Устройство беззазорной автокомпенсации температурных деформаций цементобетонных оснований (покрытий) автодорог
Изобретение относится к устройствам компенсации температурных деформаций протяженных цементобетонных (оснований) покрытий. Цементобетонное основание полностью разделяется треугольной плитой компенсатора, которая своими боковыми сторонами сопрягается с боковыми поверхностями плит разделенного основания. Все сопрягаемые боковые поверхности плит оконтурены уголками, полки которых расположены к плоскости основания под углом 45°, вершины их направлены в стороны плит разделенного основания. Между сопряженными полками уголков размещена антифрикционная прокладка либо антифрикционная смазка. Треугольная плита компенсатора имеет глухой канал, проходящий параллельно основанию плиты и в середине своей имеющий расширение для размещения пружинного устройства. К концам пружинного устройства прикреплен уравнительный трос. Он выходит на обе стороны треугольной плиты компенсатора, через окна в уголках окаймления боковых поверхностей плит, на блоки уравнительного троса, вращающиеся на осях, закрепленных в корпусах блоков, забетонированных в разделенные плиты основания. Затем после обвива блоков концы троса перпендикулярно оси направления дороги входят в каналы плиты компенсатора для анкерования на расстоянии, равном половине серединной длины уравнительного троса (от середины до места пересечения троса при входе на блок и сходе с него). Такая конструкция позволяет держать боковые поверхности треугольной плиты компенсатора постоянно прижатыми к боковым поверхностям плит разделенного основания, а расхождение или сближение плит разделенного основания из-за наличия уравнительного троса, постоянно, через пружинное устройство, поддерживающего расчетный поджим боковых поверхностей плит друг к другу, вызывает движение треугольной плиты компенсатора либо в сторону своего основания, либо в сторону вершины, компенсируя изменение расстояния между плитами разделенного основания при их тепловых деформациях без образования зазоров между боковыми поверхностями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к устройствам компенсации температурных деформаций цементобетонных оснований (покрытий), может быть использовано для компенсации линейных температурных деформаций протяженных цементобетонных конструкций типа покрытий (оснований) автодорог, ВГГП и рулежных дорожек аэропортов, транспортных стоянок, защитных слоев мостов и путепроводов. Наиболее близким к данному изобретению по сути назначения является изобретение по патенту РФ №2463404. В целом это изобретение полностью обеспечивает преимущества беззазорной автокомпенсации температурных деформаций цементобетонных покрытий с выполнением основных требований к ней:
- обеспечение сплошности цементобетонных дорожных оснований (покрытий), т.е. полное исключение зазора в швах, разделяющих основание (покрытие);
- обеспечение гарантии совместной работы плит разделенного основания (покрытия);
- обеспечение нормальной работы цементобетонных оснований (покрытий) при перепадах температур от -50 до +50°С с расстоянием между температурными швами более 50 м (в 10-12 раз более традиционного);
- полное исключение нарезки традиционных швов при устройстве цементобетонных оснований (покрытий);
- обеспечение сохранности поперечного профиля дороги в месте установки автокомпенсатора.
Но оно обладает рядом серьезных недостатков, которые в конечном итоге становятся тормозом для его реализации:
1. Наличие по оси протяженного покрытия, в месте установки автокомпепсатора, пространства, образованного обрезанными вершинами треугольных плит компенсатора и плит разделенного основания, которое предопределяет разрыв сплошности цементобетонного основания, площадью минимум 400×400 (мм). Для устранения его необходимо устраивать металлическую крышку с минимальными размерами 500×500 (мм) и минимальной толщиной 10 мм, выступающую над полотном дороги (т.е. ухудшающую комфортность проезда) и имеющую отличный от основного покрытия коэффициент трения, а это серьезное нарушение условий безопасности движения. Поэтому необходимо «прятать» данный конструктивный элемент в полосы безопасности автодороги или между разделяющими полосы движения ее металлическими ограждающими элементами и т.д., что неосуществимо в случае отсутствия таких элементов в конструкции автодороги или проезжей части мостов и путепроводов.
2. Наличие в сопряжении большого количества трущихся пар для обеспечения беззазорного проскальзывания боковых поверхностей плит компенсатора и плит разделенного основания, отсутствие самоподжима их между собой-это принципиально предопределяет обязательную необходимость периодического регулирования степени поджима со вскрытием полотна автодороги в местах закрепления уголков с последующей регулировкой усилия поджима трущихся пар.
3. Наличие по всей длине сопряжения боковых поверхностей плит выходящей на поверхность покрытия металлической полки уголка, имеющей отличный от основного покрытия коэффициент трения и, кроме того, являющейся катализатором появления локальных разрушений основного полотна в местах контакта бетон-железо, возникающих от воздействия колес движущихся транспортных средств.
4. Наличие возможности, хотя и односторонней, вертикального смещения плит относительно друг друга, так как ограничение в этом плане есть только в случае сверхнормативного по нагрузке наезда на одну плиту; при наезде же на другую, такая возможность не исключается. A это порождает возможность попадания воды и мелкого мусора в контакты трущихся пар, что серьезно уменьшит межремонтный срок при эксплуатации автокомпенсатора.
Предлагаемое устройство беззазорной автокомпенсации температурных деформаций избавлено от вышеуказанных недостатков с выполнением всех требований, изложенных в начале описания и, кроме того:
- обеспечивает гарантию совместной работы плит разделенного основания и плиты компенсатора при наездах со сверхнормативной нагрузкой на любую из плит;
- обеспечивает самоподжим трущихся элементов боковых поверхностей плит разделенного основания и компенсатора, чем обеспечивается нормальная длительная работа устройства со снижением эксплуатационных расходов;
- небольшое количество деталей, входящих в автокомпенсатор, в силу чего значительно (в 3-4 раза) снижается трудоемкость его изготовления и монтажа при строительстве, временные и экономические затраты на производство работ при эксплуатации (профилактические работы, ремонты и т.д.);
- сводятся к минимуму по времени и затратам работы по регулировке самоподжима трущихся элементов боковых поверхностей плит при строительстве и эксплуатации.
На Фиг.1 изображена в плане принципиальная схема конструкции устройства автокомпенсации температурных деформаций цементобетонных оснований (покрытий), например автодороги.
Устройство состоит из:
1. Равнобедренной треугольной плиты компенсатора 2 с обрезанной вершиной, полностью разделяющей цементобетонное основание на плиты 1:
- основание треугольной плиты выходит на одну сторону автодороги, обрезанная вершина - на другую сторону;
- ось треугольной плиты компенсатора 2, проходящая через ее вершину, перпендикулярна оси дороги;
- угол наклона сторон плиты 2 к оси дороги 45°, может иметь другое значение, зависящее от конструкции цементобетонного основания;
- плита не изменяет профиля поперечного сечения цементобетонного основания (покрытия) дороги;
- плита имеет глухой канал 5, проходящий параллельно основанию и имеющий сквозной выход на боковые поверхности плиты 2;
- канал 5 включает в себя больший по сечению канал 7 для размещения регулируемого по натяжению пружинного элемента 8;
- канал 7 сверху закрывается крышкой (на рисунке не показан), герметично закрывающей его. Крышка сверху забетонирована заподлицо с поверхностью ц/б покрытия и должна иметь метки, обозначающие ее расположение, для того, чтобы ее можно было легко найти для вскрытия при производстве профилактических работ. Она необходима для доступа к устройству регулирования натяжения пружинного элемента 8;
- боковые поверхности треугольной плиты 2, сопрягаемые с боковыми поверхностями плит 1 разделенного основания, по всей длине оконтурены уголками 12, закрепленными на них с помощью анкеров 13, полки уголков расположены под углом 45° к плоскости основания, а вершины направлены в сторону плит 1 разделенного основания;
- оконтуривающие боковые поверхности плиты 2 уголки 12 имеют окна, совмещенные по расположению и размерам с каналами 5;
- плита имеет анкера для закрепления концов уравнительного троса. Расположены они на длине b от оси канала 5 на прямой, параллельной оси треугольной плиты компенсатора 2 для обеспечения минимального изменения пружинного элемента 8 при температурно-деформационно-компенсационных взаимоперемещениях плиты компенсатора и плит 1 разделенного основания.
2. Плиты разделенного основания 1 со встроенными корпусами 15 блоков 4
уравнительного троса 6:
- боковые поверхности плит, сопряженные с боковыми поверхностями треугольной плиты компенсатора 2, оконтурены уголками 11, полки которых так же, как и у треугольной плиты 2, расположены под углом 45° к плоскости основания. Вершины уголков 11 направлены внутрь плит разделенного основания 1. Уголки 11 имеют окна, обеспечивающие беспрепятственный вход и выход уравнительного троса 6 на блоки 4;
- корпуса блоков 15 забетонированы в плиты разделенного основания 1, имеют окна в местах касания их с уголками 11, совмещенные по размерам и расположению с окнами на уголках 11 для обеспечения входа и выхода уравнительного троса 6 на блок 4;
- блоки 4 установлены на оси вращения 3, встроенные в корпус блока 6. Блоки предназначены для изменения направления действия сил, возникающих при расхождении плит разделенного основания 1, при передаче усилий от корпусов блоков 15 к треугольной плите компенсатора, через посредство уравнительного троса 6.
3. Уравнительного троса 6, своими концами закрепленного на анкерах 9 треугольной плиты компенсатора 2. Посредине своей длины имеет встроенный пружинный элемент 8. При этом срединная часть троса проходит параллельно направлению оси дороги, затем обвивает блоки 4, вращающиеся на осях 3 и концами закрепляется на анкерах 9. Таким образом, уравнительной трос 6 связывает в единое целое взаимоперемещения плит разделенного основания 1 и треугольной плиты компенсатора 2 и передачу усилия, действующего параллельно оси дороги от корпусов 15 в теле плит разделенного основания 1, в усилие, перемещающее треугольную плиту компенсатора 2 перпендикулярно оси дороги.
В сечении А-А Фиг.1 показано наличие антифрикционной прокладки (либо антифрикционной смазки) 14 между поверхностями полок уголков 11 и 12 для обеспечения минимального усилия трения между уголками 11 и 12 при проскальзывании боковых поверхностей плит 1 и 2 между собой.
На Фиг.2 показана схема автокомпенсации температурных деформаций при понижении и повышении температуры цементобетонного основания. Работа механизма происходит следующим образом. Под воздействием температурной деформации, возникающей при повышении температуры цементобетонного основания, разделенные плиты 1 начинают сближаться и боковыми поверхностями выдавливают треугольную плиту компенсатора 2 в сторону основания, компенсируя уменьшение расстояния между плитами разделенного основания. Уравнительный трос при этом никаких усилий не передает, перемещение его заанкеренных концов происходит вместе с треугольной плитой 2 компенсатора.
В случае понижения температуры, вследствие уменьшения длины плиты 1 разделенного цементобетонного основания начинают расходиться между собой вместе с корпусами блоков уравнительного троса 15, через блоки 4 вытягивая концы уравнительного троса 6. А так как концы троса 6 заанкерены в треугольной плите компенсатора 2, то и сама плита перемещается в сторону своей вершины, компенсируя изменение расстояния между плитами 1 разделенного основания. Пружинный механизм с регулировкой натяжения 8 обеспечивает прижатие боковых поверхностей плиты компенсатора 2 и плит разделенного основания 1 при проскальзывании их друг относительно друга с определенным усилием, не позволяющим проникать в сопряжения боковых поверхностей плит разделенного основания 1 и треугольной плиты компенсатора 2 воды и мелкого мусора. Таким образом обеспечивается беззазорная компенсация температурных деформаций при понижении, либо повышении температуры самого цементобетонного основания под воздействием изменения температуры окружающей среды.
Таким образом предлагаемое изобретение с принципиально новым механизмом реализации способа беззазорной автокомпенсации температурных деформаций практически полностью устраняет недостатки изобретения по патенту РФ №2463404, в то же время обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к данным устройствам: обеспечение сплошности дорожного покрытия, отсутствие зазоров по всей плоскости дорожного покрытия, простоту и надежность в эксплуатации с принципиально меньшими затратами как при строительстве, так и при ремонте со значительной экономией времени при производстве работ.
Реализацию данного устройства, в силу больших размеров, предлагается делать следующим образом: треугольная плита компенсатора с каналами изготавливается на заводе из нескольких, возможных к свободной транспортировке частей. Места крепления уравнительного троса на заводе не бетонируются. Окаймляющие боковую поверхность уголки с прикрепленной (приклеенной) антифрикционной прокладкой монтируются (приклеиваются к боковым поверхностям треугольной плиты компенсатора) на месте монтажа на объекте. Равно также изготавливаются и монтируются оконечности плит разделенного основания. После монтажа оконечностей плит разделенного основания и треугольной плиты компенсатора в них заводится уравнительный трос, концы его закрепляются, производится установка пружинного элемента с натяжным устройством, регулируется натяжение, с помощью домкратов производится проверка работоспособности устройства в целом, после чего устанавливается герметичная крышка пружинного элемента, закрываются герметично крышками места крепления концов троса в треугольной плите компенсатора, после чего все эти места бетонируются заподлицо с основной поверхностью покрытия дороги.
Таким образом на поверхности цементобетонного покрытия остаются видимыми с поверхности только торцы полок уголков с антифрикционными прокладками между ними.
Применение предлагаемого устройства полностью исключит нарушения сплошности покрытия, что приведет к увеличению договечности его, увеличению сроков межремонтных периодов и снижению затрат на содержание. Повысит комфортность проезда, снизит аварийность.
1. Устройство автокомпенсации температурных деформаций цементобетонных оснований автодорог работает за счет перемещения треугольной плиты компенсатора, разделяющей цементобетон основания автодороги и перемещающейся при этом перпендикулярно направлению деформации, отличающееся тем, что компенсационное перемещение осуществляется уравнительным тросом, середина которого проходит по каналу внутри треугольной плиты компенсатора параллельно направлению автодороги, а по выходу из канала с каждой стороны плиты компенсатора навивается на блоки, оси вращения каждого из которых расположены на одной линии, параллельной направлению автодороги, и заанкерованы каждая в «своей» плите разделенного основания, далее уравнительный трос сходит с каждого блока по касательной перпендикулярно направлению автодороги и анкеруется в треугольной плите компенсатора на расстоянии, равном половине его серединной длины между точками пересечения троса при входе и выходе из блоков.
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения прижатия боковых поверхностей треугольной плиты компенсатора и разделенных плит основания друг к другу уравнительный трос имеет либо разделяющую его, регулируемую по степени натяжения пружину, расположенную в середине его длины, либо пружины, закрепленные на его концах, другой своей стороной прикрепленные к анкеру плиты компенсатора с устройством регулировки силы натяжения.
3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения взаимной фиксации плит компенсатора и плит разделенного основания относительно друг друга в вертикальной плоскости с обеспечением беззазорного проскальзывания друг относительно друга в горизонтальной сопряжение окаймленных по всей длине и заанкерованных каждый в своей плите уголками боковых поверхностей плиты компенсатора и плит разделенного основания происходит по поверхностям полок этих уголков, расположенных под 45° к плоскости покрытия, а вершины уголков направлены в одну сторону, причем сопрягаемые поверхности разделены антифрикционными прокладками либо антифрикционной смазкой, причем в каждой паре уголков предусмотрены окна для прохождения уравнительного троса при входе на блок и при выходе с него.
