ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК E01D11/02 

Изобретение относится к мостостроению, а именно к транспортным системам, в частности к конструкции висячих мостов, а также к конструкции пилонов. Транспортная система может быть использована для пропуска по ней дискретного и континуального грузопассажирского транспорта над поверхностью суши и над водным пространством независимо от природных и климатических условий местности.

Известны предварительно напряженные висячие мосты минимального веса (см. Добролюбский В. В. Расчет предварительно напряженных висячих мостов: Дисс... канд. техн. наук. - Саратов, 1975, с.101-124).

Недостаток известных предварительно напряженных висячих мостов заключается в том, что они находят применение только при средних и больших пролетах от 70 до 500 м.

Известен также предварительно напряженный висячий мост, включающий опоры, пилоны, анкерные фундаменты, балку жесткости, выполненную по фасаду моста в форме пологого свода, несущий кабель, жестко соединенный с балкой жесткости и закрепленный оттяжками на анкерных фундаментах, подвески, в котором несущий кабель расположен в средней части пролета под балкой жесткости и жестко соединен с ней на этом участке в узлах, расположенных друг от друга на расстоянии, равном расстоянию между подвесками в горизонтальной плоскости, причем напрягающие канаты жестко прикреплены к балке жесткости и несущему кабелю в местах их взаимного пересечения (см. авт. свид. СССР на изобретение №1096326, МПК Е 01 D 11/00, опубл. 07.06.1984 г.).

Однако недостатком известного висячего моста является то, что он работает по схеме с воспринятым распором и в нем присутствует балка жесткости, что значительно увеличивает его собственный вес.

Известна линейная транспортная система, которая относится к континуальному виду транспорта, включающая, по меньшей мере, одну подвижную единицу, имеющую приводной агрегат и направляемую с помощью колес, по меньшей мере, по одному рельсу, содержащему головку и соединенному с предварительно напряженным продольным элементом, смонтированным на опорах. Предварительно напряженный продольный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной струны, связанной с головкой каждого рельса по всей длине посредством прокладок переменной высоты (см. патент РФ на изобретение №2080268, МПК В 61 В 5/02, 13/00, Е 01 В 25/22, опубл. 27.05.1997 г.).

Недостатком известной линейной транспортной системы является ограничение, накладываемое на величину пролета, длина которого может быть от 25 до 50 м.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является транспортная система в виде висячего моста, выполненного, по меньшей мере, из одного монтажного элемента и содержащего, по меньшей мере, одну подвижную единицу, пилоны, устройство для восприятия распора, несущий и напрягающий кабели, горизонтальный кабель, подвески, распорки, поперечные балки (US 3758905, 18.09.1973, E 01 D 11/00).

Задача настоящего изобретения заключается в создании транспортной системы, являющейся единой транспортной системой на суше и на водной поверхности.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении максимальной жесткости и устойчивости конструкции и в снижении ее собственного веса.

Указанный технический результат достигается тем, что в транспортной системе, содержащей, по меньшей мере, одну подвижную единицу, предварительно напряженный продольный элемент, размещенный на основании, согласно изобретению по первому варианту, которая выполнена по меньшей мере из одного монтажного элемента, в качестве которого использован предварительно напряженный продольный элемент в виде висячего моста, включающего пилоны, устройство для восприятия распора, несущий и напрягающий кабели, горизонтальный кабель, подвески, распорки, поперечные балки, причем несущий и напрягающий кабели соединены друг с другом в местах, положение которых определяется из условия

α/α₁=Ф,

где α - расстояние от середины пролета висячего моста до места соединения;

α₁ - расстояние от края пролета висячего моста до места соединения;

Ф=0,618.

В качестве устройства для восприятия распора целесообразно использовать анкерные фундаменты. Распорки могут быть расположены в вертикальной плоскости между несущим и напрягающим кабелями, между местами соединения. Целесообразно, чтобы несущий и напрягающий кабели были снабжены связями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей.

В качестве устройства для восприятия распора также может быть использована распорка, расположенная в уровне проезжей части. Несущий и напрягающий кабели, подвески, распорки, поперечные балки расположены с образованием пространственной распорки, опирающейся на пилоны. При этом могут быть введены распорки, расположенные в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями.

Целесообразно, чтобы между напрягающим и горизонтальным кабелями была введена связь в середине пролета, а несущий и напрягающий кабели были снабжены связями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей.

Пилон может состоять из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков, сжатых стоек, напрягающих кабелей, имеющих связи со стойками в середине высоты элемента пилона, стержней жесткости между стойками, при этом напрягающие кабели соединены друг с другом в местах, положение которых определяется из условия

α₂/α₃=Ф,

где α₂ - расстояние от середины высоты элемента пилона до места соединения;

α₃ - расстояние от сжатого диска до места соединения;

Ф=0,618.

Пилон может состоять также из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков, сжатой стойки, расположенной по центру элемента пилона, напрягающих кабелей, стержней жесткости между стойкой и напрягающими кабелями, причем напрягающие кабели соединены друг с другом в местах, положение которых определяется из условия

α₂/α₃=Ф,

где α₂ - расстояние от середины высоты элемента пилона до места соединения;

α₃ - расстояние от сжатого диска до места соединения;

Ф=0,618.

При этом в конструкцию пилона могут быть ведены внешние напрягающие кабели.

Несущий и напрягающий кабели могут быть выполнены из элементов пилона.

Указанный технический результат достигается также тем, что в транспортной системе, содержащей, по меньшей мере, одну подвижную единицу, предварительно напряженный продольный элемент, размещенный на основании, согласно изобретения по второму варианту, которая выполнена, по меньшей мере, из одного монтажного элемента, в качестве которого использован предварительно напряженный продольный элемент в виде, по меньшей мере, двухъярусного висячего моста, включающего пилоны, устройства для восприятия распора, причем основной ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета, а каждый последующий ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета или из несущего и горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и горизонтальным кабелями должна быть введена связь в середине пролета, а несущие кабели могут находиться на одном уровне с пилоном.

В качестве устройства для восприятия распора могут быть использованы анкерные фундаменты.

При переходе через водную преграду в качестве основания может быть использована платформа, состоящая из верхней плиты, расположенной выше зоны волнения и нижней плиты, расположенной ниже зоны волнения, причем верхняя и нижняя плиты соединены между собой стойками, выполненными из элементов пилона.

Монтажные элементы транспортной системы могут быть соединены с анкерными фундаментами или же непосредственно между собой в замкнутый контур для создания предварительного напряжения в системе.

Использование висячего моста, включающего пилоны, устройства для восприятия распора, несущий и напрягающий кабели, горизонтальный кабель, подвески, распорки, поперечные балки, причем несущий и напрягающий кабели соединены друг с другом, в качестве предварительно напряженного продольного элемента позволит перекрывать значительные пролеты. Так как места соединения несущего и напрягающего кабелей являются одновременно местами их взаимного пересечения и соответствуют областям их максимальных взаимных горизонтальных перемещений, то при наложении связей, препятствующих указанным перемещениям, в этих местах происходит резкое повышение жесткости всей системы. Для обеспечения устойчивости в системе монтажные элементы соединены с возможностью создания предварительного напряжения.

Распорки могут быть расположены между несущим и напрягающим кабелями между местами соединения.

Использование анкерных фундаментов в качестве устройства для восприятия распора позволяет передавать на них распор и дает возможность максимально использовать свойства материалов несущего и напрягающего кабелей.

Снабжение несущего и напрягающего кабелей связями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений кабелей и препятствующих им, в случае, когда места соединения не совпадают с этими областями, позволяет значительно увеличить общую жесткость системы, в результате чего транспортная система может быть использована при значительных пролетах.

Использование распорки, расположенной в уровне проезжей части, в качестве устройства для восприятия распора позволит обойтись без анкерных фундаментов. Распор будет воспринимать распорка, расположенная в уровне проезжей части, которая будет работать на сжатие, а не на изгиб. Это приведет к снижению материалоемкости. При этом транспортная система станет независимой от условий местности и может существовать самостоятельно, причем движение подвижной единицы может быть осуществлено по низу системы.

Расположение несущего и напрягающего кабелей, подвесок, распорок, поперечных балок с образованием пространственной распорки, опирающейся на пилоны, позволит пропускать подвижную единицу по верху системы и сделать транспортную систему независимой от условий местности. Пространственная распорка будет работать как балка и иметь по сравнению с ней минимальный вес.

Введение распорок, расположенных в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями, позволит пропускать подвижную единицу по верху системы, и распор будет передаваться на анкерные фундаменты.

Введение связи в середине пролета между напрягающим и горизонтальным кабелями позволит значительно увеличить их совместную работу, а значит, и жесткость системы.

Снабжение несущего и напрягающего кабелей связями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей и препятствующими указанным перемещениям, необходимо в случае, когда места соединения несущего и напрягающего кабелей не совпадают с областями максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей. Это позволит значительно увеличить общую жесткость системы, что необходимо для висячих мостов больших пролетов.

Исполнение пилона из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков, сжатых стоек, напрягающих кабелей, имеющих связи со стойками в середине высоты элемента пилона, стержней жесткости между стойками, причем напрягающие кабели соединены друг с другом, а также из сжатых дисков, сжатой стойки, расположенной по центру элемента пилона, напрягающих кабелей, стержней жесткости между стойкой и напрягающими кабелями, причем напрягающие кабели соединены друг с другом, позволит достигать максимальной устойчивости пилона за счет того, что места соединения являются одновременно местами расположения связей между кабелями, препятствующих их максимальным взаимным перемещениям. Указанные связи также позволят значительно увеличить общую жесткость пилона. Данная форма выполнения пилона позволит вести его монтаж поэлементно, что даст возможность достигать максимальной высоты.

Введение внешних напрягающих кабелей в указанную выше конструкцию пилона позволит значительно увеличить его общую устойчивость.

Выполнение несущего и напрягающего кабелей из элементов пилона позволит исключить недостатки всех предыдущих схем висячих мостов за счет того, что несущий и напрягающие кабели, выполненные из элементов пилона, будут работать как предварительно напряженная арка и представлять собой жесткие кабели. В этом случае элементы пилона будут выполнять функции устройства для восприятия распора.

Использование в качестве предварительно напряженного продольного элемента, по меньшей мере, двухъярусного висячего моста, включающего пилоны, устройства для восприятия распора, причем основной ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета, а каждый последующий состоит из несущего и напрягающего и горизонтального кабелей, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета, позволит увеличить пропускную способность транспортной системы и ее общую жесткость. Этому способствуют возникающие связи между несущими, напрягающими и горизонтальными кабелями ярусов.

Использование анкерных фундаментов в качестве устройства для восприятия распора позволит передавать на них распор, что приведет к максимальному использованию свойств материала несущего и напрягающего кабелей.

Выполнение каждого последующего яруса из несущего и горизонтального кабелей, подвесок, поперечных балок, в котором между несущим и горизонтальным кабелями введена связь в середине пролета, целесообразно при небольших пролетах транспортной системы и позволит снизить материалоемкость.

Нахождение несущих кабелей на одном уровне с пилоном приводит к образованию дополнительных связей между несущими кабелями ярусов, что позволит значительно увеличить общую жесткость системы.

Соединение монтажных элементов транспортной системы с возможностью создания предварительного напряжения позволит обеспечить всей системе максимальную устойчивость и даст возможность осуществлять регулирование внутренних усилий и деформаций в системе.

Использование платформы, состоящей из верхней плиты, расположенной выше зоны волнения, и нижней плиты, расположенной ниже зоны волнения, причем верхняя и нижняя плиты соединены между собой стойками, выполненными из элементов пилона, в качестве основания при переходе через водную преграду, позволит свести к минимуму оказываемое водой воздействие на конструкции основания. Максимальное воздействие будет оказываться на стойки, но благодаря тому, что они выполнены сквозными и обладают минимальной поверхностью соприкосновения с водой, а также максимальной прочностью и устойчивостью, конструкция платформы способна использоваться в качестве основания при значительных величинах зоны волнения.

Соединение монтажных элементов транспортной системы с анкерными фундаментами позволит уравновешивать распор по всей длине транспортной системы. Данный вариант создания предварительного напряжения в системе возможен только лишь в том случае, когда висячий мост работает по распорной схеме.

Соединение монтажных элементов транспортной системы непосредственно между собой в замкнутый контур позволит добиться того, что при осуществлении монтажа транспортной системы предварительное напряжение в ней будет создаваться за счет самого монтажа, причем отпадет необходимость в устройстве дорогостоящих анкерных фундаментов между монтажными элементами системы. В этом случае в качестве устройства для восприятия распора использованы пилоны.

В настоящей заявке на выдачу патента на изобретение соблюдено требование единства изобретения, поскольку заявленные технические решения транспортной системы (два варианта) предназначены для решения одной и той же технической задачи - создания транспортной системы, являющейся единой транспортной системой на суше и на водной поверхности, при решении которой достигается один и тот же технический результат - обеспечение возможности перекрытия пролетов от 50 до 5000 м и более над сушей и над водной поверхностью на высоте от 50 до 5000 м и более при невысокой материалоемкости.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием конкретных вариантов его исполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 - транспортная система по первому варианту, фасад;

фиг.2 - разрез 1-1 на фиг.1;

фиг.3 - висячий мост;

фиг.4 - висячий мост со связями между несущим и напрягающим кабелями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей;

фиг.5 - монтажный элемент транспортной системы с одинаковыми пролетами;

фиг.6 - монтажный элемент транспортной системы с промежуточными анкерами и одинаковыми пролетами;

фиг.7 - висячий мост, в котором в качестве устройства для восприятия распора использована распорка, расположенная в уровне проезжей части;

фиг.8 - висячий мост со связями между несущим и напрягающим кабелями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей, в котором в качестве устройства для восприятия распора использована распорка, расположенная в уровне проезжей части;

фиг.9 - монтажный элемент транспортной системы с одинаковыми пролетами, в которой в качестве устройства для восприятия распора использована распорка, расположенная в уровне проезжей части;

фиг.10 - конструкция пространственной распорки;

фиг.11 - монтажный элемент транспортной системы с одинаковыми пролетами, в которой несущий и напрягающий кабели, подвески, распорки, поперечные балки расположены с образованием пространственной распорки;

фиг.12 - висячий мост, в котором распорки расположены в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями;

фиг.13 - висячий мост, в котором распорки расположены в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями и введена связь в середине пролета между напрягающим и горизонтальным кабелями;

фиг.14 - висячий мост со связями между несущим и напрягающим кабелями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей и в котором распорки расположены в вертикальной плоскости между несущим и напрягающим кабелями между местами соединения, и введена связь в середине пролета между напрягающим и горизонтальным кабелями;

фиг.15 - монтажный элемент транспортной системы с одинаковыми пролетами, включающей висячий мост, в котором распорки расположены в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями и введена связь в середине пролета между напрягающим и горизонтальным кабелями;

фиг.16 - конструкция пилона из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков, сжатых стоек, напрягающих кабелей, имеющих связи со стойками в середине высоты элемента пилона, стержней жесткости между стойками, причем напрягающие кабели соединены друг с другом;

фиг.17 - конструкция пилона из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков, сжатой стойки, расположенной по центру элемента пилона, напрягающих кабелей, стержней жесткости между стойкой и напрягающими кабелями, при этом напрягающие кабели соединены друг с другом;

фиг.18 - то же, с внешними напрягающими кабелями;

фиг.19 - конструкция элемента пилона из сжатых дисков, сжатых стоек, напрягающих кабелей, имеющих связи со стойками в середине высоты элемента пилона, стержней жесткости между стойками, при этом напрягающие кабели соединены друг с другом;

фиг.20 - конструкция элемента пилона из сжатых дисков, сжатой стойки, расположенной по центру элемента пилона, напрягающих кабелей, стержней жесткости между стойкой и напрягающими кабелями, при этом напрягающие кабели соединены друг с другом;

фиг.21 - то же, с внешними напрягающими кабелями;

фиг.22 - вид А на фиг.19;

фиг.23 - вид Б на фиг.20;

фиг.24 - вид В на фиг 21;

фиг.25 - вариант транспортной системы, в которой несущий и напрягающий кабели выполнены из элементов пилона;

фиг.26 - транспортная система по второму варианту, где в качестве предварительно напряженного элемента использован двухъярусный висячий мост, включающий пилоны, устройства для восприятия распора, причем основной ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета а последующий ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета;

фиг.27 - то же, только последующий ярус выполнен из несущего и горизонтального кабелей, подвесок, поперечных балок, в котором между несущим и горизонтальным кабелями введена связь в середине пролета;

фиг.28 - то же, только несущие кабели находятся на одном уровне с пилоном;

фиг.29 - монтажный элемент транспортной системы при переходе через водную преграду;

фиг.30- платформа с анкерами;

фиг.31 - вид Г на фиг.30;

фиг.32 - платформа без анкеров;

фиг.33 - вид Д на фиг.32;

фиг.34 - монтажный элемент транспортной системы по первому варианту с различными пролетами;

фиг.35 - монтажный элемент транспортной системы с различными пролетами, в которой в качестве устройства для восприятия распора использована распорка, расположенная в уровне проезжей части;

фиг.36 - монтажный элемент транспортной системы с различными пролетами, в которой несущий и напрягающий кабели, горизонтальный кабель, подвески, поперечные балки расположены с образованием пространственной распорки;

фиг.37 - монтажный элемент транспортной системы с различными пролетами, включающей висячий мост, в котором распорки расположены в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями и введена связь в середине пролета между напрягающим и горизонтальным кабелями;

фиг.38 - монтажный элемент транспортной системы с различными пролетами, включающий висячий мост, в котором несущий и напрягающий кабели выполнены из элементов пилона;

фиг.39 - монтажный элемент транспортной системы по второму варианту, в которой в качестве предварительно напряженного продольного элемента использован двухъярусный висячий мост;

фиг.40 - маршрут единой транспортной системы на физической карте мира планеты Земля, в которой для создания предварительного напряжения в системе монтажные элементы транспортной системы соединены с анкерными фундаментами.

На фиг.1-40 приведены следующие позиции: 1 - подвижная единица; 2 - основание; 3 - пилон; 4 - несущий кабель; 5 - напрягающий кабель; 6 - горизонтальный кабель; 7 - подвеска; 8 - распорка, расположенная между несущим и напрягающим кабелями между точками соединения; 9 - поперечная балка; 10 - место соединения несущего и напрягающего кабелей; 11 - анкерные фундаменты; 12 - связь между несущим 4 и напрягающим 5 кабелями, расположенная в области максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего и напрягающего кабелей; 13 - устройства для регулирования внутренних усилий и деформаций; 14 - промежуточный анкер; 15 - распорка, расположенная в уровне проезжей части, используемая в качестве устройства для восприятия распора; 16 - горизонтальный элемент пространственной распорки; 17 - связь в середине пролета между горизонтальным элементом пространственной распорки и напрягающим кабелем в конструкции пространственной распорки; 18 - дополнительная опора, воспринимающая вертикальные нагрузки; 19 - распорка, расположенная в вертикальной плоскости между несущим и горизонтальным кабелями; 20 - связь в середине пролета висячего моста между напрягающим 5 и горизонтальным 6 кабелями; 21 - сжатый диск; 22 - сжатая стойка; 23 - напрягающие кабели пилона 3; 24 - связь в середине высоты элемента пилона между напрягающим кабелем и сжатой стойкой; 25 - стержни жесткости между сжатыми стойками пилона; 26 - места соединения напрягающих кабелей пилона; 27 - места соединения напрягающих кабелей пилона 3 со сжатой стойкой; 28 - внешние напрягающие кабели; 29 - связь в середине пролета между несущим и напрягающим кабелями; 30 - платформа; 31 - верхняя плита платформы; 32 - нижняя плита платформы; 33 - стойки; 34 - анкера; 35 - оттяжки; 36 - устройства для регулирования положения платформы.

На фиг.1-40 обозначены следующие параметры: α - расстояние от середины пролета висячего моста до места соединения; α₁ - расстояние от края пролета висячего моста до места соединения; α₂ - расстояние от середины высоты элемента пилона до места соединения; α₃ - расстояние от сжатого диска пилона до места соединения; Ф - коэффициент золотого сечения; f_н - величина стрелки несущего кабеля; f_к - величина стрелки напрягающего кабеля; L - величина одного пролета висячего моста; L_мэ - величина монтажного элемента висячего моста; ПЧ - уровень проезжей части; L₁ - пролет висячего моста большой величины; L₂ - пролет висячего моста средней величины; L₃ - пролет висячего моста малой величины; L_пер - пролет переходной зоны висячего моста; h_зв - величина зоны волнения; h₁ - малая глубина водной преграды; h₂ - большая глубина водной преграды.

Транспортная система по первому варианту содержит, по меньшей мере, одну подвижную единицу 1 (фиг.1), предварительно напряженный продольный элемент, размещенный на основании 2, в качестве которого могут быть использованы грунт, различные искусственные сооружения, например здания, и тому подобное. В транспортной системе, выполненной по меньшей мере из одного предварительно напряженного элемента в виде висячего моста, включающего пилоны 3, устройства для восприятия распора, несущий 4 и напрягающий 5 кабели, горизонтальный кабель 6, подвески 7, распорки 8, поперечные балки 9 (фиг.2), несущий 4 и напрягающий 5 кабели соединены друг с другом в местах 10, положение которых определяется из условия α/α₁=Ф, где α - расстояние от середины пролета висячего моста до места соединения 10; α₁ - расстояние от края пролета висячего моста до места соединения 10; Ф=0,618.

В качестве устройства для восприятия распора использованы анкерные фундаменты 11 (фиг.1).

Несущий 4 и напрягающий 5 кабели соединены в местах 10 таким образом, что места соединения 10 являются местами их взаимного пересечения и соответствуют областям их максимальных взаимных горизонтальных перемещений. Напрягающий кабель 5 выполняется предварительно напряженным. Несущий 4 и напрягающий 5 кабели соединены между собой в вертикальной плоскости подвесками 7 и распорками 8, которые расположены в вертикальной плоскости между несущим 4 и напрягающим 5 кабелями между местами соединения 10 (фиг.3). Горизонтальный кабель 6 жестко связан с подвесками 7, на которые опираются поперечные балки 9 (фиг.2).

Места соединения 10 несущего 4 и напрягающего 5 кабелей, являющиеся местами их взаимного пересечения, не являются местами максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего 4 и напрягающего 5 кабелей, поэтому несущий 4 и напрягающий 5 кабели снабжены связями 12, расположенными в вертикальной плоскости (фиг.4), причем в местах, соответствующих областям максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего 4 и напрягающего 5 кабелей. Указанные связи препятствуют взаимным горизонтальным перемещениям несущего 4 и напрягающего 5 кабелей и приводят к увеличению жесткости системы.

Вышеприведенные варианты транспортной системы сконструированы таким образом, что висячий мост работает по распорной схеме, т.е. горизонтальный распор, возникающий от внешней нагрузки, передается на анкерные фундаменты 11, а вертикальная составляющая нагрузки передается на пилон 3.

Монтаж транспортной системы желательно проводить отдельными монтажными элементами с одинаковыми пролетами (фиг.5), на которых целесообразно размещать устройства 13 для регулирования внутренних усилий и деформаций, например домкраты, при этом при соединении монтажных элементов друг с другом необходимо устройство промежуточных анкеров 14, которые необходимы для выравнивания распора по всей длине транспортной системы (фиг.6).

Возможны варианты конструкции висячего моста, когда он работает по схеме с воспринятым распором. В этом случае в качестве устройства для восприятия распора может быть использована распорка 15, расположенная в уровне проезжей части (фиг.7 и 8). Распорка 15, расположенная в уровне проезжей части, целиком и полностью воспринимает горизонтальный распор, т.е. сжимающие усилия. Вертикальная составляющая нагрузки передается через поперечные балки 9 на подвески 7, затем на несущий 4 и напрягающий 5 кабели и на пилоны 3. Этот вариант выполнения транспортной системы позволяет пропускать подвижную единицу 1 по низу системы.

Монтаж транспортной системы, в которой в качестве устройства для восприятия распора использована распорка 15, расположенная в уровне проезжей части, желательно осуществлять отдельными монтажными элементами с одинаковыми пролетами (фиг.9).

Несущий 4 и напрягающий 5 кабели, подвески 7, распорки 8, поперечные балки 9 могут быть расположены с образованием пространственной распорки (фиг.10), опирающейся на пилоны 3. Пространственная распорка состоит из несущих 4 и напрягающих 5 кабелей, горизонтальных элементов пространственной распорки 16, расположенных симметрично относительно середины высоты сечения пространственной распорки и выполняющих функцию устройства для восприятия распора, распорок 8. При этом несущий 4 и напрягающий 5 кабели соединены между собой в вертикальной плоскости в местах 10, положение которых определяется из условия α/α₁=Ф, где α - расстояние от середины пролета висячего моста до места соединения 10; α₁ - расстояние от края пролета висячего моста до места соединения 10; Ф=0,618. Между напрягающими 5 кабелями и горизонтальными элементами 16 имеется связь 17 в середине пролета. Теоретически места соединения 10 совпадают с местами максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего 4 и напрягающего 5 кабелей, если же этого не происходит, то необходима постановка связей между ними, препятствующих их взаимным горизонтальным перемещениям в целях повышения жесткости системы. Этот вариант транспортной системы позволяет пропускать подвижную единицу 1 по верху и в то же время позволяет обойтись без анкерных фундаментов 11.

Транспортная система, в которой несущий 4 и напрягающий 5 кабели, подвески 7, распорки 8, поперечные балки расположены с образованием пространственной распорки, может собираться из отдельных монтажных элементов с одинаковыми пролетами (фиг.11). При этом целесообразна установка дополнительных опор 18, воспринимающих только вертикальные нагрузки.

Висячий мост может работать по распорной схеме и пропускать подвижную единицу 1 по верху системы. В этом случае распорки 19 расположены в уровне проезжей части (фиг.12). Горизонтальный кабель 6 располагается сверху. Нагрузка с подвижной единицы 1 передается последовательно через распорки 19 на несущий кабель 4, а затем перераспределяется на напрягающий кабель 5 посредством системы связей, которую образуют подвески 7 и распорки 8.

Может быть введена связь 20 в середине пролета между напрягающим 5 и горизонтальным 6 кабелями (фиг.13).

В указанной системе несущий 4 и напрягающий 5 кабели могут быть снабжены связями, расположенными в областях их максимальных взаимных горизонтальных перемещений в случае, когда места соединения 10 несущего 4 и напрягающего 5 кабелей, являясь местами их взаимного пересечения, не совпадают с областями максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущего 4 и напрягающего 5 кабелей (фиг.14).

Транспортная система, включающая висячий мост, в котором несущий 4 и напрягающий 5 кабели снабжены связями 12, расположенными в областях их максимальных взаимных горизонтальных перемещений, распорки 19 расположены между несущим 4 и горизонтальным 6 кабелями, введена связь 20 в середине пролета между напрягающим 5 и горизонтальным 6 кабелями, может собираться в монтажные элементы транспортной системы одинакового пролета (фиг.15).

Пилон 3 (фиг.16) состоит из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков 21 (фиг.19), сжатых стоек 22, напрягающих кабелей 23, имеющих связи 24 со стойками 22 в середине высоты элемента пилона 3, стержней жесткости 25 между стойками, причем напрягающие кабели 23 пилона 3 соединены друг с другом в местах 26, положение которых определяется из условия α₂/α₃=Ф, где α₂ - расстояние от середины высоты элемента пилона 3 до места соединения 26; α₃ - расстояние от сжатого диска 21 до места соединения 26; Ф=0,618.

Сжатые стойки 22 расположены вертикально по периметру сжатых дисков 21 (фиг.22) между ними. Сжатые диски 21 расположены горизонтально. Сжатые диски 21 и сжатые стойки 22 жестко связаны между собой. Напрягающие кабели 23 пилона 3 жестко связаны с стержнями жесткости 25.

Напрягающие кабели 23 пилона 3 жестко связаны в местах соединения 26, которые являются местами взаимных пересечений напрягающих кабелей и соответствуют областям максимальных взаимных перемещений напрягающих кабелей 23.

Пилон 3 (фиг.17) состоит из элементов, каждый из которых выполнен из сжатых дисков 21 (фиг.20), сжатой стойки 22, расположенной по центру элемента пилона 3, напрягающих кабелей 23, стержней жесткости 25 между стойкой 22 и напрягающими кабелями 23 (фиг.23), причем напрягающие кабели 23 соединены в местах 27, положение которых определяется из условия α₂/α₃=Ф, где α₂ - расстояние от середины высоты элемента пилона 3 до места соединения 27; α₃ - расстояние от сжатого элемента до места соединения 27; Ф=0,618.

Сжатая стойка 22 расположена вертикально по высоте элемента пилона 3. Сжатые диски 21 расположены горизонтально. Сжатые диски 21 и сжатые стойки 22 жестко связаны между собой. Напрягающие кабели 23 жестко связаны со стержнями жесткости 25.

Напрягающие кабели 23 жестко связаны в местах соединения 27, которые являются местами взаимных пересечений напрягающих кабелей 23 и соответствуют областям максимальных взаимных перемещений напрягающих кабелей 23.

В указанную конструкцию пилона 3 могут быть ведены внешние напрягающие кабели 28 (фиг.18, 21 и 24).

Несущий 4 и напрягающий 5 кабели могут быть выполнены из элементов пилона, причем в качестве устройства для восприятия распора выступают элементы пилона благодаря своей конструкции.

В конструкции транспортной системы, по второму варианту, которая выполнена, по меньшей мере, из одного монтажного элемента, в качестве которого использован предварительно напряженный продольный элемент в виде, по меньшей мере, двухъярусного висячего моста, включающего пилоны 3, устройства для восприятия распора, причем основной ярус состоит из несущего 4 (фиг.26), напрягающего 5, горизонтального 6 кабелей, подвесок 7, поперечных балок 9, при этом между несущим 4 и напрягающим 5 кабелями введена связь 29 в середине пролета, а каждый последующий ярус состоит из несущего 4 (фиг.26), напрягающего 5, горизонтального 6 кабелей, подвесок 7, поперечных балок 9, при этом между несущим 4 и напрягающим 5 кабелями введена связь 29 в середине пролета или из несущего 4 и горизонтального кабеля 6, подвесок 7, поперечных балок 9, причем между несущим 4 и горизонтальным 6 кабелями введена связь 29 в середине пролета (фиг.27), а несущие кабели находятся на одном уровне с пилоном 3 (фиг.28).

В указанной транспортной системе в качестве устройства для восприятия распора использованы анкерные фундаменты 11.

При переходе через водную преграду в качестве основания может быть использована платформа 30 (фиг.29), состоящая из верхней плиты 31 (фиг.30), расположенной выше зоны волнения h_зв нижней плиты 32, расположенной ниже зоны волнения h_зв, причем верхняя 31 и нижняя 32 плиты соединены между собой стойками 33, выполненными из элементов пилона.

Верхняя 31 и нижняя 32 плиты располагаются горизонтально. Между ними размещаются стойки 33, которые располагаются вертикально в произвольном порядке. Пилон 3 опирается непосредственно на верхнюю плиту 31.

Платформа 30 может быть выполнена с анкерами 34 (фиг.30 и 31) и без анкеров (фиг.32 и 33). В случае, когда платформа 30 выполнена с анкерами 34, она закрепляется через оттяжки 35 за дно водной преграды. В случае, когда платформа 30 выполнена без анкеров, устойчивое положение платформе 30 можно обеспечить при помощи различных устройств 36, способных обеспечить устойчивое положение, например, моторов, двигателей, а в случае платформы 30 значительных размеров целесообразно использовать водный транспорт.

Перечисленные выше варианты конструкции пилона справедливы как для транспортной системы по первому варианту, так и для транспортной системы по второму варианту.

Параметры транспортной системы: пролет 50-5000 м и более, высота пилона 50-5000 м и более.

Несущий 4 и напрягающий 5 кабели желательно изготавливать из высокопрочной стали. Целесообразно в качестве материала для несущих элементов транспортной системы использовать композиты.

Нагрузка от подвижной единицы 1 распределяется равномерно через поперечные балки 9 на подвески 7. Через подвески 7 нагрузка распределяется на несущий 4 и напрягающий 5 кабели, которые передают усилия на пилоны 3. Связи между несущим 4 и напрягающим 5 кабелями в областях их максимальных взаимных горизонтальных перемещений, препятствующие указанным перемещениям, позволят получить транспортную систему максимальной жесткости. Пилоны 3 воспринимают только вертикальную составляющую нагрузки, горизонтальную составляющую нагрузки воспринимают устройства для восприятия распора, в качестве которых могут быть использованы анкерные фундаменты 11, распорки, горизонтальные элементы 16 и элементы пилона, если висячий мост выполнен из элементов пилона.

Использование напрягающего кабеля 5 позволяет получить транспортную систему с регулируемыми динамическими параметрами.

Монтаж транспортной системы по первому варианту осуществляют следующим образом.

Пилон 3 устанавливают на заранее подготовленное основание 2. Желательно пилон 3 устанавливать поэлементно снизу вверх.

Несущий 4 и напрягающий 5 кабели устанавливают после установки пилона 3. Затем последовательно стягивают несущий 4 и напрягающий 5 кабели между собой подвесками 7 и распорками 8 и натягивают горизонтальный кабель 6, одновременно устраивая места соединения 10, Сначала устанавливают одну вертикальную плоскость, затем другую вертикальную плоскость, которые впоследствие объединяются между собой поперечными балками 9. После установки одного пролета транспортной системы приступают к установке следующих пролетов в той же последовательности.

Монтаж транспортной системы по второму варианту осуществляется следующим образом.

Несущий 4 и напрягающий 5 кабели устанавливают после установки пилона 3. Затем последовательно стягивают несущий 4 и напрягающий 5 кабели между собой подвесками 7 и натягивают горизонтальный кабель 6, одновременно устраивая связи 29. Сначала устанавливают одну вертикальную плоскость, затем другую вертикальную плоскость, которые впоследствие объединяются между собой поперечными балками 9. Монтаж каждого последующего яруса производится после монтажа основного яруса с одновременным креплением их между собой. После установки одного пролета транспортной системы приступают к установке следующих пролетов в той же последовательности.

В случае, когда транспортная система используется для пропуска дискретного транспорта, нагрузка от подвижной единицы передается непосредственно на пилоны, а висячий мост выступает в качестве связующих элементов между пилонами.

В случае, когда транспортная система используется для пропуска континуального транспорта, на поперечные балки могут устанавливаться плиты проезжей части для обычного транспорта, предварительно напряженная струна для скоростного транспорта и т.д.

Транспортную систему можно собирать из висячих мостов различных пролетов, это относится как к транспортной системе по первому варианту, когда за счет изменения величин стрелок f_н несущего и f_к напрягающего кабелей величина монтажного элемента может быть от 50 км и более (фиг.34), когда в качестве устройства для восприятия распора использована распорка, которая может быть расположена в уровне проезжей части (фиг.35), когда несущий 4 и напрягающий 5 кабели, горизонтальный 6 кабель, подвески 7, распорки 8, поперечные балки 9 расположены с образованием пространственной распорки (фиг.36), когда транспортная система включает висячий мост, в котором распорки 19 расположены в вертикальной плоскости между несущим 4 и горизонтальным 6 кабелями, и введена связь 17 в середине пролета между напрягающим 5 и горизонтальным 6 кабелями (фиг.37), когда транспортная система включает висячий мост, в котором несущий 4 и напрягающий 5 кабели выполнены из элементов пилона (фиг.38), так и к транспортной системе по второму варианту, когда в качестве предварительно напряженного продольного элемента использован двухъярусный висячий мост (фиг.39).

Возможен вариант единой транспортной системы, составленной из комбинаций монтажных элементов, например, на планете Земля (фиг.40), которая может проходить по следующему маршруту: через Австралию, которая обозначена буквой "а", связывает юг Австралии и ее северную территорию, пересекает Коралловое море. Затем по следующим островам: острова Уиллис, Трегросс, Честерфилд, остров Новая Каледония, острова Луайоте, Новые Гебриды, Соломоновы острова, остров Новая Гвинея вдоль горы Джая, остров Сонсорол, Мариинские и далее идет по направлению к Японии через Микронезию к острову Хонсю. Далее маршрут проходит через полуостров Корея, остров Тайвань, остров Калимантан, остров Суматра, через Таиланд, Лаос, Китай. Далее огибая гору Кунь-Лунь, через пустыню Гоби, пустыню Такла-Макан и пески Каракумы доходит до Каспийского моря. Проходя через южные курорты, маршрут тем самым будет незаменим при организации туристических путешествий. Дальше маршрут проходит через Кавказ, Черное море. Затем через Эгейское море, вокруг Балканского полуострова, пересекая Адриатическое море, остров Сардиния и попадает в Средиземное море. На протяжении этого южного участка маршрут может проходить по следующим странам Мира: Индия, Турция, Греция, Иран, Франция, Италия, Египет, которые также являются странами не только туризма, но и промышленными и культурными центрами. По территории Африки транспортная система проходит следующим образом: Тунис, по границе Ливии с Алжиром, Нигер, Судан, Заир, Танзания, Замбия, Ботсвана, Южно-Африканская республика.

На этом участке транспортная система проходит гористую местность и проложена таким образом, что проходит в ущельях и через малые озера: озеро Танганьика и по возвышенностям, высотой не превышающей 500-1000 м над уровнем моря. От Африки к Южной Америке - это место обозначено на (фиг.40) буквой "в".

Затем маршрут проходит по направлению к острову Буве, огибая Африканско-Антарктическую котловину, к побережью моря Уэдделла, Антарктический остров, по Южным Оркнейским островам, остров Южная Георгия, через мыс Гор, остров Огненная Земля маршрут подходит к побережью Южной Америки. В Южной Америке маршрут пересекает следующие страны: Аргентину, Боливию, Бразилию, Колумбию, Венесуэлу вдоль гор Анд. Здесь нормальная равнинно-гористая местность. Далее через Карибское море по малым Антильским островам; остров Гаити, проходя Доминиканскую Республику, через Флоридский пролив заходит на территорию Северной Америки.

На протяжении маршрута находятся следующие страны: Майами, США, Канада. Далее вдоль скалистых гор через Берингов пролив, вдоль хребта Брукс в направлении к территории Российской Федерации (обозначено буквой "с" на фиг.40).

Далее транспортная система проходит вдоль хребта Черского, через Средиземное плоскогорье по Западно-Сибирской равнине, встречая на своем пути города: Якутск, Нижневартовск - северную часть Российской Федерации; Пермь, Москва, Минск, Киев - по Восточно-Европейской равнине, Санкт-Петербург, заходя на Скандинавский полуостров, остров Великобритания, огибая Балтийское море по Гебридским, Форерским островам к острову Исландия. Такие государства, как: Норвегия, Германия, Польша, Финляндия, Нидерланды и т.д., расположены по ходу маршрута (обозначено буквой "d" на фиг.40).

Дальше уходя из Европы, огибая море Баффина, маршрут пересекает острова Океании, а именно: по Северо-Западному хребту остров Гавайи, Полинезия, острова Тубуаи, остров Южный, Новая Зеландия, Тасмания и соединяется с выбранным началом пути с Южной частью Австралии. Таким образом, происходит возврат к началу маршрута, которое обозначено на (фиг.40) буквой "а".

Возможен вариант транспортной системы, в которой монтажные элементы транспортной системы соединены непосредственно между собой в замкнутый контур для создания предварительного напряжения в системе. Этот вариант позволяет избавиться от анкерных фундаментов за счет того, что предварительное напряжение в системе происходит за счет монтажа конструкций, в результате чего большинство их работает на растяжение, что позволяет максимально использовать свойства высокопрочных материалов. В этом случае в качестве устройства для восприятия распора используются пилоны.

Несмотря на кажущуюся гибкость конструкций транспортной системы, транспортная система является жесткой и устойчивой к воздействию внешних нагрузок. Использование напрягающего кабеля в системе позволит, при использовании в качестве материала для них высокопрочных сталей и композитов, максимально использовать их свойства, а также позволит осуществить регулирование внутренних усилий и деформаций.

Места соединения 10 несущего 4 и напрягающего 5 кабелей в конструкции висячего моста являются областями золотых сечений, в которых происходят максимальные взаимные горизонтальные перемещения несущего 4 и напрягающего 5 кабелей. Накладывая в этих местах связи, препятствующие указанным перемещениям, можно получить систему минимального веса и максимальной жесткости.

Принципы, закладываемые в конструкцию висячего моста, справедливы и для конструкции пилона. Перенося их на конструкцию пилона, можно получить в результате жесткую и устойчивую конструкцию.

Элементы пилона, предлагаемые в изобретении, могут быть использованы во всех областях промышленного и гражданского строительства, а именно, из них могут конструироваться, например, опоры линии электропередачи, башни, антенны и тому подобное.

Многоярусные мосты могут быть выполнены крытыми. Крытые висячие мосты позволят значительно снизить расходы на содержание и эксплуатацию дорожного покрытия и конструкций висячего моста.

Предлагаемая транспортная система может связывать между собой города, любые населенные пункты и даже континенты независимо от природно-климатических условий местности и использоваться для перевозки людей и различных грузов.

Изобретение относится к мостостроению, а именно к транспортным системам, в частности к конструкции висячих мостов, а также к конструкции пилонов. Транспортная система в виде висячего моста выполнена, по меньшей мере, из одного монтажного элемента и содержит, по меньшей мере, одну подвижную единицу, пилоны, устройство для восприятия распора, несущий и напрягающий кабели, горизонтальный кабель, подвески, распорки, поперечные балки. Новым по первому варианту выполнения является то, чтонесущий и напрягающий кабели соединены друг с другом в местах их взаимного пересечения или снабжены связями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущих и напрягающих кабелей, при этом место соединения несущего и напрягающего кабелей определяется из приведенного условия. Новым по второму варианту выполнения является то, чтов качестве монтажного элемента использован, по меньшей мере, двухъярусный висячий мост, включающий пилоны, устройства для восприятия распора, причем основной ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля и подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета, а каждый последующий ярус состоит из несущего и напрягающего кабелей, горизонтального кабеля, подвесок, поперечных балок, при этом между несущим и напрягающим кабелями введена связь в середине пролета или состоит из несущего и горизонтального кабелей, подвесок, поперечных балок, причем между несущим и горизонтальным кабелями введена связь в середине пролета. Технический результат изобретения состоит в обеспечении максимальной жесткости и устойчивости конструкции и в снижении ее собственного веса. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 40 ил.

1. Транспортная система в виде висячего моста, выполненного, по меньшей мере, из одного монтажного элемента и содержащего, по меньшей мере, одну подвижную единицу, пилоны, устройство для восприятия распора, несущий и напрягающий кабели, горизонтальный кабель, подвески, распорки, поперечные балки, отличающаяся тем, чтонесущий и напрягающий кабели соединены друг с другом в местах их взаимного пересечения или снабжены связями, расположенными в областях максимальных взаимных горизонтальных перемещений несущих и напрягающих кабелей, при этом место соединения несущего и напрягающего кабелей определяется из условия

α / α₁ = Ф,

где α - расстояние от середины пролета висячего моста до места соединения;

α₁ - расстояние от края пролета висячего моста до места соединения;

Ф = 0,618.