Неподвижная опора балочных мостов

Изобретение относится к области конструкции опор мостов, в частности к устройству неподвижных опор железобетонных (железных) балочных мостов. Технический результат - создание неподвижной опоры моста, способной рассеивать энергию вибрации балки моста, а также имеющую большую площадь, воспринимающую нагрузку, и большую площадь смятия. Неподвижная опора балочных мостов содержит верхнюю подушку, на которую опирается балочный пролет железобетонных или железных мостов, и нижнюю подушку. Верхняя подушка имеет параболическую поверхность, усеченную фокальной плоскостью, перпендикулярной ее плоскости симметрии, ниже которой параболическая поверхность переходит в прямой круговой полуцилиндр для передачи нагрузки нижней подушке. Верхняя часть нижней подушки усечена вогнутой поверхностью, имеющей форму прямого кругового полуцилиндра. Радиусы кривизны поверхностей выпуклого и вогнутого полуцилиндров подушек равны. 1 ил.

 

Изобретение относится к области конструкции опор мостов, в частности к устройству неподвижных опор железобетонных или железных балочных мостов.

Известно устройство (см. кн. Н.И.Поливанова «Проектирование и расчет железобетонных и металлических автодорожных мостов» - М.: Транспорт, 1970, с.268-269), представляющее по сути различные виды многослойных резинометаллических прокладок опорных частей балочных мостов. Однако данное устройство не способствует в достаточной мере передаче и рассеиванию энергии ударных нагрузок балок мостов быкам и устоям, что приводит к излишней вибрации и более быстрому износу пролетных частей моста.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является устройство (см. кн. Н.И.Поливанова «Проектирование и расчет, железобетонных и металлических автодорожных мостов», М.: Транспорт, с.265-266 и кн. Е.Е.Гибшмана, И.С.Аксельрода, М.Е.Гибшмана «Мосты», М.: Транспорт, с.307-310), представляющее по сути неподвижную тангенциальную опору, имеющую две подушки: верхнюю с плоской рабочей поверхностью и нижнюю с цилиндрической рабочей поверхностью для обеспечения качания балки моста вокруг горизонтальной оси. В указанном устройстве нагрузка передается от плоской поверхности к выпуклой цилиндрической, при этом площадь смятия F_см и площадь, воспринимающая нагрузку F, не велики, это приводит к быстрому износу подушек опор из-за больших напряжений в металле.

Техническая задача - создание высокоэффективного устройства, которое позволило рассеивать энергию вибрации балки моста в пределах развернутого двугранного угла, увеличить площадь смятия F_см и площадь, воспринимающую нагрузку F.

Техническим результатом является снижение вибрации конструкции моста и повышение износоустойчивости.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве поверхность верхней подушки опоры выполнена в форме перевернутой призмы, боковые поверхности которой представляют собой криволинейные поверхности, способствующие передаче нагрузки от верхней подушки опоры к нижней через поверхность с большой площадью смятия, большой расчетной воспринимающей нагрузку площадью, а также рассеиванию энергии нагрузки практически в пределах развернутого двугранного угла.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже (сечение, перпендикулярное оси параболического цилиндра). Устройство состоит из верхней подушки опоры моста 1, представляющей собой монолитную перевернутую призму с параболическими боковыми поверхностями 2, усеченными фокальной плоскостью АА, перпендикулярной плоскости симметрии верхней подушки. Ниже плоскости усечения АА параболические поверхности переходят в прямой круговой полуцилиндр 3, усеченный также плоскостью АА, которая одновременно является осевым сечением цилиндра, ось которого совпадает с фокальной осью параболического цилиндра. Значение радиуса кривизны цилиндрической поверхности определяется условием R=1/2а, где а - коэффициент в уравнении параболы у=ах², являющейся линией пересечения параболического цилиндра и плоскости рисунка, перпендикулярной фокальной оси параболического цилиндра. Нижняя подушка опоры 4 выполнена в виде равнобедренной призмы, верхняя часть которой усечена вогнутой поверхностью 5, имеющей форму прямого кругового полуцилиндра радиуса R.

Предлагаемая опора работает следующим образом. Вертикальная вибрация балки моста воспринимается верхней подушкой опоры моста 1. Упругая волна, распространяющаяся вниз, после отражения от любой точки параболической поверхности 2 пройдет через фокальную ось параболического цилиндра в ту часть верхней подушки опоры 1, которая представляет собой прямой круговой цилиндр 3, ось которого совпадает с фокальной осью параболического цилиндра 2. В полуцилиндрической части верхней подушки 3 упругая волна распространяется вдоль радиальных направлений кругового полуцилиндра от его оси. Далее нагрузка передается нижней подушке опоры 4 моста. Так как радиусы кривизны выпуклого полуцилиндра 3 верхней подушки и вогнутого полуцилиндра 5 нижней подушки равны, то поверхностями, воспринимающими и передающими нагрузку, являются боковые поверхности полуцилиндров 3 и 5, площади S которых в зависимости от величины двугранного угла между боковыми поверхностями призмы нижней подушки опоры 4 стремятся к значению πRL, где L - осевая длина опоры. Кроме того, равенство радиусов кривизны выпуклого полуцилиндра верхней подушки и вогнутого полуцилиндра нижней подушки создает наилучшие условия передачи энергии упругой деформации в пределах двугранного угла, образуемого боковыми поверхностями нижней подушки, от верхней подушки нижней, далее телу устоя (быка) и грунту.

Преимуществом данного устройства является создание условий для передачи устою (быку) энергии вибрации балки моста благодаря предложенной форме поверхностей опоры.

Положительным эффектом данного устройства является уменьшение вибрации моста, увеличение площади смятия и площади, воспринимающей нагрузку, уменьшение напряжений в подопорной части устоя (быка), а следовательно, увеличение износоустойчивости всех элементов конструкции моста.

Неподвижная опора балочных мостов, содержащая верхнюю подушку, на которую опирается балочный пролет железобетонных или железных мостов, и нижнюю подушку, отличающаяся тем, что верхняя подушка имеет параболическую поверхность, усеченную фокальной плоскостью, перпендикулярной ее плоскости симметрии, ниже которой параболическая поверхность переходит в прямой круговой полуцилиндр для передачи нагрузки нижней подушке, верхняя часть которой усечена вогнутой поверхностью, имеющей форму прямого кругового полуцилиндра, при этом радиусы кривизны поверхностей выпуклого и вогнутого полуцилиндров подушек равны.