узел стойки мостового ограждения автомагистралей

Формула изобретения

Узел стойки мостового ограждения автомагистралей высотой (Н), содержащий установленную на полотне стойку с консолью, на которой закреплены продольные наклонная балка и связь, отличающийся тем, что стойка опирается на поддерживающий элемент шириной (0,385...0,395)Н, выполненный с анкерными болтами, а балка наклонена под углом 7...8° к вертикали в сторону движения автотранспорта, при этом расстояние по вертикали от средней линии по ширине балки до основания стойки равно (0,75...0,76)Н, максимальная ширина узла составляет (0,69...0,70)Н и на нем установлены две продольные связи.

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 повышенной скоростью. Основные требования, предъявляемые к мостовым дорожным ограждениям: максимальная безопасность участников движения и сохранение надлежащей работоспособности ограждения при наезде на него автомобиля, а также возможность дальнейшего его движения после наезда. С этой целью указанные ограждения оборудуются относительно сложными элементами (стойками, консолями и продольными балками) и 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 мостового ограждения автомагистралей, содержащий стойку из горячекатаной двутавровой балки, на которой с помощью консоли-амортизатора укреплена W-образная продольная балка (гнутый профиль - см. ГОСТ 26804 “Ограждения дорожные металлические барьерного типа (техусловия)”, с.6, черт.6). Недостатком этого узла является относительно невысокая его надежность.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является узел стойки ограждения, приведенный в технических условиях ТУ 5216-067-36910961-97 “Ограждения дорожные, удерживающие, для автомагистралей, боковые первого типа в одностороннем и двустороннем исполнении”, черт.34.

Этот узел, содержащий установленную на лотке стойку с жесткой консолью, на которой закреплены продольные наклонная балка и связь, характеризуется тем, что стойка выполнена из гнутого профиля “В” (см. там же) и наклонена под углом 5...6 град к вертикали.

Недостатком такой конструкции узла является относительно невысокая его надежность, а также уменьшенная жесткость на сжатие, что увеличивает разрушающую силу удара на ограждение при наезде автомобиля. Кроме того, при достаточно сильном ударе происходит отрыв балки с консолью от жестко закрепленной стойки с необратимым, как правило, разрушением ограждения.

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

Для решения указанной задачи у узла стойки мостового ограждения высотой Н, содержащего установленную на пролетном строении стойку с консолью, на которой закреплены продольные балки и связь, стойка опирается на поддерживающий элемент шириной (0,385...0,395) Н, выполненный с анкерными болтами, а балка наклонена под углом 7...8 град к вертикали в сторону движения автотранспорта, при этом расстояние по вертикали от средней линии по ширине балки до основания стойки равно (0,75...0,76) Н, максимальная ширина узла составляет (0,69...0,70)Н и на нем установлены две продольные связи.

Вышеприведенные соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что во-первых, полностью исключается отрыв консоли с балкой от стойки и балкой от консоли; во-вторых, продольная наклонная балка крепится к консоли двумя болтами; в-третьих, узел имеет две продольные связи.

В результате этого, при достаточной прочности всего узла, происходит более растянутое во времени (по сравнению с известным объектом) “гашение” энергии удара, что уменьшает травмируемость находящихся в автомобиле людей, а отрыв стойки от поддерживающего элемента предотвращает ее изгиб и сохраняет работоспособность всего ограждения.

На чертеже показана конструкция предлагаемого узла стойки мостового ограждения.

Стойка 1 опирается на поддерживающий элемент 2, который крепится к полотну анкерными болтами 3, а ширина этого элемента В=(0,385...0,395)Н, где Н - высота узла. К стойке болтами 4 прикреплена консоль 5, на которой, также болтами, закреплена со стороны движения автотранспорта продольная балка 6 из гнутого профиля, а с противоположной стороны - две продольные связи 7, создающие дополнительную жесткость барьерного ограждения.

Расстояние от средней линии балки 6 до основания стойки 1 - h=(0,75...0,76)Н, а максимальная ширина всего узла - Вmах=(0,69...0,70)Н; угол наклона балки - =7...8 град.

При наезде автомобиля на ограждение происходит соприкосновение его с балкой 6, которая частично деформируясь (за счет увеличение расстояния 1 между ее полками 8), “гасит” кинетическую энергию удара. Одновременно происходит отклонение стойки от вертикали c деформацией поддерживающего элемента 2 стойки; при этом, в случае достаточной энергии удара, стойка отрывается от элемента 2 в месте 9 их соединения. Таким образом, за счет отрыва стойки 1 сохраняется целостность (и работоспособность) ограждения, несмотря на некоторую деформацию балки 6.

Наличие на консоли 5 узла второй продольной связи (ею обычно служит гнутый профиль “Гурт” - см. черт.8 вышеупомянутых технических условий), во-первых, придает дополнительную жесткость ограждения и, во-вторых, способствует продлению времени “гашения” энергии удара, т.е. снижает продольную нагрузку на людей, находящихся в транспорте.

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

С этой целью осуществляли варьирование параметров узла стойки, показанного на чертеже, с фиксированием кинетической энергии (расчетным путем по фактической деформации элементов мостового ограждения) удара при наездах автомобиля на него.

Наилучшие результаты (сохранение работоспособности ограждения при максимальной продольной нагрузке - непосредственно замерявшейся) показало мостовое ограждение с использованием узла предлагаемой конструкции. Отклонения же от вышеприведенных оптимальных параметров ухудшало полученные результаты.

Так, например, уменьшение ширины элемента 2 до В=(0,32...0,38)Н приводило к разрушению ограждения при относительно небольшой энергии удара, а ее увеличение до В=(0,4...0,5)Н - деформировало стойку и, в отдельных случаях, вызывало отрыв от нее консоли. К аналогичным последствиям приводило изменение угла (по сравнению с оптимальной величиной 7...8 град), а также изменение величины h: при h=(0,77...0,85)Н возрастало число случаев разрушения ограждения при меньшей энергии ударов, а при h=(0,65...0,74)Н - наблюдалось увеличение продольной нагрузки на автомобиль.

Рекомендуемая величина Вmax=(0,69...0,70)Н обуславливает требуемые свойства всего узла (как и наличие второй продольной связи) при оптимальном расходе металлопроката на его изготовление.

Проведенные сравнительные испытания известного узла стойки мостового ограждения, взятого в качестве ближайшего аналога, показали, что число случаев разрушения барьерного ограждения было больше (по сравнению с таковыми для предлагаемого узла) в 1,4...1,8 раза, а продольная нагрузка при ударе была больше на 30...45%.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для реализации поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным экономических исследований, проведенных в ЗАО “Южуралавтобан”, использование заявляемого узла в мостовых ограждениях автомагистралей позволит снизить затраты на восстановление этих ограждений не менее чем на 60%, не считая экономии от сокращения случаев аварийного разрушения автотранспорта.

Пример конкретного выполнения

Узел стойки мостового ограждения автомагистралей высотой Н=730 мм (см. чертеж) содержит стойку из швеллера 120×80×6 мм, опирающуюся на поддерживающий элемент шириной В=0,39Н=285 мм.

К стойке посредством консоли прикреплена болтами продольная балка типа “Е” (см. черт. 8 в ТУ 5216-067-36910961-97) из гнутого профиля, наклоненная к вертикали в сторону движения автотранспорта под углом 7,5 град. Величина h=0,755Н=551 мм, а Вmах=0,695Н=507 мм.

К консоли крепятся две продольные связи типа “Гурт” из гнутого профиля.