САМОУСТАНАВЛИВАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА Российский патент 2023 года по МПК E01D19/06 

Предлагаемое изобретение относится к конструктивным элементам мостов, а именно к устройству деформационных швов.

Известен патент США № 5302050, МПК Е01С 11/02, E01F 13/00. «Устройство для преодоления деформационных швов». Устройство для преодоления деформационных швов в мостах снабжено: как минимум одной направляющей траверсой и поворотными траверсами, расположенными вдоль моста, причем поворотные траверсы расположены под некоторым углом к направляющей траверсе и параллельно друг другу; металлическими профилями, расположенными поперек моста; компенсаторами, вставленными в металлические профили. Направляющая траверса расположена в краевой зоне, а металлические профили, в районе направляющей траверсы, соединены между собой пружинами. Направляющая траверса и поворотные траверсы объединены с металлическими профилями через блоки крепления, которые выполнены с возможностью движения в них направляющей траверсы и поворотных траверс. Блок крепления выполнен в виде U-образного профиля, приваренного к металлическому профилю снизу, и включает в себя несколько элементов: упорные подшипники; подшипники и кулачки.

Недостатком данного технического решения является то, что устройство сложно в изготовлении, не адаптировано к российским дорогам со сложным рельефом и погодными условиями, тем самым недостаточно надежно.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент РФ на полезную модель № 142775 «Модуль конструкции деформационного шва». Модуль конструкции деформационного шва, состоящий из: металлических профилей; направляющей траверсы и поворотной траверсы, расположенных поперек металлических профилей, причем поворотная траверса расположена под некоторым углом к направляющей траверсе; резиновых компенсаторов, вставленных в металлические профили; при этом металлические профили в районе направляющей траверсы соединены между собой демпферами, а направляющая траверса и поворотная траверса объединены с металлическими профилями через блоки крепления, которые выполнены с возможностью движения в них направляющей траверсы и поворотной траверсы, при этом блоки крепления прикреплены к металлическому профилю снизу и включают в себя элементы скольжения, отличающийся тем, что модуль дополнительно снабжен двумя коробами, в которые входят края направляющей и поворотной траверс с одной и с другой стороны, причем короба выполнены с обеспечением возможности движения внутри них направляющей и поворотной траверсы, а блок крепления выполнен Г-образным и содержит два направляющих П-образных элемента, расположенных сверху и снизу траверсы и закрепленных на металлическом профиле сверху и на нижней части Г-образного блока крепления снизу траверсы, причем эти крепления выполнены с обеспечением возможности поворота траверс и направляющих П-образных элементов относительно металлического профиля и Г-образного блока крепления, при этом элементы скольжения расположены снаружи и внутри направляющих П-образных элементов. Крепления металлического профиля, направляющего П-образного элемента и элементов скольжения, а также крепление Г-образного блока крепления направляющего П-образного элемента и элементов скольжения выполнены посредством штыря. Штырь выполнен за одно целое с направляющим П-образным элементом. По центру вдоль направляющей и поворотной траверсы выполнены сквозные удлиненные отверстия, ширина которых больше диаметра штыря, а длина определена расчетным путем, при этом количество отверстий совпадает с количеством Г-образных блоков крепления. Штырь проходит сквозь удлиненное отверстие траверсы. Оси направляющей траверсы, поворотной траверсы и одного из коробов образуют треугольник. Элементы скольжения выполнены методом напыления внутри и снаружи направляющего П-образного элемента. Элементы скольжения, расположенные внутри направляющего П-образного элемента выполнены тоже П-образными, повторяющими форму внутренней области направляющего П-образного элемента и занимающими всю внутреннюю область.

Недостатком данной полезной модели является недостаточная мягкость движения элементов конструкции деформационного шва относительно друг друга, и как следствие уменьшение срока эксплуатации дорожного полотна, а также сокращение службы элементов подвески и колес автомобиля при пересечении деформационных швов.

Задачей предлагаемого изобретения является создание самоустанавливающейся конструкции деформационного шва, которая обеспечивает возможность перемещений концов пролетных строений без перенапряжения и повреждений элементов шва, а также минимизирует разрушения дорожного полотна, возникающие под воздействием внутренних напряжений и деформаций, вызванных колебаниями температуры, влажности воздуха и транспортной нагрузкой, а также обеспечивающей максимально плавное преодоление деформационного шва транспортным средством, за счет смягчения движения металлических профилей деформационного шва относительно друг друга.

Поставленная задача решена за счет того, что самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва состоит из: металлических профилей 2 и 1+n поворотных траверс 3, расположенных поперек металлических профилей 2 под расчетным углом. Металлические профили 2 между собой снабжены резиновыми компенсаторами 4. Поворотная траверса выполнена сборной, состоящей из двух металлических в сечении балок, с образованием полости между ними, в которой расположен блок резиновых элементов. Поворотная траверса 3 объединена с металлическими профилями 2 через блоки крепления 5, которые могут быть выполнены П-образными и Г-образными. Самоустанавливающаяся конструкция дополнительно снабжена двумя коробами 7, в которые входят края поворотной траверсы 3 с одной и с другой стороны.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

Фиг. 1. - Общий вид снизу с коробами в разрезе самоустанавливающейся конструкции деформационного шва с двумя поворотными траверсами.

Фиг. 2. - Общий вид снизу с коробами в разрезе самоустанавливающейся конструкции деформационного шва с одной поворотной траверсой в движении.

Фиг. 3. - Общий вид снизу с коробами в разрезе самоустанавливающейся конструкции деформационного шва со сборной поворотной траверсой.

Фиг. 4. - Вид снизу металлических профилей с резиновыми компенсаторами и закрепленного на них блока резиновых элементов.

Фиг. 5. - Вид фрагмента самоустанавливающейся конструкции деформационного шва с блоком крепления в сборе.

Фиг. 6. - Вид фрагмента самоустанавливающейся конструкции деформационного шва в разрезе с Г-образным блоком крепления в сборе.

Фиг. 7. - Вид фрагмента самоустанавливающейся конструкции деформационного шва в разрезе с П-образным блоком крепления в сборе.

Фиг. 8. - Вид фрагмента блока резиновых элементов в сборе.

Предлагаемая самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва это конструкция, перекрывающая или заполняющая зазор между пролетными строениями или между пролетным строением и опорой, не препятствующая их взаимным перемещениям, связанная анкерными устройствами с несущей конструкцией пролетных строений и опор моста и передающая на них усилия от взаимодействия транспортных средств, температуры и других факторов.

Элементы предлагаемой самоустанавливающейся конструкции деформационного шва это элементы, окаймляющие в зазоре контуры сопрягаемых конструкций (дорожную одежду на сооружении, торец пролетного строения, грань головной части опоры или шкафной стенки устоя), заанкеренные в них и предназначенные для восприятия усилий от перекрывающих зазор элементов конструкции и предохранения окаймляемых элементов конструкции от разрушения при воздействии транспортных средств.

Самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва состоит из: металлических профилей 2 и поворотной траверсы 3, расположенной поперек металлических профилей 2 под расчетным углом относительно металлических профилей 2. Металлические профили 2 между собой снабжены резиновыми компенсаторами 4. Поворотная траверса 3 объединена с металлическими профилями 2 через блоки крепления 5, которые выполнены с возможностью движения в них поворотной траверсы 3. Блоки крепления 5 прикреплены к металлическому профилю 2 снизу и включают в себя элементы скольжения 6. Самоустанавливающаяся конструкция дополнительно снабжена двумя коробами 7, в которые входят края поворотной траверсы 3 с одной и с другой стороны. Короба 7 выполнены с обеспечением возможности движения внутри них поворотной траверсы 3. Блок крепления 5 содержит два направляющих П-образных элемента 8, расположенных сверху и снизу поворотной траверсы 3 и закрепленных на металлическом профиле 2 сверху и на нижней части блока крепления 5 снизу поворотной траверсы. Крепления выполнены с обеспечением возможности движения поворотной траверсы и направляющих П-образных элементов 8 относительно металлического профиля 2 и блока крепления 5. Элементы скольжения 6 расположены снаружи и внутри направляющих П-образных элементов 8. Крепления металлического профиля 2, направляющего П-образного элемента 8 и элементов скольжения 6, а также крепление блока крепления 5, направляющего П-образного элемента 8 и элементов скольжения 6 выполнены посредством штыря 10. Элементы скольжения 6, расположены внутри и снаружи направляющего П-образного элемента 8. Поворотная траверса выполнена сборной, состоящей из: двух металлических П-образных в сечении балок, повернутых друг к другу с образованием полости между ними и промежутков сверху и снизу. В образованной полости расположен защищенный прокладками с обеих сторон в нескольких местах блок резиновых элементов, соединенных между собой посредством болтовых соединений. Болтовые соединения резиновых элементов расположены в центре по ширине каждого металлического профиля и дополнительно снабжены вертикальными соединительными штырями, неподвижно закрепленными, каждый на своем металлическом профиле. Блоки крепления поворотной траверсы к металлическим профилям выполнены П-образными и Г-образными с образованием дополнительных площадок для крепления у основания. Конструкция может содержать 1+n поворотных траверс.

Преимущества предлагаемой самоустанавливающейся конструкции деформационного шва:

• Предлагаемая самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва обеспечивает долговечность проезжей части автодорожных мостов и путепроводов, межремонтные сроки ее службы и условия движения по мостам в значительной мере зависят от состояния деформационных швов.

• Предлагаемая самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва увеличивает срок службы деформационных швов за счет качества их проектирования и устройства, а также упрощает содержание в процессе эксплуатации.

• Предлагаемая самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва обеспечивает возможность перемещений концов пролетных строений без перенапряжения и повреждения элементов шва, одежды ездового полотна и пролетных строений, за счет своих конструктивных элементов и дополнительно наличия блока резиновых элементов.

• Предлагаемая самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва работоспособна в заданных диапазонах температур, имеет надежную анкеровку в пролетом строении, предотвращает проникание влаги на плиту проезжей части и под окаймление.

• Предлагаемая самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва не нарушает плавности движения автомобилей по мосту, соответствует условиям безопасности, обеспечивает возможность осмотра и ухода, исключает удары одних элементов о другие, обеспечивает удобный монтаж и несложную замену элементов, а также противостоит износу, удару и истиранию, воздействию льда, снега, песка и невосприимчива к воздействию солнечных лучей, нефтепродуктов, солей.

• Предлагаемые Г-образные и П-образные блоки крепления более экономичны в изготовлении и не ограничивают изменение угла поворотной траверсы.

• Направляющие П-образные элементы плотно удерживают поворотную траверсу и способствуют общей надежности работы всей самоустанавливающейся конструкции деформационного шва.

• Короба удерживают поворотную траверсу, защищают концы поворотной траверсы от воздействия нагрузок и погодных условий, а также препятствуют расшатыванию всех элементов самоустанавливающейся конструкции деформационного шва.

• Блок резиновых элементов способствует плавному движению металлических П-образных балок поворотной траверсы относительно друг друга, более плавному сдвижению/раздвижению металлических профилей, а также повышают срок эксплуатации самоустанавливающейся конструкции деформационного шва.

• Прокладки в полости между блоком резиновых элементов и металлическими П-образными балками дополнительно способствуют смягчению движения всех элементов поворотной траверсы, а также повышают срок эксплуатации самоустанавливающейся конструкции деформационного шва.

Устройство собирают следующим образом:

1. Предварительно устанавливают металлические профили.

2. Затем блок резиновых элементов закрепляют на металлических профилях.

3. После чего с обеих сторон блока резиновых элементов закрепляют П-образные в сечении металлические балки, собирая тем самым сборную поворотную траверсу

4. После этого собирают блоки крепления и приваривают их расчетное количество к каждому металлическому профилю, причем количество блоков крепления зависит от количества металлических профилей в конструкции.

5. Затем между металлическими профилями закрепляют резиновые компенсаторы.

6. В заключении концы поворотной траверсы с обеих сторон заключают в короба. После чего всю готовую конструкцию вставляют и закрепляют в шов дороги (моста).

Устройство работает следующим образом:

1. При отсутствии механических нагрузок и температурных изменений на дорожное полотно, содержащее деформационный шов, деформационный шов находится в статическом состоянии и его элементы не меняют первоначального положения.

2. При воздействии на дорожное полотно, вызывающем сжатие деформационного шва, металлические профили сдвигаются по направлению друг к другу, при этом резиновые компенсаторы сжимаются. В этот момент блок резиновых элементов, в полости между металлическими П-образными балками поворотной траверсы, тоже сжимается на расстояние сближения металлических профилей за счет того, что блок резиновых элементов неподвижно закреплен на металлических профилях в районе болтовых соединений. Одновременно со сжатием блока резиновых элементов П-образные балки поворотной траверсы скользят в блоках крепления по элементам скольжения, меняя при этом угол наклона к металлическим профилям и положение металлических П-образных балок относительно друг друга, а оба конца поворотной траверсы заходят в глубину коробов, при этом их края совершают плавные малоугольные колебания, подобные движению маятника.

3. При воздействии на дорожное полотно, вызывающем разжатие деформационного шва, металлические профили раздвигаются по направлению друг от друга, при этом резиновые компенсаторы разжимаются. В этот момент блок резиновых элементов, в полости между металлическими П-образными балками поворотной траверсы, тоже разжимается на расстояние раздвижения металлических профилей за счет того, что блок резиновых элементов неподвижно закреплен на металлических профилях в районе болтовых соединений. Одновременно со разжатием блока резиновых элементов П-образные балки поворотной траверсы скользят в блоках крепления по элементам скольжения, меняя при этом угол наклона к металлическим профилям и положение металлических П-образных балок относительно друг друга, а оба конца поворотной траверсы заходят в глубину коробов, при этом их края совершают плавные малоугольные колебания, подобные движению маятника.

4. Конструкция деформационного шва является самоустанавливающейся, так как при воздействии на металлические профили вся конструкция не будет чувствовать общего напряжения.

Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной технической задачи, а именно создание самоустанавливающейся конструкции деформационного шва, которая минимизирует разрушения дорожного полотна, возникающие под воздействием внутренних напряжений и деформаций, вызванных колебаниями температуры, влажности воздуха и транспортной нагрузкой, а также обеспечивающей максимально плавное преодоление деформационного шва транспортным средством, за счет смягчения движения элементов деформационного шва относительно друг друга.

Перечень позиций:

1. деформационный шов,

2. металлический профиль,

3. поворотная траверса,

4. резиновый компенсатор,

5. блок крепления,

6. элемент скольжения,

7. короб,

8. направляющий П-образный элемент,

9. прокладка,

10. штырь,

11. металлическая П-образная балка,

12. блок резиновых элементов,

13. болт,

14. вертикальный соединительный штырь,

15. резиновый элемент,

16. П-образный элемент крепления,

17. Г-образный элемент крепления,

18. дорожное полотно,

19. металлическая пластина.

Предлагаемое изобретение относится к конструктивным элементам мостов, а именно к устройству деформационных швов. Технический результат - увеличение срока службы деформационных швов и упрощение их содержания в процессе эксплуатации. Самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва состоит из: металлических профилей 2 и поворотных траверс 3, расположенных поперек металлических профилей 2 под расчетным углом. Металлические профили 2 между собой снабжены резиновыми компенсаторами 4. Поворотная траверса выполнена сборной, состоящей из двух металлических в сечении балок, с образованием полости между ними, в которой расположен блок резиновых элементов. Поворотная траверса 3 объединена с металлическими профилями 2 через блоки крепления 5, которые могут быть выполнены П-образными или Г-образными. Самоустанавливающаяся конструкция дополнительно снабжена двумя коробами 7, в которые входят края поворотной траверсы 3 с одной и с другой стороны. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва, состоящая из металлических профилей 2, соединенных между собой резиновыми компенсаторами 4, поворотной траверсы 3, расположенной поперек металлических профилей 2 под расчетным углом относительно металлических профилей 2; при этом поворотная траверса 3 объединена с металлическими профилями 2 через блоки крепления 5, выполненные с возможностью перемещения в них поворотной траверсы 3, причем блоки крепления 5 прикреплены к металлическому профилю 2 снизу и включают в себя элементы скольжения 6, кроме того, самоустанавливающаяся конструкция выполнена с двумя коробами 7, в которых расположены края поворотной траверсы 3 с одной и с другой стороны, причем короба 7 выполнены с обеспечением возможности движения внутри них поворотной траверсы 3, при этом каждый блок крепления 5 содержит два направляющих П-образных элемента 8, расположенных сверху и снизу поворотной траверсы 3 и закрепленных на металлическом профиле 2 сверху и на нижней части блока крепления 5 снизу поворотной траверсы, причем эти крепления выполнены с обеспечением возможности движения поворотной траверсы и направляющих П-образных элементов 8 относительно металлического профиля 2 и блока крепления 5, а элементы скольжения 6 расположены снаружи и внутри направляющих П-образных элементов 8, при этом крепления каждого металлического профиля 2, направляющих П-образных элементов 8 и элементов скольжения 6, а также крепление каждого блока крепления 5, направляющих П-образных элементов 8 и элементов скольжения 6 выполнены посредством штыря 10, отличающаяся тем, что поворотная траверса выполнена сборной, состоящей из двух металлических П-образных в сечении балок, обращенных друг к другу с образованием полости между ними и промежутков сверху и снизу, при этом в образованной полости расположен защищенный прокладками с обеих сторон в нескольких местах блок резиновых элементов, соединенных между собой посредством болтовых соединений, причем болтовые соединения блока резиновых элементов расположены в центре по ширине каждого металлического профиля и дополнительно снабжены вертикальными соединительными штырями, неподвижно закрепленными, каждый на своем металлическом профиле.

2. Самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва по п. 1, отличающаяся тем, что блоки крепления поворотной траверсы к металлическим профилям выполнены П-образными с образованием дополнительных площадок для крепления у основания.

3. Самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва по п. 1, отличающаяся тем, что блоки крепления поворотной траверсы к металлическим профилям выполнены Г-образными с образованием дополнительных площадок для крепления у основания.

4. Самоустанавливающаяся конструкция деформационного шва по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена дополнительной поворотной траверсой.