пределах.
Подвижная плита 5 обеспечивает горизонтальное перемещение пролетного строения относительно опоры моста 9 с требуемым коэффициентом трения в заданных пределах и передает нагрузку через слои скольжения полимерного слоя 6 подвижной плиты 5 и металлический слой скольжения 7 нижней неподвижной опорной плите 8.
Нижняя неподвижная опорная плита 8 передает вертикальную нагрузку на бетонную опору моста 9.
В случаях возникновения горизонтальной силы N в направлениях, в которых необходимо обеспечение сохранения местоположения пролетного строения, горизонтальная сила N передается от пролетного строения моста 3 через верхнюю неподвижную опорную плиту 1 и ее шаровой сегмент, через плотный контакт полимерного слоя 2, передается на сферическую вогнутую поверхность с металлическим слоем скольжения 4 подвижной плиты 5.
Радиус сферических поверхностей скольжения обеспечивает неразборность конструкции. Схема приложения нагрузок обеспечивает допустимые деформации конструкции в упругой области.
От подвижной плиты 5 горизонтальная сила N передается нижней неподвижной плите 8. Нижняя неподвижная плита 8 передает горизонтальную нагрузку на опору моста 9.
Горизонтальные перемещения пролетного строения в заданном направлении осуществляются за счет передвижения подвижной плиты 5 путем скольжения плоского полимерного слоя 6 по металлическому слою скольжения 7 нижней неподвижной опорной плиты 8.
Углубления для смазки 10, в полимерном слое шарового сегмента 2 и подвижной плиты 6, обеспечивают снижение коэффициента трения при обеспечении заданных перемещений пролетного строения моста.
Как известно, прочность полимеров при смятии (сжатии) выше, чем при выдавливании (растяжении). Для примера, фторопласт-4 имеет модуль упругости при растяжении 410 МПа, при сжатии 686,5 МПа согласно Приложения 1 (справочное). «Дополнительные показатели фторопласта-4», ГОСТ 10007-80 «Фторопласт-4. Технические условия».
В опорной части моста, описанной в прототипе, с расположением полимерного слоя 2 в вогнутой части подвижной плиты 5, вероятность разрушения полимерного слоя 2 выше, за счет выдавливания (растяжения) по краю полимерного слоя 2, при воздействии горизонтальной нагрузки N. На Фиг. 3 показана зона выдавливания 11 полимерного слоя 2.
В опорной части моста, предлагаемой полезной моделью, с расположением полимерного слоя 2 на шаровом сегменте верхней опорной плиты 1, вероятность разрушения полимерного слоя 2 ниже, за счет смятия (сжатия) слоя из полимера по краю, при действии горизонтальной нагрузки N. На Фиг. 2 показана зона смятия 12 полимерного слоя 2.
При нанесении полимерного слоя на выпуклый шаровой сегмент изменяются условия работы полимерного слоя при воздействии горизонтальной нагрузки, при этом ответный металлически слой скольжения наносится на вогнутую часть подвижной плиты. Такое расположение слоев, в сферических поверхностях скольжения опорной части, обеспечивает достижение указанного технического результата.