мост

Формула изобретения

1. Мост, содержащий неподвижные опоры, гибкий нижний псяс, несущие элементы и соединяющие их и нижний пояс подвески, отличающийся тем, что несущие элементы выполнены из образующих совместно с нижним поясом ферму по крайней мере двух пар несущих стержней, верхние концы которых соединены между собой гибкой связью с возможностью перемещения, нижние концы одной пары стержней оперты на шарнирную опору, а нижние концы другой пары стержней размещены на катке с обеспечением замыкания фермы при растяжении ее нижнего пояса нижними концами стержней.

2. Мост по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен закрепленными на стержнях стенами и поэтажными перекрытиями, образующими здание.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при проектировании и возведении пешеходных переходов над дорогами, оврагами, реками, мостов автомобильных, железнодорожных, многофункционального назначения, например, для магистральных трубопроводов, кабелей связи, силовых электрических, и одновременно для пешеходов, а также совмещенных мостов-зданий многофункционального назначения, например вокзалов, терминалов, офисов, предприятий торговли, коммунального и бытового обслуживания населения.

Известен мост, содержащий неподвижные опоры, гибкий нижний пояс, несущие элементы и соединяющие их и нижний пояс подвески (SU 1546534 A1, 28.02.1990).

Недостатком известной конструкции является повышенные удельные материалоемкость и трудоемкость строительства.

Задачей изобретения является снижение удельных материалоемкости и трудоемкости возведения мостов, улучшение архитектурно-строительных композиций с участием мостов, повышение уровня рационального использования дорогостоящей городской земли и создание дополнительных удобств для населения.

Поставленная задача решается за счет того, что в мосту, содержащем неподвижные опоры, гибкий нижний пояс, несущие элементы и соединяющие их и нижний пояс подвески, согласно изобретению несущие элементы выполнены из образующих совместно с нижним поясом ферму, по крайней мере, двух пар несущих стержней, верхние концы которых соединены между собой гибкой связью с возможностью перемещения, нижние концы одной пары стержней оперты на шарнирную опору, а нижние концы другой пары стержней размещены на катке с обеспечением замыкания фермы при растяжении ее нижнего пояса нижними концами стержней. При этом мост может быть снабжен закрепленными на стержнях стенами и поэтажными перекрытиями, образующими здание.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в снижение удельных материалоемкости и трудоемкости возведения мостов, улучшение архитектурно-строительных композиций с участием мостов, повышение уровня рационального использования дорогостоящей городской земли и создание дополнительных удобств для населения.

Изобретение поясняется графическими материалами, где:

на фиг. 1 - изображен общий вид однопролетного моста через ущелье, овраг;

на фиг. 2 - общий вид многопролетного моста над судоходной рекой, водоемом;

на фиг. 3 - в плане многопутный мост, снабженный ледорезами и растяжками;

на фиг. 4 - сечение фрагмента узла А на фиг. 1;

на фиг. 5 - сечение фрагмента узла Б на фиг. 1;

на фиг. 6 - сечение фрагмента узла C на фиг. 4;

на фиг. 7 - поперечное сечение фрагмента узла C на фиг. 4;

на фиг. 8 - план пар стержней с сечением по В-В на фиг. 4 и 5;

на фиг. 9 - разрез стержня из предварительно напряженной трубы с тросом внутри;

на фиг. 10 - разрез многопутного совмещенного моста по Д-Д на фиг.5;

на фиг. 11 - пешеходный мост через шоссейную дорогу или небольшую реку, содержащий трубопровод и надстройки для размещения различных предприятий торговли и бытового обслуживания населения;

на фиг. 12 - схема соединения предварительно напряженных стержней и тросов фермы пролета моста;

на фиг. 13 - в продольном разрезе фрагмент анкера с охватывающими трос кулачками;

на фиг. 14 - в разрезе силовой каркас многофункционального моста над судоходной рекой с закрепленными на стержнях грузоподъемными механизма ми и поэтажными перекрытиями.

Мост (фиг. 1, 2, 3, 11, 14) состоит из неподвижных береговых 1 и 2 и промежуточных 3 и 4 опор, часть из которых может быть выполнена погружением свай 5 и 6 в грунт. Перед опорами 3 и 4 моста, а также за ними, также погружением свай в грунт или другим способом при необходимости могут быть возведены ледорезы 7, 8 и 9, 10. Мост может быть одно- (фиг. 1) или многопролетным (фиг. 2), одно- или многопутным (фиг. 10), пешеходным, автомобильным и железнодорожным (фиг. 10), трубопроводным или совмещенным с надстроенным зданием оригинального внешнего вида для размещения различных вокзалов, терминалов, офисов, предприятий торговли, коммунального и бытового обслуживания населения (фиг. 11, 14).

Каждый пролет моста содержит неподвижные опоры 1 и 2, ферму из заанкеренного на берегах гибкого нижнего пояса с проезжей частью из плит 11, 12, 13, 14 с колесоотбойными балками 15, 16, и подвесок 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, соединяющих нижний пояс и несущие элементы (стержни) 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. Упомянутая ферма выполнена из, по крайней мере, двух пар стержней (несущих элементов) 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, верхние концы которых соединены между собой прочной гибкой связью, например, предварительно напряженными стяжками или шпренгельными затяжками 34, 35, с возможностью перемещения, нижние концы одной пары стержней 25, 26 опираются на шарнирную опору 36, а нижние концы другой пары стержней 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 размещены на катке 37, при этом растягиваемый нижними концами стержней 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 нижний пояс замыкает ферму. Нижние концы несущих стержней могут быть соединены общей балкой 38 и 39 или опираться на шарниры 36 и каток 37 самостоятельно. Верхние концы стержней соединены общими балками в одном или нескольких местах и снабжены узлами для крепления стяжек 34, 35.

Мост (фиг. 4, 5, 8, 14) может быть выполнен с закрепленными на стержнях 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 стенами и поэтажными перекрытиями 40, 41, 42, 43, 44, 45, образующими здание, а также с грузоподъемными механизмами, например спаренной лебедкой 46 с кабинами 47, 48 лифта, инженерными коммуникациями. На поэтажных перекрытиях 40, 41, 42, 43, 44, 45 могут быть размещены помещения различного назначения.

Нижний несущий гибкий пояс может быть выполнен из одного или нескольких тросов 49, 50, 51, 52, соединяющих нижние концы не менее двух пар стержней 25, 26 и 27, 28. При этом нижние концы одной пары стержней 25, 26 соединены балкой 38 и закреплены на шарнирной опоре 36, а нижние концы другой пары стержней 27, 28 соединены балкой 39 и оперты на каток 37. Верхние концы обеих пар стержней 25, 26 и 27, 28 соединены с возможностью перемещения. Для предотвращения значительного сдвига верхних концов стержней, опасного нарушения целостности общей фермы они соединены между собой гибкой прочной связью, например предварительно напряженными продольными или диагональными стяжками или шпренгельными затяжками 34, 35, допускающими возможность малых перемещений под действием ветровых, снеговых, транспортных и иных нагрузок.

За счет длины и прочности стяжек 34, 35, размещенных крестообразно (X-образно), обеспечивается прочность гибкого соединения верхних концов противолежащих стержней и одновременно сохраняется возможность преодолевать силы взаимного сопротивления на площади совместного контакта и незначительно перемещаться относительно друг друга и/или совместно вверх или вниз при температурных, ветровых, снеговых и прочих нагрузках.

В зависимости от функционального назначения, условий эксплуатации объекта при проектировании конкретных мостов должны предусматриваться стяжки, шпренгельные затяжки от фундаментов или дополнительных анкеров, свай, других строительных конструкций внутри и/или снаружи моста, размещаемых на расчетном расстоянии вблизи опор моста, внутренним, или внешним, или тем и другим элементами гибкого нижнего пояса моста. В соответствии с расчетами нижние стяжки могут быть предварительно напряженными. В нижнем поясе стяжки могут быть размещены крестообразно, X-образно, от одной опоры к одному или нескольким соединительным узлам нижних концов стержней. Они предназначены для предотвращения сдвига нижних концов стержней в продольном направлении. Для этой же цели могут предусматриваться дополнительные жестко закрепленные на опорах 1 и 2 неподвижные ограничители сдвига нижних концов стержней, соединенных балками 38 и 39.

Количество, типы, размеры, материалы, конструктивные элементы стяжек или шпренгельных затяжек 34, 35 определяются рабочим проектом с расчетами для каждой конкретной конструкции с учетом условий эксплуатации, района строительства и других факторов. В каждом случае над опорами 1 и 2 моста, моста-здания, сооружения получается собранная из отдельных параллельных стержней прочно сблокированная стяжками общая ферма с прочной гибкой связью верхних концов, предусматривающая возможность их незначительного перемещения относительно друг друга. От продольного сдвига общую ферму предохраняет нижний пояс стяжек. При необходимости проектом должны предусматриваться дополнительные конструктивные элементы, обеспечивающие предусмотренные СНИПом прочность, жесткость, устойчивость, долговечность конструкции моста, моста-здания, сооружения в соответствии с его функциональным назначением и условиями эксплуатации.

Стержни 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 могут быть выполнены из труб (фиг. 9), других видов проката, простыми или сложными, в виде плоских или пространственных ферм (фиг.6, 14), прямоугольного, треугольного, трапециевидного сечения. При этом стержни 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 и соединяющие их тросы 49, 50, 51, 52 могут быть предварительно напряжены (фиг. 9, 12).

В многопутных мостах возможны два варианта:

- стержни 29, 30 одного, например, железнодорожного пути, 31 и 32 другого пути (фиг. 10) выполнены самостоятельными и несут нагрузки раздельно;

- стержни промежуточные 27, 28, 31, 32, 33 одновременно несут часть нагрузок от смежных путей. В этом варианте они имеют общие шарнирные опоры 36 и раздельные катки 37. Стержни могут быть свободными или предварительно изогнутыми и напряженными (фиг. 9, 12), например, внутренним тросом 53 с регулировочным талрепом 54 с левой и правой резьбой.

Плиты 11, 12, 13, 14 дорожного покрытия (фиг. 4, 5, 14) укладываются на нижний гибкий пояс, а также могут быть подвешены на подвесках регулируемой длины 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 к упомянутым несущим элементам (стержням 25, 26 и 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33) и/или быть подвешенными и одновременно опираться через подвижные сегменты роликов 55 на тросы 49, 50, 51, 52. Сменные силовые плиты 11, 12, 13, 14 дорожного покрытия могут быть деревянными, металлическими, железобетонными с верхним асфальтовым или иным защитным слоем. Для уменьшения износа тросов они могут быть снабжены подвижными сегментами 55 роликов (фиг. 6, 7) или другими гребенками для размещения тросов 49, 50, 51, 52. Преимуществом подвижных сегментов из роликов является их работа в качестве опор без повышенного трения и износа тросов, т.к. при незначительном перемещении троса острый конец сегмента ролика упирается вглубь впадины закладной детали плиты и при этом имеет место трение качения без скольжения сегмента ролика по тросу. Каждый анкер 56 троса (фиг. 4, 5, 8, 13) содержит снабженную наружной резьбой, гайкой 57 и контргайкой 58 трубу 59 с воронкой 60, в которую вставлен охваченный кулачками 61, 62 с внешней и внутренней коническими поверхностями сжатый конец троса 49,(50, 51, 52) или заполненный бабитом, другим вяжущим материалом, например цементным раствором, распушенный конец троса 49, (50, 51, 52). Гайки и контргайки предназначены для точной проектной натяжки каждого троса динамометрическим ключом после монтажа и предварительной ориентировочной натяжки лебедкой. Концы тросов могут быть соединены с трубой 59 анкера 56 неразъемным соединением или легкосъемным. Для последнего варианта в воронку 60 (фиг. 13) вставляется плотно обвитый тонкой проволокой конец троса 49, (50, 51, 52), натянутого лебедкой. Затем на втянутый конец троса свободно надевают кулачки 61, 62, которые снабжены внешними кольцевыми канавками 63. По этим канавкам кулачки 61, 62 с внешней и внутренней коническими поверхностями плотно (охватывают эластичным, например, резиновым шнуром, кольцом, после чего отпускают тормоз лебедки, и натянутый трос под действием сил упругости и тяжести немного проскальзывает в воронку и заклинивается кулачками. Проволоки троса не имеют опасных для прочности точек контактов и перегибов.

Количество, материал, диаметр тросов 49, 50, 51, 52 для каждой фермы пролета моста определяются условиями эксплуатации, коррозионной стойкостью, конструктивными, эстетическими, финансовыми, прочностными расчетами и другими соображениями и могут быть различными. Анкеры с тросами крепятся к балкам 38 и 39 (фиг. 4, 5, 8, 13, 14), соединяющим нижние концы всех пар стержней. Балки 38 и 39 могут быть сплошными или составными, прямыми или в виде ферм.

Строительство неподвижных береговых 1, 2 и промежуточных 3, 4 опор моста и ледорезов 7, 9 перед ними возможны механизированным способом погружения свай 5, 6 (фиг. 2, 14) в грунт с наращиванием по мере углубления. Монтаж шарниров 36, катков 37, тросов 49, 50, 51, 52, пар стержней 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 производится с помощью плавучего крана и монтажных лебедок на берегу. После установки стержней 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, связки их по верху прочными стяжками 34, 35 и образования прочной общей мостовой фермы краном производится настил сменных силовых плит 11, 12, 13, 14 дорожного полотна, соединение их с подвесками регулируемой длины 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. Упомянутые плиты могут быть снабжены колесоотбойными балками 15, 16, например, в виде труб, жестко связанных с ними хомутами. В концы соседних колесоотбойных балок, труб могут закладываться и крепиться с одной стороны упрочняющие стержни, например куски труб меньшего диаметра. Это увеличит жесткость общего полотна дорожного покрытия нижнего пояса, существенно уменьшит клавишный эффект, износ дорожного полотна.

Мост многофункционального назначения (фиг. 10, 11, 14), например, для пропуска автомобильного, железнодорожного транспорта, прокладки магистральных трубопроводов 64, кабелей связи 65, силовых электрических и одновременно для пешеходов существенно не отличается от вышеуказанных. В зависимости от назначения, района установки, количества и загруженности основных и вспомогательных транспортных коммуникаций, потоков транспорта и пассажиров он может быть использован для устройства многоэтажной надстройки (фиг. 14) под совмещенные речные, автомобильные, железнодорожные вокзалы с автодорожными многоуровневыми развязками, места кратковременного пребывания, отдыха, высокие обзорные площадки, киоски, магазины, кафе, рестораны, офисы, гостиницы, предприятия бытового обслуживания населения, остановки общественного транспорта, пунктов междугородней связи, охраны общественного порядка.

Такие многофункциональные мосты-здания, сооружения могут сберечь немало дорогостоящей городской земли, сократить расстояния между объектами на разных сторонах реки и создать дополнительные условия для населения.

Перед пуском моста, моста-здания, сооружения в эксплуатацию (фиг. 11, 14) изменением длины подвесок 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 талрепами, снабженными левой и правой резьбой, поднимают и выравнивают все плиты, подтягивают тросы 49, 50, 51, 52 и устанавливают стрелки прогиба E1 тросов 49, 50, 51, 52, а также E2 и EЗ стержней (фиг. 12) в соответствии с проектом.

В данном техническом решении моста отсутствуют места для контактного трения и износа тросов (канатов, кабелей). Самым существенным преимуществом составной фермы пролета моста является работа стержней 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 на сжатие, а тросов 49, 50, 51, 52 - на растяжение в оптимальном для каждого элемента фермы состоянии нагрузок. При увеличении нагрузки на пролет моста предварительно умеренно напряженные тросы 49, 50, 51, 52 стремятся растянуться и прогнуться, но им противодействуют собственные силы упругости и предварительно напряженные умеренно выгнутые и сжатые стержни 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. Подвески 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 передают основную часть нагрузок с тросов 49, 50, 51, 52 на стержни 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33. Это обеспечивает дополнительную жесткость несущему нижнему поясу. Силы натяжения выпрямляют предварительно умеренно напряженные и слегка изогнутые несущие стержни. При изменении нагрузок, а также при изменении температуры окружающей среды может происходить весьма небольшое, визуально незаметное изменение расстояния между шарнирной опорой 36 и катком 37. Стержни 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 (фиг. 12) будут несколько смещаться на катке 37, прогиб стержней 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, а также тросов 49, 50, 51, 52 будет слегка изменяться и приближаться к расчетным для максимальной проектной нагрузки моста. Подвижные сегменты 55 из роликов, принимающие усилия от нагрузки при изменении расстояния между шарнирной опорой 36 и катком 37, могут медленно вращаться вокруг своего упора, точнее слегка поворачиваться. Скольжение и износ тросов вдоль сегментов 55 роликов при незначительных перемещениях исключены.

Вертикальные, продольные и крутильные нагрузки и колебания будут гаситься упругими силами связанных между собой предварительно напряженных тросов 49, 50, 51, 52, стержней 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, стяжек 34, 35. Источником горизонтальных колебаний могут быть ветровые нагрузки. Однако очень малая удельная площадь стержней, плит дорожного покрытия, проходящего транспорта, на которую может действовать ветер, существенно снижает возможные нагрузки. Их компенсирует прочность связанных между собой тросов, стержней, стяжек, общая жесткость, общая ферма пролета. В отдельных случаях для компенсации возможных неучтенных нагрузок могут быть предусмотрены растяжки 66 от стержней ферм к дополнительным неподвижным береговым опорам или ледорезам 7 и 9, а также ледорезам 8 и 10.

Большое удаление друг от друга опор в сочетании с использованием множества упругих тросов, длинных пролетов, соединяющих нижние концы пар стержней, делает мосты, мосты-здания, сооружения объектами повышенной сейсмостойкости.

Данное техническое решение позволяет строить мосты, мосты-здания, сооружения повышенной сейсмостойкости из сборных крупноблочных заготовок заводского изготовления с использованием распространенных средств механизации работ, материалов и комплектующих изделий, что дает возможность значительно снизить материалоемкость и трудоемкость строительства, существенно увеличить запас прочности и долговечности конструкции.

Изобретение может найти широкое применение при строительстве более экономичных мостов, мостов-зданий и сооружений, в том числе крупногабаритных крытых вокзалов, гаражей, рынков, других жилых, спортивных, торговых, производственных зданий и сооружений с большими пролетами без внутренних колонн.

Для увеличения срока службы мостов, мостов-зданий и сооружений, оперативного контроля за его прочностью, жесткостью конструкции и надежности все несущие элементы моста целесообразно снабдить тензометрическими датчиками с выводом информации от них на пункт контроля. Это позволит фиксировать и анализировать нагрузки в процессе эксплуатации, динамику изменения запасов прочности и жесткости и, с учетом других факторов, и при необходимости менять сменные несущие элементы конструкции.