СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ОПОР МОСТОВОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E01D19/04 

Предлагаемое изобретение относится к области мостостроения, а именно к усилению опор мостового сооружения.

Известен патент РФ на изобретение № 2 246 574 «МОСТОВАЯ ОПОРА». Изобретение относится к мостостроению, а именно к защите опор мостов, сооружаемых на реках с ледоходом и переменным уровнем водного потока. Мостовая опора включает тело опоры, кусты свай с высоким ростверком и льдозащитные оболочки, повторяющие по внешнему контуру форму плиты ростверка, расположенные в переменном уровне воды и ледохода. Новым является то, что нижняя грань плиты ростверка расположена выше уровня высокого ледохода, каждая свая помещена в отдельную льдозащитную оболочку, пространство между сваей и оболочкой заполнено бетоном, а сами оболочки объединены между собой распорками по периметру ростверка и по короткой диагонали, причем льдозащитные оболочки, расположенные в тупых углах ромбовидного ростверка, сближены между собой таким образом, что расстояние между касательными линиями, проведенными к внешним граням оболочек, расположенных в острых и тупых углах ромбовидного ростверка, отличается от нуля. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости опоры моста, повышении ее эксплуатационной надежности и долговечности.

Недостатком данного изобретения является то, что предлагаемая мостовая опора не обладает достаточной долговечностью.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент РФ на изобретение № 2 107 125, «СБОРНО-МОНОЛИТНАЯ ОПОРА МОСТА». Изобретение относится к мостостроению, в частности, к сборно-монолитным опорам моста. Задачей изобретения является сокращение количества швов, повышение долговечности опоры, сокращение материалоемкости опоры и трудоемкости работ при строительстве и эксплуатации опоры. Сборно-монолитная опора моста содержит фундамент, одно- и/или многоярусную надфундаментную часть, состоящую из монолитного ядра и объемлющих его вертикальных контурных блоков трапециедального сечения, которые имеют высоту, равную высоте яруса ее надфундаментной части. Блоки заделаны своими нижними концами в фундамент, а верхние их концы взаимно объединены между собой соединительными стержнями, при этом боковые вертикальные грани рядом стоящих блоков образуют между собой угол от 20 до 120°.

Недостатком данного решения является то, что сборно-монолитная опора имеет горизонтальные швы, которые снижают несущую способность опоры при эксплуатации и влиянии природных явлений.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа усиления опор мостового сооружения, который максимально укрепит тело опоры мостового сооружения и фундамент опоры.

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

• Усиление тела опоры моста, а именно увеличение площади сечения опоры и создание внешней защитной металло-бетонной оболочки «рубашки».

• Усиление фундамента опоры, а именно увеличения площади опирания.

Технический результат достигнут за счет того, что способ усиления опор мостового сооружения, включающий установку вокруг опоры вертикальных контурных блоков. В качестве вертикальных контурных блоков используют инъекционные сваи и трубы. При этом сначала устанавливают с заглублением в грунт частично перфорированные инъекционные сваи, далее на них устанавливают трубы с заглублением в грунт на 150-200 мм, причем трубы всегда большего диаметра чем инъекционные сваи. Затем в инъекционные сваи нагнетают цементный состав, который через отверстия перфорации проникает в грунт вокруг сваи, образуя грушевидную цементированную форму. Далее трубы крепят к опоре при помощи анкеров и обвязывают полученную конструкцию металлическими прядями. После чего трубы заполняют щебнем фракции 10-40 мм, а потом в трубы нагнетают цементный состав. И в заключении устанавливают опалубку по периметру установленных труб и бетонируют пространство между трубами и телом опоры.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения поясняется чертежами:

Фиг. 1 А, В. - Виды опоры мостового сооружения с установленными вертикально контурными блоками.

Фиг. 2. - Вид в сечении опоры мостового сооружения с установленными вертикально контурными блоками.

Анализ мирового опыта строительства и эксплуатации большепролетных мостов показал, что причины разрушения конструкций комплексны и включают несколько факторов. Некорректно произведенные расчеты, необоснованная экономия материала на стадии строительства, отклонение от технологии производства работ, нарушение эксплуатационных предписаний, в совокупности с неблагоприятным природным воздействием, либо приложением избыточной нагрузки, в виде увеличения потока машин.

Все эти все факторы со временем уменьшают характеристики и прочность мостов, вследствие чего появляются внешние и внутренние дефекты (трещины, сколы, поверхностная и глубинная коррозия и т.д.) и необходимо применять меры по усилению мостовых сооружений. Одним из самых опасных дефектов опор являются трещины, образующиеся как от усадки раствора и бетона, так и от силовых и температурных воздействий.

В монолитных бетонных и железобетонных опорах трещины встречаются, как правило, редко, а в старых каменных опорах довольно часто. Трещины образуются под подферменными площадками, когда подвижные опорные части заклиниваются и пролетные строения не имеют возможности свободно перемещаться под влиянием температурных колебаний. От аналогичных причин могут появиться вертикальные трещины и в верхней части тела опоры. В устоях между обратной и передней стенками возникают трещины при большом увеличении горизонтального давления от переувлажнения слоя грунта засыпки. Образованию трещин в устоях и опорах способствуют также неравномерные осадки опор, а также силовые воздействия: навал судов, ледоход и пр.; в таких случаях трещины имеют большое раскрытие и в зависимости от характера деформаций здесь возникают вертикальные и наклонные трещины, образуемые в нижней части опор.

В результате неправильной установки опорных частей образуются наклонные трещины по краю опор, которые могут вызвать скол угла опоры.

Бетонные и железобетонные опоры из сборного и сборно-монолитного бетона могут иметь горизонтальные трещины по контакту сопряжения контурных блоков. Такие трещины неглубокие и появляются от усадки бетона и температурных воздействий. Неглубокие короткие трещины иногда возникают в самих блоках, при этом направление их бывает весьма неопределенным (горизонтальное и наклонное). Такие трещины могут появляться от температуры воздуха и замерзания воды между монтажными элементами и заполнением ядра. В колоннах опор вертикальные трещины образуются в местах сопряжения с массивной частью опоры, причем такие трещины развиваются больше в оболочках, заполненных бетоном, что вызвано разницей температурных деформаций заполнения и наружных контуров оболочки.

Факторы разрушения исключить невозможно, но можно повысить устойчивость конструкции моста.

Важной задачей для мостостроительной области является найти правильный способ усиления и укрепления опор мостового сооружения и их фундамента, тем самым увеличение срока службы мостового сооружения.

Существуют следующие методы усиления опор мостового сооружения:

• Несъемная опалубка

• Металлический бандаж

• Увеличение сечения

• Внешнее армирование

• Торкретирование

У каждого из методов усиления есть как преимущества, так и недостатки. Особое внимания заслуживает метод увеличение площади сечения опоры и создание внешней защитной металло-бетонной оболочки «рубашки» (этот метод увеличивает несущую способность на 20-50%) и усиление фундаменты опоры, а именно увеличения площади опирания. Этот метод самый надежный, так как он объединяет существующие методы усиления опор: несъемная опалубка, металлический бандаж, увеличения сечения, внешнее армирование и торкретирование, а также дополнительное укрепление фундамента опор позволяет увеличить несущую способность и срок эксплуатации мостового сооружения.

Предлагаемый способ усиления опор мостового сооружения работает за счёт расширения поперечного сечения опоры моста путем установки труб на готовые сваи с последующим заполнением их щебнем, далее креплением труб к опоре при помощи анкеров, цементация грунтов основания и бетонирования полостей труб посредством нагнетания инъекционного раствора в сваи и установка опалубки и бетонирование пространства между трубами и телом опоры.

Способ усиления опор мостового сооружения, включающий установку вокруг опоры вертикальных контурных блоков 1. В качестве вертикальных контурных блоков 1 выбирают инъекционные сваи 2 и трубы 3. Предварительно устанавливают с заглублением в грунт частично перфорированные инъекционные сваи 2. Далее на инъекционные сваи 2 устанавливают трубы 3 с заглублением в грунт 6 на 150-200 мм. Затем в инъекционные сваи 2 нагнетают цементный состав 4, который через отверстия перфорации 5 проникает в грунт 6 вокруг сваи 2, образуя грушевидную цементированную форму 7. После чего трубы 3 крепят к опоре 13 при помощи анкеров 8 и обвязывают полученную конструкцию металлическими прядями 9. Затем трубы 3 заполняют щебнем 10, а потом в трубы 3 нагнетают цементный состав 4. И в заключении устанавливают опалубку 11 по периметру установленных труб 3 и бетонируют пространство 12 между трубами 3 и телом опоры 13. Щебень 10 выбирают фракцией 10-40 мм, а диаметр трубы 3 всегда больше диаметра инъекционной сваи 2. Частично перфорированные инъекционные сваи 2 заглубляют в грунт на 2-3 метра либо до твердой породы.

Промышленная применимость

Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной задачи и достижении технического результата, а именно, создания способа усиления опор мостового сооружения, который максимально усилит тело опоры моста, увеличив площадь сечения опоры и создаст внешнюю защитную металло-бетонную оболочку «рубашку», а также усилит фундамент опоры, увеличив площадь опирания. Все вышесказанное говорит также о промышленной применимости предлагаемого способа.

Перечень позиций:

1. вертикальных контурных блоков

2. инъекционные сваи

3. трубы

4. цементный состав

5. отверстия перфорации

6. грунт

7. грушевидная цементированная форма

8. анкер

9. металлические пряди

10. щебень

11. опалубка

12. пространство между трубами и телом опоры

13. опора

Изобретение относится к области мостостроения, а именно к усилению опор мостового сооружения. Технический результат - усиление тела опоры моста за счет увеличение площади сечения опоры и создание внешней защитной металлобетонной оболочки. Способ усиления опор мостового сооружения включает установку вокруг опоры вертикальных контурных блоков. В качестве вертикальных контурных блоков используют инъекционные сваи и трубы. Сначала устанавливают с заглублением в грунт частично перфорированные инъекционные сваи, далее на них устанавливают трубы с заглублением в грунт на 150-200 мм, при этом трубы большего диаметра, чем инъекционные сваи. Затем в инъекционные сваи нагнетают цементный состав, который через отверстия проникает в грунт вокруг сваи, образуя грушевидную цементированную форму. Далее трубы крепят к опоре при помощи анкеров и обвязывают полученную конструкцию металлическими прядями. После чего трубы заполняют щебнем фракции 10-40 мм, а потом в трубы нагнетают цементный состав. И в заключение устанавливают опалубку по периметру установленных труб и бетонируют пространство между трубами и телом опоры. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ усиления опор мостового сооружения, включающий установку вокруг опоры вертикальных контурных блоков,

отличающийся тем, что

в качестве вертикальных контурных блоков выбирают частично перфорированные инъекционные сваи и трубы, после чего забивают в грунт сваи, на которые устанавливают трубы с заглублением в грунт на 150-200 мм, затем в сваи нагнетают цементный раствор, который через их отверстия проникает в грунт вокруг каждой сваи с образованием грушевидной цементированной формы, далее трубы крепят к опоре при помощи анкеров и обвязывают полученную конструкцию металлическими прядями, после чего трубы заполняют щебнем, а затем в трубы нагнетают цементный раствор, далее устанавливают опалубку по периметру установленных труб и бетонируют пространство между трубами и телом опоры.

2. Способ усиления опор мостового сооружения по п. 1, отличающийся тем, что щебень выбирают фракцией 10-40 мм.

3. Способ усиления опор мостового сооружения по п. 1, отличающийся тем, что частично перфорированные инъекционные сваи заглубляют в грунт на 2-3 м.

4. Способ усиления опор мостового сооружения по п. 1, отличающийся тем, что частично перфорированные инъекционные сваи заглубляют в грунт до твердой породы.