пролетное строение моста

Формула изобретения

1. ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ МОСТА, включающее накладную плиту, уложенную через подвижные опорные прокладки на имеющую главные балки балочную конструкцию и предварительно напряженные тяжи с опорными устройствами, прижимающими накладную плиту к балочной конструкции, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности конструкции преимущественно при использовании для реконструкции существующих пролетных строений, оно снабжено связями, размещенными в горизонтальной плоскости под балочной конструкцией, а предварительно напряженные тяжи расположены наклонно в плоскостях, пересекающих плоскости главных балок балочной конструкции, и присоединены к связями, причем суммарная площадь поперечных сечений связей в любой вертикальной плоскости и площадь расположенного в этой же вертикальной плоскости поперечного сечения накладной плиты определены соответствующими зависимостями

R_sA_sh_f K(M_e - M_b),

A_bR_bfh_f K (M_e-M_b ) ,

где R_s - расчетная несущая способность единицы площади конструкции связей;

R_b - расчетное сопротивление бетона накладной плиты;

A_s - площадь расчетного поперечного сечения всех связей;

A_b - площадь расчетного поперечного сечения накладной плиты;

h_f - расстояние между центром тяжести сечения всех связей и накладной плиты;

_f - коэффициент продольного изгиба накладной плиты вдоль оси, перпендикулярной к расчетному сечению;

M_e - максимальный момент от внешних расчетных нагрузок в расчетном сечении всего пролетного строения;

M_b - момент, соответствующий достижению предельного состояния балочной конструкции в расчетном сечении;

K - коэффициент, учитывающий неравномерность расчетного момента по ширине поперечного сечения.

2. Строение по п. 1, отличающееся тем, что связи выполнены в виде стержневой фермы, а предварительно напряженные тяжи присоединены к ее узлам.

3. Строение по п. 1, отличающееся тем, что связи выполнены в виде полигонального замкнутого опорного контура, а предварительно напряженные тяжи присоединены к его узлам.

4. Строение по п. 1, отличающееся тем, что связи выполнены в виде системы скрещивающихся горизонтальных растяжек, размещенных в плоскостях расположения пар встречных предварительно напряженных тяжей.

5. Строение по п. 1, отличающееся тем, что связи выполнены в виде горизонтальных плоских элементов с концевыми опорными выступами, расположенных в плоскостях, параллельных осям главных балок, а предварительно напряженные тяжи прикреплены попарно к концевым опорным выступам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностpоению и может быть использовано при pеконструкции старых и строительстве новых мостов, а также при условии перекрытий зданий и сооружений.

Известны пролетные строения, образованные балочной конструкцией, и жестко прикрепленной к ней накладной плитой, соединенной с приставными элементами.

Недостатками известной конструкции являются трудоемкость и сложность работ по прикреплению накладной плиты к балочной конструкции. Кроме того, известная конструкция подвержена воздействию деформации ползучести, вызывающих увеличение усилий в балочной конструкции, что снижает несущую способность пролетного строения.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому техническому решению является конструкция пролетного строения моста, включающая накладную плиту, уложенную через подвижные опорные прокладки на балочную конструкцию и предварительно напряженные тяжи с опорными устройствами, прижимающими накладную плиту к балочной конструкции.

Несущая способность этой конструкции обеспечивается дополнительными приставными элементами уширения, изготовление которых связано с технологическими трудностями и дополнительными затратами материалов.

Таким образом, основным недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа, является необходимость больших материальных затрат при реконструкции пролетного строения моста.

Целью изобретения является повышение экономичности конструкции, преимущественно при использовании для реконструкции существующих пролетных строений пониженной несущей способности.

Цель достигается тем, что пролетное строение моста снабжено связями, расположенными в горизонтальной плоскости под балочной конструкцией, а предварительно напряженные тяжи расположены наклонно в плоскостях главных балок балочной конструкции и присоединены к связям, причем суммарная площадь поперечных сечений в любой вертикальной плоскости и площадь, расположенного в этой же вертикальной плоскости поперечного сечения накладной плиты определены соответствующими зависимостями

RsAshf K (Me - Mв) (1)

AbRb fhf K (Me - Mв), (2) где Rs - расчетная несущая способность единицы площади конструкции связей;

Rв - расчетное сопротивление бетона накладной плиты;

As - площадь расчетного поперечного сечения всех связей;

Ab - площадь расчетного поперечного сечения накладной плиты;

hf - расстояние между центром тяжести сечения всех связей и накладной плиты;

f -коэффициент продольного изгиба накладной плиты вдоль оси, перпендикулярной расчетному сечению;

Ме - максимальный момент от внешних расчетных нагрузок в расчетном сечении всего пролетного строения;

Мв - момент, соответствующий достижению предельного состояния балочной конструкции в расчетном сечении;

К - коэффициент, учитывающий неравномерность расчетного момента по ширине поперечного сечения, также тем, что

- связи выполнены в виде стержневой формы, а предварительно напряжения тяжи присоединены к ее узлам;

- связи выполнены в виде полигонного замкнутого опорного контура, а предварительно напряженные тяжи присоединены к ее узлам;

- связи выполнены в виде системы скрещивающихся горизонтальных растяжек, расположенных в плоскостях расположения пар встречных предварительно напряженных тяжей;

- связи выполнены в виде горизонтальных плоских элементов с концевыми опорными выступами, расположенных в плоскостях, параллельных осям главных балок, а предварительно напряженные тяжи прикреплены попарно к концевым опорным выступам.

Из сопоставительного анализа предложенного технического решения и конструкции пролетного строения моста, выбранного в качестве прототипа видно, что часть признаков заявленной совокупности тождественна признакам прототипа, остальные же являются новыми.

Таким образом можно сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию изобретения "новизна".

Наличие в предлагаемой конструкции связей, расположенных в горизонтальной плоскости под балочной конструкцией, и присоединенных тяжей, расположенных наклонно в плоскостях, пересекающих плоскости главных балок балочной конструкции, повышает прочность и жесткость конструкции пролетного строения поскольку вместе с подвижно установленной накладной плитой образуют пространственную двупоясную структуру, обеспечивающую регулирование как продольных, так и поперечных усилий. Параметры несущей способности связей и накладной плиты подбираются согласно приведенным формулам 1, 2, что обеспечивает образованной накладной плитой, предварительно напряженными тяжами и связями пространственной строительной конструкции необходимую несущую способность в условиях, когда несущая способность балочной конструкции недостаточна для восприятия расчетных нагрузок.

Таким образом предложенная совокупность существенных признаков дает возможность использовать в пролетных строениях бывшие в употреблении балочные элементы, а также элементов пониженной несущей способности, что обеспечивает достижение поставленной цели изобретения - повышение экономичности конструкции преимущественно при использовании для реконструкции существующих пролетных строений пониженной несущей способности и позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "положительный эффект".

В результате анализа известных технических решений выявлено, что признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не обнаружены, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан общий вид пролетного строения с выполнением связей в виде сплошной железобетонной структуры моста; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид снизу на конструкцию пролетного строения моста (сечение Б-Б на фиг. 1); на фиг. 4 - поперечное сечение пролетного строения при реконструкции старого моста; на фиг. 5 - пролетное строение моста при выполнении связей в виде полигонного замкнутого опорного контура; на фиг. 6 - пролетное строение моста при выполнении связей в виде стержневой фермы; на фиг. 7 - пролетное строение моста при выполнении связей в виде системы скрещивающихся горизонтальных растяжек, расположенных в плоскостях расположения пар встречных, предварительно напряженных тяжей; на фиг. 8 - пролетное строение моста при выполнении связей в виде горизонтальных плоских элементов с концевыми опорными выступами, расположенных в плоскостях, параллельных осям главных балок.

Пролетное строение моста состоит (фиг. 1, 2, 3, 4) из балочной конструкции 1, выполненной в виде пространственной системы или отдельных балок, на которую посредством подвижных опорных прокладок 2 опирается накладная плита 3. Предварительно напряженные тяжи 4 прикреплены сверху к накладной плите 3, а снизу - к связям 5, расположенным в горизонтальной плоскости под балочной конструкцией 1. В местах пересечения предварительно напряженных тяжей 4, связей 5 и нижней поверхности балочной конструкции 1 установлены подвижные опорные устройства 6. При использовании пространственной балочной конструкции (фиг. 5,6,7,8) в ней должны быть предусмотрены окна 7 для пропуска предварительно напряженных тяжей 4.

При выполнении связей в виде стержневой фермы 8 (см. фиг. 6) крепление предварительно напряженных тяжей 4 осуществляется во внешних узлах 9 стержневой фермы. При выполнении связей в виде полигонального замкнутого опорного контура 10 (см. фиг. 5), предварительно напряженные тяжи 4 прикрепляются в вершинах 11 полигонального замкнутого опорного контура. При выполнении связей в виде системы скрещивающихся горизонтальных растяжек 12 (см. фиг. 7), предварительно напряженные тяжи 4 соединены ими попарно, а при выполнении связей в виде горизонтальных плоских элементов с концевыми опорными выступами 13 (см. фиг. 8) предварительно напряженные тяжи 4 попарно прикреплены к концевым опорным выступам 14.

Возведение пролетного строения моста осуществляется следующим образом. Устанавливают балочную конструкцию 1. В случае, когда реконструируется старое пролетное строение, то в нем устраивают окна 7 для пропуска предварительно напряженных тяжей 4. Затем на балочную конструкцию 1 устанавливают подвижные опорные прокладки 2, которые могут быть выполнены из полимерных, слоистых, насыпных материалов, стальных или полимерных опорных частей. В случае реконструкции пролетного строения опорные прокладки могут быть установлены на покрытие старого пролетного строения, без его удаления. Накладная плита 3, устанавливаемая на подвижные опорные прокладки 2, может быть выполнена как в сборном, так и в монолитном варианте, сплошной, ребристой или пустотной. В ней необходимо предусмотреть каналы размещения и ниши для анкеровки предварительно напряженных тяжей 4. Сечение накладной плиты 3 принимается согласно формулы (2).

Связи 5 устанавливаются в уровне нижних торцов балочной конструкции 1, причем между ними устанавливаются подвижные опорные устройства 65, конструкция которых зависит от выполнения конструктивной формы связей. Наиболее употребительны в этих подвижных опорных устройствах резиновые опорные части. В процессе монтажа связи удерживаются подвесными или стационарными подмостями. Сечение связей принимается в соответствии с формулой (1).

После установки накладной плиты 3 и связей 5 устанавливают предварительно напряженные тяжи 4, которые соединяют эти конструкции. Предварительно напряженные тяжи 4 могут быть выполнены из круглой стали, арматурных кусков, канатов, стальных профилей. Предварительно напряженные тяжи 4 натягивают до расчетного усилия и закрепляют в накладной плите 3 и связях 5 анкерами.

После установки и натяжения предварительно напряженных тяжей 4 конструкция становится работоспособной при действии расчетных нагрузок. На ней укладывают мостовое полотно, после чего конструкция вводится в эксплуатацию.

Эффективность предлагаемого решения определяется рациональной схемой работы пролетного строения, представляющего собой комбинированную конструкцию, в которой симметричные нагрузки в основном воспринимаются за счет работы пространственной структуры, состоящей из накладной плиты, связей и предварительно напряженных тяжей, а кососимметричные - воспринимаются за счет изгиба балочной конструкции. Это дает возможность использовать в балочных конструкциях бывшие в употреблении балки пониженной несущей способности как при реконструкции, так и при строительстве новых пролетных строений.

Пересечение предварительно напряженных тяжей с плоскостями главных балок балочной конструкции создает возможность подвижного опирания шпренгеля, образованного предварительно напряженными тяжами и связями, на нижние торцы балок без устройства дополнительных опираний, прикрепляемых к балкам, что упрощает конструкцию в случае реконструкции старого пролетного строения.

Кроме того, предлагаемая конструкция пролетного строения легко разбираема, что обеспечивает возможность в дальнейшем успешно ремонтировать, реконструировать или утилизировать несущие конструкции, переставшие удовлетворять требованиям эксплуатации. Наиболее эффективно использование предложенного технического решения для реконструкции балочных мостов, а также перекрытий транспортных и других сооружений с целью их усиления и уширения.

(56) Рекомендации по уширению эксплуатационных железобетонных автодорожных мостов, ГипродорНИИ, М. , ЦБНТИ Минавтодора, РСФСР, 1987, с. 164.

Авторское свидетельство СССР N 1551767, кл. E 01 D 21/00, 1988.