МОСТ М.М.МЕЖЕРИЧЕРА Российский патент 1995 года по МПК E01D1/00 E01D2/00 E01D12/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к мостостроению, и может быть использовано при возведении мостов различных типов.

Известен мост, пролетное строение которого представляет собой полую балку, имеющую сплошные плоские стенки, связанные между собой с образованием призмы с четырьмя боковыми гранями, вытянутой к ее основаниям [1] Такие пролетные строения получили название коробчатых.

Недостаток этого моста необходимость устройства поперечных диафрагм или связей в виде диагоналей и распорок, что приводит к увеличению веса пролетного строения и ограничивает максимально возможную длину пролетного строения. При значительной ширине препятствия требуется установка, наряду с береговыми опорами еще и промежуточных опор.

Известен мост, содержащий опоры и пролетное строение в виде трехслойной конструкции, поверхность верхнего слоя которой служит проезжей частью с размещенной под этим слоем емкостью, образованной оболочкой из эластичного материала, заполненной газом легче воздуха под давлением выше атмосферного [2]
Недостатком моста является увеличение напряжений в проезжей части в случае разгерметизации оболочки и невозможность изменения профиля пролетного строения.

Цель изобретения выбор оптимального режима работы моста путем регулирования его профиля и действующей на него подъемной силы.

Это достигается тем, что трехслойная конструкция выполнена в виде шестигранной полой балки с шарнирным соединением граней между собой, а емкость размещена в полости балки вплотную к ее граням и снабжена регуляторами подачи и выпуска газа.

Благодаря тому, что трехслойная конструкция, образующая пролетное строение, выполнена в виде полой балки, а емкость с газом размещена в полости последней, функцию несущего элемента в пролетном строении будет выполнять уже не емкость с газом, как это было в известном решении, а балка; емкость же с газом будет служить только для создания подъемной силы. Это позволяет избежать повреждений проезжей части, которые могли иметь место в конструкции известного моста в случае разгерметизации емкости с газом, поскольку устранение подпора снизу на проезжую часть неизбежно вызывало бы увеличение напряжений в ее плитах и развитие необратимых деформаций.

Шестигранный профиль балки позволяет получить по ее боковым сторонам хорошо обтекаемые (двускатные) поверхности, благодаря чему ее лобовое сопротивление боковому воздушному потоку существенно уменьшается.

Наличие регуляторов подачи и выпуска газа дает возможность изменить желаемым образом объем емкости с газом и тем самым регулировать величину подъемной силы.

Расположение емкости с газом вплотную к граням балки и шарнирное соединение этих граней позволяют путем регулирования подачи газа взаимно перемещать грани таким образом, чтобы получить желаемый вертикальный размер поперечного сечения балки и оптимальный по аэродинамическому сопротивлению угол между смежными гранями каждой ее боковой поверхности. Характерно, что для такого перемещения граней балки не требуется какого-либо дополнительного привода, поскольку таким приводом служит сама емкость с газом, изменяющая свой объем и оказывающая за счет этого силовое воздействие на грани балки.

Возможность регулирования величины подъемной силы и аэродинамического сопротивления балки позволяет изменять несущую способность моста как на вертикальную, так и на горизонтальную (ветровую) нагрузки, благодаря чему можно переводить мост в тот или иной режим работы в зависимости от действующих на него внешних нагрузок.

На фиг. 1 изображен предлагаемый мост, вид сбоку; на фиг.2 пролетное строение моста в аксонометрической проекции; на фиг.3 сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг;1; на фиг.5 разрез В-В на фиг.4.

Предлагаемый мост содержит опоры 1 и 2, закрепленные соответственно на берегах 3 и 4 водного препятствия, и одно пролетное строение 5, представляющее собой трехслойную конструкцию, выполненную в виде полой балки 6.

Как показано на фиг.2, балка 6 выполнена со сплошными стенками и имеет форму шестигранной призмы, вытянутой к ее основаниям. В полости балки 6 размещены эластичные емкости 7, заполненные газом легче воздуха, в частности гелием. Емкости 7 могут быть изготовлены, например, из специальных сортов резины или другого достаточно прочного и легкого газонепроницаемого эластичного материала. Размеры поперечного сечения балки 6 и объем емкостей 7 выбирают из условий прочности моста и требуемой подъемной силы, уравновешивающей часть вертикальной нагрузки на мост. В целях упрощения изготовления емкостей 7 и повышения удобства их эксплуатации они выполнены секционированными по длине балки 6 (см.фиг.2).

Балка 6 образована шестью шарнирно соединенными между собой сплошными стенками с 8 по 13 (см.фиг.3), ограничивающими ее полость 14 и представляющими собой металлические полотна, и ориентирована относительно своей продольной оси так, что одна из плоскостей симметрии призмы, в частности условная плоскость 15, проходящая через два ее диаметрально противоположных ребра 16 и 17, является горизонтальной. При этом в балке можно выделить три пары симметрично расположенных относительно указанной плоскости стенок: 8-13, 9-12, 10-11. В каждой из этих пар стенки имеют возможность встречного перемещения, приводящего к изменению вертикального размера полости 14. Для осуществления такой возможности перемещения на верхней стенке 9 балки закреплены вертикальные штоки 18, введенные в направляющие гильзы 19, закрепленные на нижней стенке 12. Емкости 7 (см.фиг.7) размещены в полости 14 балки 6 вплотную к ее стенкам, причем эти емкости расположены между стенками 8-13, 9-12, 10-11 всех трех пар, но их можно разметить и между стенками одной или двух пар стенок, например только между стенками 9 и 12, т.е. только в центральной зоне поперечного сечения балки. Выбор количества емкостей 7 и характер их размещения между стенками балки определяется назначением моста и расчетной нагрузкой на него.

Для надежной работы моста он снабжен системой (не показана) подачи в эластичные емкости 7 легкого газа, состоящей из резервуаров для хранения газа, насосов, трубопроводов, приборов контроля и других необходимых для этой цели элементов, выполненных известным образом. В состав указанной системы также входят связанные с емкостями 7 регуляторы подачи газа, позволяющие изменять объем указанных емкостей, что в свою очередь дает возможность, во-первых, изменять создаваемую подъемную силу и, во-вторых, регулировать угол между стенками 8 и 13 (10 и 11) каждой боковой поверхности балки. Такие регуляторы подачи газа могут иметь любую конструкцию, выполненную известным образом.

Регулируя вышеуказанный угол, можно выбрать оптимальный с точки зрения боковой ветровой нагрузки на мост профиль балки.

В месте соединения пролетного строения с береговой опорой (см.фиг.4) к нижней стенке 12 балки посредством опорных стоек 20 прикреплена ось 21. Ось 21 размещена между нижней 22 и верхней 23 опорными плитами, жестко связанными с береговой опорой 1 (фиг.5), и может перемещаться в продольном направлении в пазу, образованном этими плитами.

Выше раскрыта конструкция предлагаемого моста с пролетным строением в виде балки с ездой поверху, для чего на верхней стенке 9 балки известным образом выполняют дорожное полотно, причем с одним указанным пролетным строением, но данный мост можно при необходимости заполнить с несколькими пролетными строениями (с промежуточными опорами) и не только по типу балки, но и с другой расчетной схемой, из разных материалов, для различного назначения и т.п. Обязательным является лишь наличие эластичных емкостей с газом легче воздуха, размещенных внутри пролетного строения.

Принцип работы предлагаемого моста заключается в следующем. Благодаря эластичным емкостям 7 (фиг.3), заполненным гелием, создается подъемная сила, уравновешивающаяся по меньшей мере часть вертикальной нагрузки на балку 6. Это позволяет существенно увеличить вес полезной нагрузки на мост и возможную длину пролета.

В случае необходимости посредством регуляторов подачи газа изменяют объем эластичных емкостей 7, задавая геометрические параметры поперечного сечения балки 6 и нагрузочные характеристики моста. Рассмотрим в качестве примера особенности функционирования моста при трех условных значениях объема емкостей: максимальном, среднем и минимальном.

При максимальном объеме подъемная сила, действующая на балку 6, больше веса последней, что позволяет, например, при возведении моста транспортировать эту балку от места сборки к месту установки только с помощью тягачей без поддерживающих тележек. Это существенно удешевляет строительство моста.

При среднем (рабочем) объеме емкостей 7 подъемная сила равна весу балки 6, а нагрузка от движущихся по мосту транспортных средств воспринимается за счет момента сопротивления поперечного сечения балки 6.

При минимальном объеме емкостей 7, когда либо штоки 18, либо направляющие гильзы 19 (в зависимости от того, чья длина больше) прижата соответственно к нижней 12 или верхней 9 стенкам балки 6, подъемная сила компенсирует только часть веса балки, а оставшаяся часть веса последней воспринимается за счет момента сопротивления ее поперечного сечения и надежно прижимает балку к опорам моста. В этом положении обе боковые поверхности балки 6 имеют минимальную парусность (поскольку вертикальный размер поперечного сечения балки минимален) и максимальную обтекаемость (минимальное аэродинамическое сопротивление ветровой нагрузке) благодаря остроугольному расположению боковых стенок 8-13 и 10 и 11. Кроме того, в таком положении поперечное сечение пролетного строения имеет максимальный момент сопротивления боковым (горизонтальным) нагрузкам. Переводить мост в указанное положение имеет смысл в том случае, если на него действуют сильные ветровые нагрузки, при которых система из опорных стоек 20, опорных плит 22, 23 и оси 21 не сможет по каким-либо причинам обеспечить надежную фиксацию балки 6 на береговых опорах. Как понятно специалисту в данной области техники, описанная модификация моста с регуляторами подачи газа и пролетным строением в виде шарнирной шестигранной балки является наиболее предпочтительной для практического использования, поскольку позволяет путем регулирования вертикальных и горизонтальных нагрузок на пролетное строение создать оптимальный режим работы моста.

Изобретение позволяет существенно увеличить возможную длину пролетного строения моста, снизить нагрузки на него, уменьшить расход материалов, а также упростить транспортировку элементов моста к месту строительства.

Секционирование эластичных емкостей по длине пролетного строения дает возможность при необходимости извлекать из пролетного строения ту или иную эластичную секцию для ремонта или профилактики, не выводя весь мост из эксплуатации.

Изобретение относится к мостам с пролетными строениями в виде трехслойных конструкций. Цель изобретения выбор оптимального режима работы моста путем регулирования его профиля и действующей на него подъемной силы. Мост содержит опоры и пролетное строение в виде трехслойной конструкции, выполненной в форме шестигранной полой балки с шарнирным соединением граней между собой, в полости которой вплотную к граням расположена емкость, образованная из эластичного материала, заполненная газом легче воздуха под давлением выше атмосферного и снабженная регуляторами подачи и выпуска газа. 5 ил.

Мост, содержащий опоры и пролетное строение в виде трехслойной конструкции, поверхность верхнего слоя которой служит проезжей частью моста, с размещенной под этим слоем по меньшей мере одной емкостью, образованной оболочкой из эластичного материала, заполненной газом легче воздуха под давлением выше атмосферного, отличающийся тем, что трехслойная конструкция выполнена в виде шестигранной полой балки с шарнирным соединением граней между собой, а емкость размещена в полости балки вплотную к ее граням и снабжена регуляторами подачи и выпуска газа.