УПОР ГИБКИЙ СТЕРЖНЕВОЙ Российский патент 2001 года по МПК F16B33/00 

Изобретение относится к строительной промышленности и может применяться в производстве мостовых пролетных строений в качестве гибких стержневых упоров для объединения монолитных железобетонных плит проезда со стальными несущими балками сталежелезобетонных мостов.

Известен резьбовой элемент (А.с. СССР N 1085327. Высокопрочный резьбовой элемент. / Миркин М.Л., Сосульников И.Л., Поляков А.Н. // 3446231 / 25-27 от 31.05.82 г. ), содержащий гладкий цилиндрический участок с многогранной головкой и разгружающей проточкой, примыкающей к резьбовому участку, на котором выполнена коническая поверхность, обращенная меньшим диаметром к разгружающей проточке, при этом гладкий участок выполнен большей длины, чем резьбовой.

Недостатком известного резьбового элемента является уменьшение несущего сечения из-за разгружающей проточки, которая повышает усталостную прочность, но одновременно снижает прочностные показатели элемента при нагружении растягивающей нагрузкой.

В качестве прототипа принят упор стержневой (Копырин В.И., Сидоров В.К., Калашников Б. Ф. Производство новой конструкции упоров для сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов. Транспортное строительство. 1999. N 5. С. 7-9), входящий в резьбовое соединение для закрепления его на верхнем поясе балки и представляющий собой болт с головкой на торце стержня, гладким промежуточным и резьбовым участками стержня, закрепленный двумя гайками и шайбами с обеих сторон листа, при этом длина гладкого участка многократно превышает длину резьбового участка, одна из гаек является крепежной гайкой, а от упорной гайки до гладкого участка стержня остаются свободными 2-3 витка резьбы.

Недостатком указанного резьбового соединения является невысокая усталостная прочность, так как гибкие стержневые упоры испытывают циклические нагрузки при эксплуатации моста, при этом наибольшее усилие приходится на сравнительно узкую зону стержня болта от верхней границы торца упорной гайки на 1-1,5 витка резьбы гайки. На этом участке через определенное число циклов происходит усталостное разрушение резьбовой части тела болта в плоскости торца упорной гайки при более низком уровне нагрузок и соответствующих напряжений в теле болта или разрушение резьбовой части на расстоянии 1-1,5 витка резьбы вглубь упорной гайки при более высоком уровне нагрузок и напряжений.

Наличие резьбовых канавок в теле упора, на границе торца гайки, ослабляет сечение гибкого стержневого упора и вызывает резкую концентрацию напряжений в ослабленном сечении, что приводит к уменьшению усталостной прочности с одновременным снижением прочностных показателей гибкого упора при нагружении растягивающей нагрузкой. Это не обеспечивает длительной работоспособности соединения железобетонной плиты проезда с главными балками при интенсивной эксплуатации и больших колебаниях температуры в течение года.

Сущность изобретения.

На чертеже показана конструкция упора гибкого стержневого при его установке на несущую балку сталежезобетонного моста.

Упор гибкий стержневой устанавливается в отверстие листа и включает гладкий участок 1 стержня, резьбовой участок 2 стержня и многогранный элемент 3 "под ключ", причем длина гладкого участка многократно превышает длину резьбового участка.

Многогранный элемент 3 сформирован на гладком участке 1 стержня и дополнен буртиком 4 с поверхностью, имеющей вогнутый и опорный участки 5, отстоящим от резьбового участка на толщину листа 8, причем многогранный элемент 3 и буртик 4 переходят в гладкий участок стержня по радиусам сопряжения 6 и 7.

Буртик 4 сформирован как одно целое с многогранным элементом 3 и расположен от резьбового участка 2 на расстоянии, равном толщине листа 8, в отверстие 9 которого устанавливают упор. На резьбовом участке 2 установлены шайба 10 и крепежная гайка 11.

Упор гибкий стержневой получают по следующей технологии:
- отрезка заготовки;
- снятие фасок на торцевых поверхностях с обеих сторон заготовки;
- нагрев ТВЧ подлежащей высадке средней части заготовки;
- высадка многогранной головки "под ключ" и буртика с вогнутой опорной поверхностью со стороны резьбовой части стержня и плавным сопряжением головки и стержня посредством радиусов сопряжения;
- нарезка резьбы.

Резьбовое соединение получают установкой упора резьбовым участком 2 в отверстие 9 стального листа 8, с другой стороны листа 8 на резьбовой участок 2 стержня устанавливают шайбу 10 и навинчивают крепежную гайку 11, которую затягивают динамометрическим ключом на заданное усилие, при этом упор придерживают от поворота другим ключом.

Упор работает, получая нагрузку через боковую поверхность, залитую бетоном. Стержень упора совершает колебания вместе с монолитной бетонной плитой проезжей части моста. При этом наибольшие эксплуатационные нагрузки сосредотачиваются на уровне верхнего торца многогранного элемента 3. Они приложены в узкой зоне, в месте плавного перехода по радиусу 6 от многогранного элемента 3 к гладкому цилиндрическому участку 1 стержня. В месте приложения наибольших нагрузок гибкий упор имеет полное рабочее сечение при отсутствии концентраторов напряжений, что приводит к уменьшению удельных нагрузок в самой опасной зоне, резко повышает срок службы соединения железобетонной плиты проезда с главными балками при интенсивной эксплуатации и больших колебаниях температуры в течение года.

В результате усталостных испытаний резьбовых соединений известных стержневых упоров, которые имеют 1-2 витка свободной резьбы над местом приложения максимальных напряжений по торцу гайки, при напряжении 300 МПа и 200 МПа количество циклов до разрушения составило соответственно (10-13)•10³ и (23-46)•10³.

В результате усталостных испытаний предлагаемых гибких упоров, которые имеют полное рабочее сечение при отсутствии концентраторов напряжений, при напряжении 300 МПа и 200 МПа количество циклов до разрушения составило соответственно (600-1100)•10³ и (1750-3200)•10³, что в 15-20 раз превышает усталостную прочность известных образцов.

Образцы в виде гибких упоров испытывали при постоянно действующей амплитуде переменных напряжений до их окончательного разрушения. Коэффициент асимметрии цикла R_σ = 0,1, частота составила 660 циклов в минуту. Уровни напряжений испытываемых образцов выбирались с учетом возможности их разрушения в области ограниченной долговечности.

Увеличение усталостной долговечности гибких стержневых упоров повышает надежность работы сталежелезобетонных мостов и удлиняет в 5-8 раз продолжительность их эксплуатации без капитального ремонта.

Устройство относится к строительной промышленности и может применяться в производстве мостовых пролетных строений в качестве гибких стержневых упоров. Упор гибкий стержневой установлен в отверстие листа и включает многогранный элемент "под ключ", гладкий и резьбовой участки стержня. Длина гладкого участка многократно превышает длину резьбового участка. На резьбовом участке установлены шайба и крепежная гайка. Многогранный элемент дополнен буртиком с поверхностью, имеющей вогнутый и опорный участки, отстоящим от резьбового участка на толщину листа. Многогранный элемент и буртик переходят в гладкий участок стержня по радиусам сопряжения. В результате увеличивается усталостная долговечность гибкого стержневого упора и повышается надежность работы сталежелезобетонных мостов. 1 ил .

Упор гибкий стержневой, установленный в отверстие листа, включающий многогранный элемент "под ключ", гладкий и резьбовой участки стержня, причем длина гладкого участка многократно превышает длину резьбового участка, на резьбовом участке установлена шайба и крепежная гайка, отличающийся тем, что многогранный элемент дополнен буртиком с поверхностью, имеющей вогнутый и опорный участки, отстоящим от резьбового участка на толщину листа, причем многогранный элемент и буртик переходят в гладкий участок стержня по радиусам сопряжения.