узел стойки мостового ограждения автомагистралей

Формула изобретения

Узел стойки мостового ограждения автомагистралей, содержащий установленную на пролетном строении стойку высотой Н с консолью, на которой закреплены на заданной высоте две продольные балки, расположенные симметрично вертикальной осевой линии стойки, отличающийся тем, что стойка опирается на поддерживающий элемент шириной (0,41÷0,42)Н, выполненный с двумя наклонными боковыми стенками по обе стороны стойки, а балки наклонены под равными углами 7÷8° к вертикали в сторону движения автотранспорта и их малые боковые полки упираются в кромки горизонтальных элементов консоли, при этом полная ширина узла равна (1,10÷1,12)H.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к дорожным ограждениям автомобильных магистралей и может быть использовано в качестве ограждений мостов и путепроводов.

Такие ограждения являются важным элементом названных объектов, обеспечивающим безопасность движения по ним автотранспорта даже с повышенными скоростями. Различают два типа мостовых ограждений: односторонние, с одним рядом продольных балок, и двусторонние, с двумя рядами балок, расположенных симметрично продольной оси ограждения.

Основные требования, предъявляемые к мостовым дорожным ограждениям: максимальная безопасность участников движения и сохранение работоспособности ограждения при наезде на него автомобиля с возможностью дальнейшего его движения после наезда. Поэтому указанные ограждения оборудуются относительно сложными элементами (стойками, консолями и продольными балками различной конфигурации), а также узлами соединения этих элементов между собой.

Вертикальные стойки и остальные элементы барьерных мостовых ограждений крепятся к пролетному строению мостов и путепроводов и между собой болтами.

Известен узел стойки барьерного дорожного ограждения, содержащий вертикальные полые стойки переменного сечения вдоль вертикали, на которых в три яруса закреплены горизонтальные балки (FR, №2698643, МПК Е 01 F 15/00, 1994 г.). Недостатком такого узла является повышенная жесткость на сжатие, что не обеспечивает надлежащую безопасность автомобилю при наезде на ограждение из-за большой продольной нагрузке на него.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является узел стойки ограждения группы 11МД, описанный в ГОСТ 26814 “Ограждения дорожные металлические барьерного типа” на с.7, черт.8.

Этот узел содержит установленную на полотне стойку высотой Н с консолью, на которой закреплены на заданной высоте две продольные балки, расположенные симметрично вертикальной осевой линии стойки, и характеризуется тем, что консоль выполнена из двух деталей корытного сечения, а балки крепятся нормально к стойке.

Недостатком такой конструкции узла является недостаточная надежность мостового ограждения, что ухудшает его эксплуатационные характеристики.

Действительно, выполнение консоли-амортизатора из двух деталей уменьшает прочностные характеристики узла, а крепление продольных балок нормально к стойке (т.е. вертикальные оси балок перпендикулярны к продольной оси стойки) повышает жесткость ограждения, что сокращает время “гашения” энергии удара автомобиля при наезде с известными, отрицательными последствиями.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и повышение надежности мостовых ограждений.

Для решения указанной задачи у узла стойки мостового ограждения, содержащего установленную на полотне стойку высотой Н с консолью, на которой закреплены на заданной две продольные балки, расположенные симметрично вертикальной осевой линии стойки, последняя опирается на поддерживающий элемент шириной (0,41...0,42)Н, выполненный с двумя наклонными боковыми стенками по обе стороны стойки, а балки наклонены под равными углами 7...8 град к вертикали в сторону движения автотранспорта и их малые боковые полки упираются в кромки горизонтальных элементов консоли, при этом полная ширина узла равна (1,10...1,12)Н.

Приведенные соотношения получены при обработке опытных и являются эмпирическими.

Конструкция предлагаемого узла стойки мостового ограждения показана на чертеже.

Стойка 1 высотой Н крепится болтами 2 к поддерживающему элементу 3, боковые стенки 4 которого симметричны оси стойки и который закреплен на полотне анкерными болтами 5; ширина элемента 3 b=(0,41...0,42)H. На стойке посредством болтов 6 укреплена консоль-распорка 7, к которой с обеих сторон стойки привинчены продольные балки 8 из гнутого профиля, наклонные под углом =7...8 град к вертикали и в сторону движения автотранспорта. Малые боковые полки 9 и 10 балок упираются в горизонтальные элементы 11 и 12 консоли 7. Полная ширина узла составляет: В=(1.10...1,12)Н.

При наезде на ограждение автомобиль вначале касается верхних малых полок 9, вызывая частичную деформацию продольных балок, а при сильном ударе - и отрыв стойки в местах нахождения болтов 2 элемента 3 (с предварительной его деформацией). При этом, как показали опыты, в большинстве случаев работоспособность ограждения сохраняется, а деформация балок и стоек увеличивают продолжительность “гашения” энергии удара, уменьшая тем самым величину продольной нагрузки на автомобиль.

Если же продольные балки не имеют наклона к вертикали (как у узла, выбранного в качестве ближайшего аналога), то, как правило, происходит недопустимый изгиб стойки с разрушением ограждения, которое на данном участке становится непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Натурные испытания предлагаемого барьерного ограждения были проведены на Центральном автополигоне (НИИЦИАМТ) в г. Дмитрове.

Наилучшие результаты (сохранение работоспособности ограждения при наезде автомобиля массой до 1,5 тн со скоростью до 80 км/час и угле наезда 20 град при допустимой продольной нагрузке) получены при использовании заявляемого узла стойки с оптимальными вышеприведенными параметрами. При других параметрах конструкции полученные результаты ухудшались.

Так, уменьшение ширины поддерживающего элемента 3 (см. чертеж) приводило к разрушению ограждения при меньших скоростях и угле наезда, а увеличение “b” - к повышению величины продольной нагрузки. Аналогичным образом на результатах испытаний сказывалось и изменение полной ширины В узла по сравнению с заявляемой величиной. Увеличение угла наклона балок и отсутствия упора их малых полок 9 и 10 в элементы 11 и 12 консоли увеличило число случаев разрушения ограждения при предельных нормативных режимах испытаний (см. выше), а уменьшение приводило к повышению жесткости ограждения и увеличению продольной нагрузки на автомобиль.

Были также проведены сравнительные испытания известного узла стойки мостового ограждения (по ГОСТ 26804). Они показали, что этот узел, в среднем, в 1,8 раза чаще выходил из строя вместе с ограждением (при тех же условиях испытаний). Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, выполненные в ЗАО “Южуралавтобан”, показали, что за счет повышения надежности и эксплуатационных характеристик мостовых двусторонних ограждений, с применением предлагаемого узла стойки, расходы на содержание (ремонт) указанных ограждений снизятся не менее чем на 30%, а также повысится безопасность движения с повышенными скоростями.

Пример конкретного выполнения

Узел стойки мостового двустороннего ограждения имеет вид, показанный на чертеже.

Стойка высотой Н=0,7 м выполнена из холодногнутого швеллера 120·80·6 мм. К ней болтами M16 прикреплена консоль-распорка, а стойка опирается на поддерживающий элемент шириной b=0,415Н291 мм, закрепленные на консоли балки (также из гнутого профиля) наклонены к вертикали каждая под углом 7,5 град, а их малые горизонтальные полки упираются в выступающие элементы консоли. Полная ширина узла B=1,11H=777 мм.