ЛОТОК ВОДООТВОДНОЙ Российский патент 2009 года по МПК E01C11/22 E01F5/00 

Предлагаемое изобретение относится к конструкции земляного полотна железнодорожного пути, а конкретно к водоотводным сооружениям для отвода поверхностных и грунтовых вод. Предлагаемая конструкция может также найти применение для дренажа и других сооружений, в том числе автомобильных дорог.

Известен принятый за прототип водоотводной лоток - патент РФ на полезную модель №50548, E01F 5/00, который выполнен из стеклопластика и состоит из вогнутого дна, плоских наклоненных наружу стенок с выполненными в них дренажными отверстиями, поперечных ребер жесткости, выполненных снаружи по образующей стенок и дна на всем протяжении лотка кроме торцов, продольных ребер жесткости, выполненных снаружи по верхнему краю стенок и поперечных ребер жесткости, а также якорных пластин, расположенных снаружи лотка горизонтально между поперечными ребрами жесткости, при этом дно и стенки лотка на одном из торцов имеют уширение. Все данные существенные признаки прототипа есть и в предлагаемом техническом решении.

Конструкция водоотводных лотков (патент РФ на полезную модель №50548, E01F 5/00) зарекомендовала себя наилучшим образом, однако, как показали расчеты, данный профиль поперечного сечения, в котором стенки по технологическим соображениям наклонены наружу на угол около 7 градусов, не обладает оптимальным соотношением длина обечайки - площадь поперечного сечения, кроме того, в условиях подвижного состояния грунтов (плывуны, влажный торф и т.п.) для обеспечения прочности лотка на воздействие боковых нагрузок (угол внутреннего трения большинства типов грунтов составляет от 10° до 24°) необходимо завышать толщину стенок и ребер. При этом используемая при прокладке траншей под лотки техника делает траншею, как правило, трапециевидного сечения, которую после установки лотков требуется засыпать с боков большим объемом грунта. В условиях наличия в грунте мелких несвязанных фракций, таких как торф, лотки быстро заиливаются через дренажные отверстия.

Предлагаемым изобретением решается техническая задача оптимизации поперечного сечения с точки зрения соответствия определенной длине обечайки максимальной полезной площади поперечного сечения, а также уменьшения толщины боковых стенок и ребер лотка (или обеспечения их повышенной прочности) и соответственно веса и стоимости лотка. Кроме того, данное техническое решение направлено на снижение объема земляных работ при установке лотков, а также на предотвращение их быстрого заиливания.

Для достижения названного технического результата в лотке водоотводном, выполненном из стеклопластика и состоящем из вогнутого дна, плоских наклоненных наружу стенок с выполненными в них дренажными отверстиями, поперечных ребер жесткости, выполненных снаружи по образующей стенок и дна на всем протяжении лотка кроме торцов, продольных ребер жесткости, выполненных снаружи по верхнему краю стенок и поперечных ребер жесткости, а также якорных пластин, расположенных снаружи лотка горизонтально между поперечными ребрами жесткости, при этом дно и стенки лотка на одном из торцов имеют уширение, стенки наклонены наружу на угол от 24 до 45 градусов.

Кроме того, для предотвращения заиливания лотка дренажные отверстия выполнены решетчатыми (сетчатыми).

Отличительными признаками предложенного лотка водоотводного является выполнение стенок наклоненными наружу на угол от 24 до 45 градусов, а также дополнительно дренажные отверстия могут быть выполнены решетчатыми.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий технический результат - оптимизировано поперечное сечение лотка - при заданной длине обечайки лоток имеет максимальную полезную площадь поперечного сечения, выполнение боковых стенок с наклоном 24-45 градусов позволяет уменьшить материалоемкость лотка (уменьшить толщину стенок и ребер и соответственно стоимость) или увеличить прочность от боковых нагрузок при постоянной толщине. Увеличенный угол наклона стенок, величина которого близка или превышает величину угла внутреннего трения (10°...24°) большинства типов грунтов, приводит к значительному снижению постоянной нагрузки на стенки лотка и отсутствию деформаций лотка от ползучести материала при долговременной эксплуатации.

Кроме того, снижается объем земляных работ при установке лотков, а также предотвращается их быстрое заиливание.

Предложенное техническое решение может найти применение при производстве водоотводящих сооружений различного назначения, в том числе дренажных сооружений железнодорожных путей и автодорог.

Конструкция предложенного водоотводного лотка поясняется фигурами 1 и 2.

На фигуре 1 изображены графики зависимостей угла наклона стенки и площади поперечного сечения от глубины лотка.

На фигуре 2 изображен общий вид и поперечное сечение лотка с углом наклона стенок 35 градусов.

Как видно из представленных на фиг.1 графиков зависимостей угла наклона стенки и площади поперечного сечения от глубины лотка, лоток обладает максимальной площадью поперечного сечения при угле наклона стенок около 35 градусов (мало изменяется в диапазоне от 24 (верхний предел угла внутреннего трения) до 45 градусов). Как показали расчеты, при аналогичной длине обечайки и угле наклона стенок, как в прототипе - 7 градусов, проигрыш в площади сечения составляет около 30%.

Изображенный на фиг.2 лоток водоотводной состоит из вогнутого дна 1, радиусная форма которого способствует эффекту самоочистки лотков за счет градиента скоростей потока, плоских наклоненных наружу под углом 35 градусов стенок 2 с выполненными в них дренажными отверстиями 3, поперечных ребер жесткости 4, выполненных снаружи по образующей стенок 2 и дна 1 на всем протяжении лотка кроме торцов, продольных ребер жесткости 5, выполненных снаружи по верхнему краю стенок 2 и поперечных ребер жесткости 4, а также якорных пластин 6, расположенных снаружи лотка горизонтально между поперечными ребрами жесткости 4, при этом дно 1 и стенки 2 лотка на одном из торцов имеют уширение 7. Якорные пластины 6 устанавливаются с обеих сторон лотка на нескольких или всех участках между ребрами 4. При этом для предотвращения заиливания лотка дренажные отверстия 3 выполнены решетчатыми, - в данном случае (что наиболее технологично) на них снаружи на связующем закреплены сетки 8 из полимерных материалов.

Вышеописанные лотки изготавливаются преимущественно следующим образом. Первоначально прессовым методом или методом контактного формования изготавливаются якорные пластины 6, а также поперечные ребра жесткости 4 толщиной от 5 до 12 мм в зависимости от размерности лотка и соответственно нагрузки. При этом внутренний контур поперечных ребер 4 строго согласован с формой образующей лотка. Обшивка, состоящая из стенок 2, дна 1 и продольного ребра жесткости 5, формуется на оснастке, одновременно устанавливаются и приформовываются ребра 4 и якорные пластины 6. После полимеризации термореактивного водостойкого связующего лотки снимаются с формы и могут термообрабатываться для ускорения процесса отверждения связующего. Также после полимеризации лотков на дренажные отверстия 3 на связующем могут устанавливаться сетки 8 из полимерных материалов.

На месте водоотводные лотки устанавливаются следующим образом. Роется траншея трапециевидной формы, соответствующая по габаритам устанавливаемым лоткам и проектной документации. Затем начинается установка лотков в траншею с укладкой каждой последующей секции лотка в уширение 7 предыдущего. В случае необходимости укладки секции лотка, длина которого меньше целого лотка, производится его обрезка до необходимого размера, например, ножовкой так, чтобы линия реза находилась в стороне от поперечного ребра 3. Далее производится сборка как обычно. В случае необходимости используются лотки с поворотом. После установки лотков производится засыпка, а затем и закрытие лотков сверху плитами - крышками (как правило, бетонными, но возможно изготовление и поставка композиционных стеклопластиковых крышек). Для обеспечения отвода грунтовых вод на участках большой протяженности (более 100 м), при уклоне не менее 0,002 применяются лотки различной размерности по глубине (высоте).

Предлагаемое изобретение относится к конструкции земляного полотна железнодорожного пути, а конкретно к водоотводным сооружениям для отвода поверхностных и грунтовых вод. Предлагаемая конструкция может также найти применение для дренажа и других сооружений, в том числе автомобильных дорог. Предлагаемым изобретением решается техническая задача оптимизации поперечного сечения с точки зрения соответствия определенной длине обечайки максимальной полезной площади поперечного сечения, а также уменьшения толщины боковых стенок лотка. Кроме того, данное техническое решение направлено на снижение объема земляных работ при установке лотков и на предотвращение их быстрого заиливания. Для достижения названного технического результата в лотке водоотводном, выполненном из стеклопластика и состоящем из вогнутого дна, плоских наклоненных наружу стенок с выполненными в них дренажными отверстиями, поперечных ребер жесткости, выполненных снаружи по образующей стенок и дна на всем протяжении лотка кроме торцов, продольных ребер жесткости, выполненных снаружи по верхнему краю стенок и поперечных ребер жесткости, а также якорных пластин, расположенных снаружи лотка горизонтально между поперечными ребрами жесткости, при этом дно и стенки лотка на одном из торцов имеют уширение, стенки наклонены наружу на угол от 24 до 45 градусов. Целесообразно при этом выполнять дренажные отверстия решетчатыми. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Лоток водоотводной, выполненный из стеклопластика и состоящий из вогнутого дна, плоских наклоненных наружу стенок с выполненными в них дренажными отверстиями, поперечных ребер жесткости, выполненных снаружи по образующей стенок и дна на всем протяжении лотка кроме торцов, продольных ребер жесткости, выполненных снаружи по верхнему краю стенок, и поперечных ребер жесткости, а также якорных пластин, расположенных снаружи лотка горизонтально между поперечными ребрами жесткости, при этом дно и стенки лотка на одном из торцов имеют уширение, отличающийся тем, что стенки наклонены наружу на угол от 24 до 45°.2. Лоток по п.1, отличающийся тем, что дренажные отверстия выполнены решетчатыми.