СЕЙСМОСТОЙКИЙ МОСТ
QUAKEPROOF BRIDGE

Изобретение относится к мостостроению, а именно к конструкциям мостов повышенной сейсмостойкости.
Известно, что при землетрясениях наиболее опасными с точки зрения разрушения сооружений являются горизонтальные сейсмические нагрузки. В известных конструкциях мостов как системы, состоящей из пролетного строения и опор, наиболее уязвимой частью являются опоры мостов и, соответственно, сейсмостойкость их решается двумя способами. Первый - восприятие действующих сейсмических нагрузок за счет развития сечений опор с увеличением их армирования (эффективно при сейсмичности до 8 баллов); второй - снижение самих сейсмических нагрузок посредством специальных методов сейсмозащиты конструкций: сейсмогашение и сейсмоизоляция (эффективно при 8 баллах и более). Сейсмозащитные устройства позволяют реализовать принцип динамического гашения колебаний с целью снижения сейсмических нагрузок на опоры мостов.
Для мостов сейсмоизоляция за счет податливого соединения пролетных строений с опорами осуществляется установкой податливых опорных частей: резиновые опорные части; опорные части фирмы Mauer Söhn и др.
5
Гибкие опорные части из металлических труб или стержней (см. а.с. СССР №1162886, МПК E04D 19/04, опубл. 23.06.85 г.).
Другим решением податливого соединения пролетных строений с опорами является использование промежуточных элементов в виде высокопрочных металлических катков. Известны конструкции однокатковых опорных частей мостов, включающие верхние и нижние опорные элементы и заключенный между ними каток (см. X. Эггерт и др. «Опорные части в строительстве». - М.: Транспорт, с. 94, 1978 г.).
Известны и многокатковые опорные части, включающие два и более катков между опорными плитами (см. Е.Е. Гибшман, Проектирование металлических мостов. - М.: Транспорт, с. 260, 1969 г.).
7
Известна подвижная катковая опорная часть моста, включающая верхний и нижний балансиры, шарнир, катки и опорный лист, причем в нижнем балансире выполнены цилиндрические цапфы, в которых размещены опорные высокопрочные без осей катки с возможностью свободного вращения (см. патент РФ №2276217, МПК E01D 19/04, опубл. 10.05.2006).
7
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является сейсмостойкий мост, включающий береговые и промежуточные опоры, пролетные строения, опирания которых на опоры выполнены через подвижные опорные части (см. патент РФ №2325475, МПК E01D 18/00, 27.05.2008).
Недостатками прототипа является недостаточная надежность, возможность перекоса, заклинивания и выкатывания катка из опорной части, неравномерное распределение нагрузки между катками, ограниченную величину и направленность перемещения, сложность конструкции и значительная площадь контакта поверхности катков и цапф, что приводит к отказу в эксплуатации при сейсмических воздействиях, а также подвижные опорные части установлены с недостаточной свободой перемещений и не могут воспринимать поперечных горизонтальных сейсмических колебаний. Сейсмозащитное устройство между пролетной частью и опорой, основанное на принципе динамического гашения колебаний для снижения сейсмических нагрузок на опоры мостов, лишь частично гасит эти колебания.
Задачей изобретения является создание нового типа сейсмостойкого моста, повышающего его устойчивость к деформации, эксплуатационную надежность и долговечность работы при значительных сейсмических воздействиях, а также упрощение узловых соединений пролетного строения с опорами моста.
Технический результат заключается в повышении сейсмостойкости моста вследствие свободы перемещений опор моста, вызванных горизонтальными сейсмическими колебаниями основания (грунта), и уменьшении их деформативности путем изоляции пролетного строения от этих колебаний.
Технический результат достигается тем, что в сейсмостойком мосту, включающем промежуточные и береговые опоры, пролетные строения, опирания которых на опоры выполнены через подвижные опорные части, согласно изобретению в опорных частях пролетного строения, промежуточных и береговых опор выполнены соосные углубления с лекальными кромками и горизонтальным квадратным дном в виде высокопрочных металлических ячеек, внутри которых размещены металлические опорные шары с возможностью их свободного перемещения в индивидуальных соосных ячейках пролетного строения и опор моста, при этом между верхом опор и низом пролетного строения образована щель, а между торцом пролетного строения и береговой опорой образован зазор, равный величине сейсмического горизонтального перемещения земной поверхности, который перекрыт профильной металлической плитой, один конец которой закреплен к береговой опоре, а другой имеет свободное опирание на верхнюю поверхность пролетного строения посредством металлических опорных шаров, размещенных внутри соосных ячеек плиты и пролетного строения моста.
Данный сейсмический мост позволит повысить устойчивость к деформациям, эксплуатационную надежность и долговечность работы при значительных сейсмических воздействиях, а также упростить конструкцию узловых соединений пролетного строения с опорами моста.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент сейсмостойкого моста (опорные части выполнены в круге в увеличенном масштабе).
Сейсмостойкий мост включает пролетное строение 1, промежуточную опору 2, береговую опору 3, в опорных частях которых выполнены соосные углубления с лекальными кромками и горизонтальным квадратным дном в виде высокопрочных металлических ячеек 4, 5 в пролетном строении 1 и промежуточной опоре 2 и пролетном строении 1 и береговой опоре 3 соответственно, внутри которых размещены металлические опорные шары 6 с возможностью их свободного перемещения в индивидуальных соосных ячейках 4, 5 пролетного строения 1 и опор моста 2, 3.
Между верхом опор 2, 3 и низом пролетного строения 1 образована щель 7, а между торцом пролетного строения 1 и береговой опорой 3 образован зазор 8, равный величине сейсмического горизонтального перемещения земной поверхности, который перекрыт профильной металлической плитой 9, один конец которой закреплен к береговой опоре 3, а другой имеет свободное опирание на верхнюю поверхность пролетного строения 1 посредством металлических опорных шаров 6, размещенных внутри соосных ячеек 10 плиты 9 и пролетного строения 1, которые установлены в начале и в конце моста.
Сейсмостойкий мост работает следующим образом.
При сейсмическом воздействии на мост опоры 2, 3, жестко связанные с землей, свободно сдвигаются в направлении толчка на величину перемещения заданной сейсмичности. При этом пролетное строение 1 сохраняет инерцию покоя в горизонтальной плоскости за счет прокатывания шаров 6 по соосным ячейкам 4, 5 и 10.
В связи с этим отсутствуют какие-либо дополнительные сейсмические усилия на опоры 2, 3 от пролетного строения 1, предохраняя тем самым их от значительных деформаций при значительных сейсмических воздействиях. Число шаров 6 и диаметр шаров 6 может быть любым. Изменяя число и диаметр шаров 6, можно получить опорные части практически на любое давление от пролетного строения 1 моста. Предложенное техническое решение имеет принципиально новую конструкцию опорных частей для безотказной работы моста при значительных сейсмических воздействиях.
Использование данного сейсмического моста позволит по сравнению с прототипом повысить устойчивость к деформациям, эксплуатационную надежность и долговечность работы при значительных сейсмических воздействиях, а также упростить конструкцию узловых соединений пролетного строения с опорами моста.