ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ /ЕГО ВАРИАНТЫ/ Российский патент 1998 года по МПК E01D19/06 E01C11/02 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при устройстве деформационных швов в дорожном покрытии остов.

Из уровня техники известны конструкции деформационных швов между дорожными плитами, которые содержат эластичные (упругие) детали и жесткие элементы. Деформационный шов разрезных пролетных строений автодорожного моста (SU авторское свидетельство N 988951, МПК E 01 D 19/06, E 01 D 19/06, E 01 C 11/00, 15.01.83) содержит эластичное заполнение зазора между стыкуемыми пролетными строениями, непрерывное покрытие проезжей части из таксотропного материала, размещенное на смежных пролетных строениях. В покрытии расположены анкеры, каждый из которых одним концом жестко прикреплен к одному из пролетных строений, а его другой конец расположен в покрытии над смежным пролетным строением. На анкерах параллельно шву уложены арматурные стержни.

Если покрытие в этой конструкции выполнить из бетона на основе битумных вяжущих, то металлическая арматура, выполняющая несущую функцию, не может обеспечить эластичного растяжения покрытия, что приводит к повреждению деформационного шва. Если же в качестве тиксотропного покрытия применен асфальтобетон или цемент, то при низких температурах (-20^oC и ниже) в покрытии образуются трещины. Попадающие в эти трещины вода и грязь, попеременное их замораживание и оттаивание в процессе эксплуатации могут привести к полному разрушению покрытия. К тому же и арматура подвергнется коррозии от воды, проникающей в трещины.

Известен также деформационный шов в дорожном настиле моста по заявке JP N 61-22685, МПК E 01 C 11/02, E 01 D 19/06, 1986, который имеет каркас, к которому присоединены крепежные элементы в виде шеллера. Внутри каркаса под прямым углом к продольной оси моста вертикально размещены стальные тонкие пластины. В состоянии, когда стальные пластины под действием растягивающих сил удлинены, образованные полости между стальными пластинами заполнены упругим материалом. В отсутствии усилий упругий материал сжимается.

Крепление вертикальных пластин к швеллеру при знакопеременных крутильных напряжениях не может обеспечить длительную работу такой конструкции при низких температурах. Конструкция этого деформационного шва допускает вертикальное перемещение элементов шва при воздействии на него нагрузки, что вызывает дополнительное динамическое воздействие на окаймление шва и стыкуемые пролетные строения моста и уменьшает срок службы деформационного шва.

Наиболее близким к заявляемому является деформационный шов моста по заявке JP N 54-32251, МПК E 01 C 11/12, 1979. Он содержит неэластичные детали, между которыми расположены эластичные элементы. В устройстве установлены горизонтальные жесткие элементы в виде пластин, перекрывающих зазор между пролетными строениями. Концы этих жестких элементов проходят в неэластичные детали с возможностью горизонтального перемещения хотя бы относительно одной из них. К жестким элементам прикреплены полые детали из жесткого материала, в которых размещен наполнитель (амортизатор) из упругого материала, соприкасающийся сверху и снизу с жестким элементом и верхней и нижней полостью полой детали. Это устройство обеспечивает равное дорожное покрытие независимо от температурных деформаций. Но прочность и срок службы такого деформационного шва невысокие, поскольку под действием нагрузки возможны повреждения эластичных элементов (срез краями неэластичных элементов). К тому же такая конструкция допускает вертикальные перемещения элементов шва, тем самым вызывая длительные динамические нагрузки на элементы шва и стыкуемые пролетные строения и уменьшая тем самым прочность шва.

Задача изобретения состоит в том, чтобы наряду с ровностью дорожного покрытия в области деформационного шва обеспечить высокую прочность деформационного шва и его длительный срок службы.

Задача решена следующим образом: в деформационном шве разрезных пролетных строений по первому варианту, включающем неэластичные детали, жесткие горизонтальные прямолинейные элементы, например, в виде пластин, соединенные с неэластичными деталями, и наполнитель из упругого материала, соприкасающийся сверху и снизу с жесткими элементами, согласно изобретению неэластичные детали выполнены в виде верхнего и двух нижних швеллеров, обрамляющих полки верхнего, при этом стенка и полки верхнего швеллера опираются соответственно, на полки и стенку нижних швеллеров, причем стенка верхнего швеллера расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений и перекрывает зазор между ними, а нижние швеллеры закреплены на пролетных строениях, кроме того, жесткие элементы выполнены в виде стержней, проходящих через полки нижних швеллеров с возможностью горизонтального перемещения относительно их, и жестко прикреплены концами к полкам верхнего швеллера, а наполнитель размещен в полостях нижних швеллеров, соприкасаясь с их стенкой верхнего швеллера, и жестко прикреплен к полкам нижних швеллеров.

По второму варианту в деформационном шве разрезных пролетных строений автодорожного моста, включающем неэластичные детали, жесткие горизонтальные прямолинейные элементы, например, в виде пластин, соединенные с неэластичными деталями и наполнитель из упругого материала, соприкасающийся сверху и снизу с жесткими элементами, согласно изобретению неэластичные детали выполнены в виде двух швеллеров, верхнего и нижнего, обрамляющего одну из полок верхнего швеллера, при этом эта полка и стенка верхнего швеллера опираются соответственно на стенку и одну из полок нижнего швеллера, причем другая полка верхнего швеллера и стенка нижнего швеллера жестко закреплены на смежных пролетных строениях, а стенка верхнего швеллера расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений и перекрывает зазор между ними, кроме того, жесткие элементы выполнены в виде стержней, свободно проходящих через полку верхнего швеллера и жестко прикрепленных концами к полкам нижнего швеллера, а наполнитель размещен в полости нижнего швеллера, соприкасаясь с его стенкой и стенкой верхнего швеллера и жестко прикреплен к полкам нижнего швеллера.

От прототипа заявляемое решение отличается по первому варианту тем, что:
- неэластичные детали выполнены в виде трех швеллеров: верхнего и двух нижних,
- нижние швеллеры обрамляют соответствующие полки верхнего швеллера,
- полки верхнего швеллера опираются на стенки нижних швеллеров,
- стенка верхнего швеллера опирается на соответствующие полки нижних швеллеров,
- стенка верхнего швеллера расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений и перекрывает зазор между ними,
- жесткие элементы выполнены в виде стержней,
- нижние швеллеры жестко закреплены на пролетных строениях,
- жесткие элементы проходят через полки нижних швеллеров с возможностью горизонтального перемещения относительно них,
- концы жестких элементов прикреплены к полкам верхнего швеллера,
- наполнитель размещен в полостях нижних швеллеров,
- наполнитель соприкасается со стенками швеллеров и жестко прикреплен к полкам нижних швеллеров.

По второму варианту заявляемое решение отличается тем, что:
- неэластичные детали выполнены в виде двух швеллеров: верхнего и нижнего,
- нижний швеллер обрамляет одну из полок верхнего, опирающуюся на стенку нижнего швеллера,
- другая полка верхнего швеллера закреплена на пролетном строении,
- стенка верхнего швеллера расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений, перекрывая зазор между ними, и опирается на одну из полок нижнего швеллера.

- нижний швеллер жестко закреплен на одном из пролетных строений,
- жесткие элементы выполнены в виде стержней, свободно проходящих через полку верхнего швеллера,
- концы стержней жестко прикреплены к полкам нижнего швеллера,
- наполнитель размещен в полости нижнего швеллера,
- наполнитель соприкасается со стенкой нижнего швеллера и жестко прикреплен к его полкам.

Как известно, при изменении температуры окружающей среды (понижении или повышении) зазор между пролетными строениями соответственно увеличивается или уменьшается. Пролетные строения пытаются как бы разорвать или сжать деформационный шов, что обычно и приводит к образованию трещин, к разрушению шва. В заявляемых конструкциях полости нижних швеллеров заполнены упругим материалом, соприкасающимся с их стенками и полками, причем, к полкам упругий материал прикреплен жестко. При увеличении зазора или уменьшении верхний швеллер (в первом варианте) вместе со стержнями, жестко закрепленными на его полках и свободно проходящими через полки нижних швеллеров, как рама, перемещается в упругом материале относительно нижних швеллеров (во втором варианте верхний швеллер скользит в упругом материале относительно и по направлению горизонтальных стержней, жестко закрепленных на полках нижнего швеллера и свободно проходящих через полку верхнего швеллера). В результате в каждой полости нижних швеллеров в упругом материале возникают и растягивающие и сжимающие напряжения, которые компенсируют друг друга и приводят всю систему элементов деформационного шва в равновесие. Кроме того, такая конструкция шва, когда стенки и полки швеллеров (верхнего и нижних по первому варианту или верхнего и нижнего по второму варианту) оперты друг о друга, а горизонтальные стержни имеют жесткое закрепление на стенках соответствующих швеллеров, исключает вертикальные перемещения всех элементов шва при действии вертикальных нагрузок (при прохождении нагрузки по проезжей части). Это, в свою очередь, повышает прочность и срок службы шва, сохраняет ровность дорожного покрытия, обеспеченную жесткими неэластичными элементами в виде швеллеров (стенка одного из которых расположена заподлицо с верхней кромкой проезжей части, а опирание полками друг о друга придает жесткость дорожному покрытию в месте деформационного шва).

Оба варианта деформационного шва решают одну и ту же задачу, поставленную перед изобретением, одним и тем же путем: перемещение неэластичных деталей при действии растягивающих или сжимающих усилий, приведение всей системы элементов шва в равновесие. Поэтому они (оба предложенных варианта) образуют единое целое и объе6динены в одно изобретение.

На фиг. 1 изображен общий вид деформационного шва по первому варианту, на фиг. 2 - то же по второму варианту.

Деформационный шов содержит верхний металлический швеллер, образованный стенкой 1 и полками 2, 3, а также два нижних швеллера со стенками 4, 5 и соответствующими полками 6, 7, 8, 9 (фиг. 1) или один нижний швеллер со стенкой 4 и полками 6, 7 (фиг. 2). Шов также имеет жесткие горизонтальные элементы 10, которые выполнены в виде металлических стержней, но могут быть выполнены и в виде пластин. Полости нижних швеллеров, ограниченные полками 6, 7 и стенкой 4, полками 8, 9 и стенкой 5, заполнены упругим эластичным материалом, например, резиной 11. Стенка 1 верхнего швеллера установлена заподлицо с верхней кромкой 12 пролетных строений 13, 14. Эта стенка 1 перекрывает зазор между пролетными строениями 13, 14. Стенки 4, 5 нижних швеллеров заанкерены анкерами 15, 16, которые замоноличены в бетоне. Торцы стенок 6, 8 совпадают с верхней кромкой 12 пролетных строений 13, 14, а полки швеллеров 2, 3, 7, 9 (фиг. 1) и на фиг. 2 полки 2, 7 выполнены одинакового размера. Их высота меньше высоты стенок 6, 8 (фиг. 1) или 6, 9 (фиг. 2) на толщину стенок 1, 4, 5. поэтому верхний швеллер опирается стенкой 1 на полки 7, 9 (фиг. 1) или на полку 7 (фиг. 2), а полками 2, 3 на стенки 4, 5 (фиг. 1) или полкой 2 на стенку 4 (фиг. 2) нижних швеллеров. По первому варианту (фиг. 1) в полках 7, 9 выполнены отверстия 17, через которые свободно проходят стержни 10, а их концы жестко закреплены, например, сваркой, на полках 2, 3 верхнего швеллера. По второму варианту (фиг. 2) концы стрежней 10 жестко закреплены на полках 6, 7 нижнего швеллера, а в полке 2 верхнего швеллера выполнены отверстия 18, через которые проходят стержни 10. По этому же варианту (фиг. 2) к полке 3 верхнего швеллера приварен уголок 19, который закреплен в пролетном строении 14 посредством анкера 20, замоноличенного в бетоне. Этим обеспечивается жесткое закрепление на пролетном строении 14 полки 3 верхнего швеллера. Стержни 10 уложены вдоль всего шва. Для уменьшения расхода эластичного материала 11 в нем могут быть выполнены компенсационные отверстия 21.

Шов работает следующим образом.

При понижении температуры окружающей среды увеличивается зазор между пролетными строениями 13 и 14. Вместе с пролетными строениями 13, 14 перемещаются швеллеры, а верхний швеллер скользит по направлению направляющих горизонтальных стержней 10 во втором варианте исполнения и вместе со стержнями 10 как рама перемещается относительно нижних швеллеров по первому варианту исполнения, стремясь занять новое положение равновесия. При этом нижние швеллеры, перемещаясь с пролетными строениями 13, 14, создают растягивающие напряжения в эластичном материале 11 между полками швеллеров 2, 6 и 3, 8. Компенсационные отверстия 21, выполненные между этими полками, увеличиваются при растяжении эластичного материала 11. Между полками 2, 7 и 9, 3 эластичный материал 11 сжимается и компенсационные отверстия 21 уменьшаются между этими полками. Поскольку верхняя стенка швеллера 1 перекрывает зазор, а вся система находится в равновесии, трещин в зоне шва образоваться не может, к тому же обеспечена и ровность дорожного покрытия. При повышении температуры окружающей среды происходит обратный процесс: зазор между пролетными строениями 13, 14 уменьшается, вместе с пролетными строениями перемещаются нижние швеллеры, а верхний швеллер перемещается в новое положение равновесия, скользя по горизонтальным стержням 10, как по направляющим (второй вариант), или перемещается вся конструкция из верхнего швеллера и стержней 10 относительно нижних швеллеров (первый вариант). При этом между полками 2, 7 и 9, 3 эластичный материал 11 растягивается, а между полками 2, 6 и 3, 8 - сжимается. Соответственно, растягиваются и сжимаются компенсационные отверстия 21. Возникающие растягивающие и сжимающие напряжения компенсируют друг друга. Система находится в равновесном состоянии при изменении температуры окружающей среды.

Изобретение относится к строительству мостов. Деформационный шов состоит из швеллеров, стержней, наполнителя из эластичного материала. Стенка одного из швеллеров, верхнего, расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений и перекрывает зазор между ними. Два нижних швеллера (по первому варианту) или одтн нижний (по второму) жестко закреплены в пролетных строениях и обрамляют полки верхнего швеллера. Верхний швеллер полками и стенкой опирается соответственно на стенки и полки нижних швеллеров. Эластичным материалом заполнены полости нижних швеллеров. Стержни жестко закреплены концами на полках верхнего швеллера и проходят через полки нижних швеллеров с возможностью горизонтального перемещения относительно них (первый вариант). По второму варианту стержни свободно проходят через полку верхнего швеллера и жестко закреплены концами на полках нижнего швеллера. Другая полка верхнего швеллера жестко закреплена в смежном пролетном строении. При увеличении или уменьшении зазора между пролетными строениями стержни вместе с верхним швеллером как рама (первый вариант) перемещаются в эластичном материале относительно нижних швеллеров, с одной стороны растягивания, а с другой сжимая эластичный материал и приводя всю систему элементов деформационного шва в равновесное состояние. Во втором варианте аналогично создается растягивающие и сжимающие напряжения в эластичном материале, компенсирующие друг друга при скольжении верхнего швеллера по направлению горизонтальных стержней. При этом наряду с ровностью дорожного покрытия в области деформированного шва обеспечивается высокая прочность шва и его срок службы. 2c. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Деформационный шов преимущественно разрезных пролетных строений автодорожного моста, включающий неэластичные детали, жесткие горизонтальные элементы, например, в виде пластин, соединенные с неэластичными деталями, и наполнитель из упругого материала, соприкасающийся сверху и снизу с жесткими элементами, отличающийся тем, что неэластичные детали выполнены в виде верхнего и двух нижних швеллеров, обрамляющих полки верхнего, при этом стенка и полки верхнего швеллера опираются соответственно на полки и стенки нижних швеллеров, причем стенка верхнего швеллера расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений и перекрывает зазор между ними, а нижние швеллеры жестко закреплены в пролетных строениях, кроме того, жесткие элементы проходят через полки нижних швеллеров с возможностью горизонтального перемещения относительно них и жестко прикреплены концами к полкам верхнего швеллера, а наполнитель размещен в полостях нижних швеллеров, соприкасаются с их стенками и стенкой верхнего швеллера и жестко закреплен на полках нижних швеллеров. 2. Шов по п.1, отличающийся тем, что жесткие горизонтальные элементы выполнены в виде стержней. 3. Деформационный шов преимущественно разрезных пролетных строений автодорожного моста, включающий неэластичные детали, жесткие горизонтальные элементы, например, в виде пластин, соединенные с неэластичными деталями, и наполнитель из упругого материала, соприкасающийся сверху и снизу с жесткими элементами, отличающийся тем, что неэластичные детали выполнены в виде двух швеллеров, верхнего и нижнего, обрамляющего одну из полок верхнего швеллера, при этом полка и стенка верхнего швеллера опираются соответственно на стенку и одну из полок нижнего швеллера, причем другая полка верхнего швеллера и стенка нижнего жестко закреплены на смежных пролетных строениях, стенка верхнего швеллера расположена заподлицо с верхней кромкой пролетных строений и перекрывает зазор между ними, кроме того, жесткие элементы свободно проходят через полку верхнего швеллера и жестко закреплены концами на полках нижнего швеллера, а наполнитель размещен в полости нижнего швеллера, соприкасается с его стенкой и стенкой верхнего швеллера и жестко закреплен на полках нижнего швеллера. 4. Шов по п.3, отличающийся тем, что жесткие горизонтальные элементы выполнены в виде стержней.