подвижная однокатковая опора балочных мостов

Формула изобретения

Подвижная однокатковая опора балочных мостов, содержащая каток, верхнюю и нижнюю подушки, отличающаяся тем, что каток выполнен литым в виде двух имеющих общую плоскость симметрии, обращенных друг к другу параболических полуцилиндров, усеченных фокальными плоскостями, перпендикулярными их плоскости симметрии, переходящими по линии сечения в прямые круговые полуцилиндры, при этом радиусы кривизны полуцилиндров подушек и катка равны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мостостроению, в частности к устройству подвижных 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 один из видов однокатковых и многокатковых подвижных опор балочных мостов. Однако данное устройство не способствует в достаточной мере передаче и рассеиванию энергии ударных нагрузок балок мостов, что приводит к излишней вибрации пролетных частей моста, подферменной части быка или устоя и более быстрому их износу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является устройство (см. кн. Е.Е.Гибшмана, И.С.Аксельрода, М.Е.Гибшмана «Мосты». М.: «Транспорт», с.307-310), представляющее подвижную опору, у которой верхняя часть катка заменена литым сектором, на который шарнирно опирается верхняя подушка. В указанном устройстве нагрузка от балки передается через шарнир усеченному катку и далее нижней подушке. При этом площадь смятия F _см и площадь, воспринимающая нагрузку F в нижней части катка, традиционно невелики, а энергия динамической нагрузки передается преимущественно в одном направлении - вертикально вниз.

Техническая задача - создание высокоэффективного устройства, которое позволит увеличить площадь, воспринимающую нагрузку, и обеспечит рассеивание энергии динамической нагрузки в пределах значительного двугранного угла.

Техническим результатом является повышение износоустойчивости конструкции моста за счет уменьшения вибрации, увеличения площади, воспринимающей нагрузку, более равномерное распределение вибрационной нагрузки в подферменной площадке быка (устоя) по всем направлениям в пределах двугранного угла, значение которого стремится к 180°.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве поверхность литого катка выполнена в форме двух имеющих общую плоскость симметрии, обращенных друг к другу параболических полуцилиндров, усеченных фокальными плоскостями, перпендикулярными плоскости симметрии, переходящими по линии сечения в прямые круговые полуцилиндры, при этом радиусы кривизны полуцилиндров подушек и катка равны. Полуцилиндры шарнирно опираются на верхнюю и нижнюю подушки, что обеспечивает передачу динамической нагрузки от верхней подушки опоры к нижней через поверхность полуцилиндров с большой площадью смятия, большой расчетной воспринимающей нагрузку площадью и рассеивание энергии нагрузки практически в пределах развернутого двугранного угла. Предлагаемое устройство изображено на чертеже (фиг.1 - сечение, перпендикулярное плоскостям симметрии ОО и ВВ).

Устройство состоит из верхней подушки 1 опоры моста, представляющей собой монолитную перевернутую призму, одна грань которой представляет собой вогнутую цилиндрическую поверхность 2 радиуса R. Нижняя подушка 3 опоры моста представляет собой призму, симметричную призме верхней подушки 1 опоры моста относительно горизонтальной плоскости ВВ. Монолитный каток 4 опоры выполнен в форме двух имеющих общую плоскость симметрии ОО, обращенных друг к другу параболических полуцилиндров 5, усеченных фокальными плоскостями АА, перпендикулярными плоскости симметрии ОО катка 4 и плоскости рисунка, переходящими по линии сечения фокальными плоскостями АА в прямые круговые полуцилиндры 6, на которые шарнирно опираются верхняя 1 и нижняя 3 подушки. Фокальная ось параболического полуцилиндра 5 и ось полуцилиндра 6 как в верхней, так и в нижней части тела катка совпадают, они перпендикулярны плоскости рисунка и пересекают ее в точках О и О. Значение радиуса кривизны R цилиндрической поверхности определяется условием R=1/2a, где а - коэффициент в уравнении параболы у=ах², являющейся линией пересечения параболического полуцилиндра 5 и плоскости рисунка. Горизонтальная плоскость симметрии ВВ - суть плоскость, которую образуют совпадающие задние поверхности параболических полуцилиндров 5.

Предлагаемая опора работает следующим образом. Вибрация балки моста воспринимается верхней подушкой 1 опоры моста и через цилиндрический шарнир вдоль радиальных плоскостей полуцилиндров 6 передается телу катка 4 опоры. На фиг.2 представлены два возможных направления распространения упругой волны (лежащие в плоскости рисунка) в теле катка 4 для случая зеркального отражения от поверхностей параболических полуцилиндров 5. Одно из них образует с вертикальной плоскостью симметрии ОО угол ₁, другой ₂. Угол ₁ является минимальным, а ₂ максимальным среди множества значений углов, для которых выполняется схема изменения направлений распространения упругих волн, передаваемых от балки к быку (устою) через тело катка опоры. Значения углов тангенсов углов ₁ и ₂ связаны со значением коэффициента а в уравнении параболы, расстоянием Н между плоскостями АА и ВВ, размерами Х_м и h подушки опоры соотношениями:

tg ₁=а^-1Н ^-1(aH+0,25)^-1/2 и tg ₂=X_м(h+(2a) ^-1)^-1

Если направление распространения упругой волны образует с вертикальной плоскостью симметрии угол, больший ₂ или меньший ₁, то опора моста работает как обычная, без параболических поверхностей.

Нижняя часть опоры является зеркально симметричной относительно плоскости ВВ, поэтому нижняя часть опоры работает так же, как и верхняя. Таким образом, динамическая нагрузка, воспринимаемая верхней подушкой опоры моста под углом _{1 2}, через тело и нижнюю подушку опоры передается устою (быку) под углом, значение которого лежит в пределах от ₁ до ₂. Так как радиусы кривизны полуцилиндрической грани 2 верхней подушки и полуцилиндра 6 тела катка равны, то поверхностями, воспринимающими и передающими нагрузку, являются боковые поверхности полуцилиндров 2 и 6, площади которых в зависимости от величины двугранного угла между боковыми поверхностями призм подушек 1 и 3 стремятся к значению RL, где L - осевая длина опоры. Кроме того, равенство радиусов кривизны полуцилиндров подушек и полуцилиндров тела катка создает наилучшие условия передачи энергии упругой деформации от верхней подушки к телу катка, далее нежней подушке и, наконец, устою (быку).

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.