Устройство для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути Российский патент 2025 года по МПК E01B2/00 E01D19/08 

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, в том числе к устройству верхнего строения пути в тоннелях метрополитена. Изобретение может быть использовано при производстве и устройстве вибрационных разрывов (виброшвов) при сопряжении вибрационно-активной (являющейся источником колебательной энергии) и защищаемой от вибрации (виброизолированной) конструкции, т.е. швов, исключающих передачу колебательной энергии между виброзащитной конструкцией верхнего строения пути, выполненного по системе масса-пружина (RU 2733595С1, опубл. 05.10.2020), и окружающей конструкцией железнодорожного пути, в особенности тоннелем кругового, прямоугольного или иного очертания при выполнении своих эксплуатационных функций.

Известен деформационный шов разрезных пролетных строений автодорожного моста в зоне опирания их на подвижные опорные части, включающий эластичное заполнение зазора между стыкуемыми пролетными строениями и расположенные на смежных пролетных строениях непрерывное покрытие из тонкостенного материала, при этом каждое стыкуемое пролетное строение снабжено жестко прикрепленным к нему одним концом анкером, причем каждый анкер заведен в покрытие, пропущен над швом, а другой конец расположен над смежным пролетным строением (А.С. №988951, E01D 19/06, 15.01.1983).

Такой шов не может быть использован для применения в конструкции верхнего строения железнодорожного пути в силу своей высокой жесткости и предназначен большей степенью для обеспечения горизонтальных, а не вертикальных перемещений.

Известен деформационный шов автодорожного моста, содержащий симметрично установленные в разрыве покрытия L-образные окаймляющие элементы с направленными в противоположные стороны и расположенными под покрытием полками, обращенными навстречу друг другу выполненными в стойках пазами, в которых размещен V-образный компенсатор из полимерного материала, преимущественно резины, закрепленный ветвями по длине шва в пазах стоек, а также стальные косынки, соединенные с выпусками арматуры и нижней частью полок, стойки L-образных окаймляющих элементов выполнены с образующими указанные пазы выступами, расположенными в разных по высоте плоскостях, причем длина имеющего обращенный вниз отгиб верхнего выступа в каждой стойке превышает длину нижнего, по крайней мере, на половину толщины отгиба верхнего выступа, причем компенсатор размещен в соответствующем пазу серединой горизонтально сложенной вдвое ветви, а полученная при этом ее консольная часть расположена с возможностью контактирования с его средней частью, основание которой расположено не выше нижнего выступ (RU 2166577, E01D 19/06, 10.05.2001).

Известен деформационный шов автодорожного моста, содержащий два симметрично расположенных несущих профиля, в которых закреплены края расположенного между ними V-образного компенсатора из полимерного материала, предпочтительно резины, а также стальные косынки, соединенные с выпусками арматуры и нижней частью полок, причем с полками несущих профилей соединены подвижные друг относительно друга защитные металлические пластины, образующие волнообразную в плане линию разъема с амплитудой в диапазоне от 75 мм до 125 мм, что обеспечивается раскрытием шва сверху (DE 102009052751 Al, Е04В 1/684, 26.95.2011).

Оба представленных решения позволяют конструкциям совершать относительные перемещения, однако они рассчитаны на статические, медленные колебания, а не на динамическое нагружение подвижной нагрузкой железнодорожного транспорта, что вызывает их высокую динамическую жесткость и может негативно влиять на эффективность виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является техническое решение вибрационного шва с гибким резиновым нащельником, выполненным из транспортерной ленты, прикрепленной одним концом к конструкции тоннельной обделки, а вторым свободно лежащем на виброзащитной конструкции верхнего строения пути (Принципиальное техническое решение "Виброизоляция верхнего строения пути по системе "масса-пружина". Конструкция системы в перегоне. ООО "Динамические Системы", Москва, 2017 г.).

Недостаток конструкции заключается в малой пожарной стойкости выбранного технического решения, малой сопротивляемости при действии случайных статических нагрузок от проходящих людей и низкой эстетической выразительности. Кроме того, транспортерная лента имеет высокую жесткость, что может влиять на динамические характеристики виброзащитной конструкции верхнего строения пути и снижать ее эффективность.

Задачей, на решение которой направлено изобретние, является создание и поддержание в течение всего срока эксплуатации виброзащитной конструкции верхнего строения пути (по патенту RU 2733595 С1, опубл. 05.10.2020) достаточного зазора между вибрационно-активной и виброизолированной конструкциями за счет повышения надежности конструкции вибрационного разрыва и его защиты от механических повреждений, вызываемых нагрузкой от находящихся в тоннеле людей, устанавливаемых на конструкцию разрыва предметов, мусора и пыли, образующихся в тоннеле, а также попадающих искр от подвижного состава в моменты его торможения или прохождения кривых. Динамическая жесткость предлагаемого решения в вертикальном и горизонтальном направлениях не должна оказывать значительного влияния на динамическую жесткость виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении длительной эффективности виброзащитной конструкции верхнего строения пути (по патенту RU 2733595 С1, опубл. 05.10.2020) и повышении надежности вибрационного разрыва путем устройства его защиты от указанных выше воздействий при обеспечении возможности перемещений виброактивной конструкции со своей рабочей амплитудой при исключении возможности попадания посторонних предметов внутрь шва.

Технический результат достигается тем, что устройство для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути содержит две детали, одна из которых, верхняя, выполнена волнообразной в поперечном сечении и предназначена для крепления к виброзащитной конструкции верхнего строения пути, а другая, нижняя, деталь выполнена L-образной в поперечном сечении и предназначена для крепления к конструкции тоннеля, при этом верхняя деталь расположена внахлест с нижней деталью, а в зазоре между ними расположен по меньшей мере один упругий эластичный элемент.

Целесообразно, чтобы толщина упругого эластичного элемента составляла не менее удвоенного рабочего размаха колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

Целесообразно, чтобы отношение значения толщины упругого эластичного элемента к значению рабочего размаха колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути составляло от 2 до 4.

Целесообразно, чтобы верхняя и/или нижняя деталь содержала перфорацию по линии сгиба и/или в любой нижней части детали для обеспечения отвода воды.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один упругий эластичный элемент был размещен на верхней или нижней детали на длину, составляющую от 50% до 100% длины детали, предпочтительно составляющую 85% длины детали.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один упругий эластичный элемент был присоединен к верхней или нижней детали.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один упругий эластичный элемент был присоединен к детали с помощью специализированного клея.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один упругий эластичный элемент был выполнен из вспененного полиуретана с комбинированными или замкнутыми порами при отношении динамической жесткости, полученной при частоте 30 Гц, к статической жесткости образца от 1,2 до 1,4.

Целесообразно, чтобы верхняя и нижняя деталь были выполнены из нержавеющей стали.

Целесообразно, чтобы верхняя деталь содержала расположенные параллельно со смещением относительно друг друга первую полку и вторую стенку, соединяющую их и расположенную под тупым углом ко второй стенке первую стенку и расположенную под тупым углом ко второй стенке вторую полку, а нижняя деталь содержала первую полку, расположенную под прямым углом к ней первую стенку и расположенную параллельно ей со смещением относительно друг друга вторую полку, соединяющую их и расположенную под тупым углом ко второй полке вторую стенку, при этом первая полка верхней детали была предназначена для ее крепления к виброзащитной конструкции верхнего строения пути, а вторая полка нижней детали была предназначена для ее крепления к конструкции тоннеля, причем вторая полка верхней детали была расположена над первой полкой нижней детали, а между ними был расположен по меньшей мере один упругий эластичный элемент.

Изобретение поясняется фигурами.

На Фиг. 1 представлено поперечное сечение верхней детали устройства для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

На Фиг. 2 представлено поперечное сечение нижней детали устройства для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

На Фиг. 3 представлено поперечное сечение устройства для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

На Фиг. 4 представлен вид сверху двух металлических деталей устройства для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути с расположением упругих эластичных элементов на деталях устройства.

В предпочтительном варианте исполнения устройство для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути включает две металлические детали 1,2, одна из которых, верхняя, 1 предназначена для крепления непосредственно к виброзащитной конструкции верхнего строения пути 13, а другая, нижняя, 2 предназначена для крепления к конструкции тоннеля 14. Верхняя деталь 1 расположена внахлест с нижней деталью 2, а в зазоре между ними расположены два упругих эластичных элемента (эластомера) 3. При этом толщина Hi упругих эластичных элементов 3 составляет не менее удвоенного рабочего размаха колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

Под термином «размах колебаний» следует понимать удвоенную амплитуду колебаний конструкции (ГОСТ 24346-80). Под «рабочим размахом колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути» следует понимать размах колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути при движении по ней наиболее нагруженного поезда. Это значение является расчетным и определяется при проектировании конструкции верхнего строения пути (по патенту RU 2733595 С1, опубл. 05.10.2020). Если величина рабочего размаха колебаний под проездом поезда составляет от 3 до 5 мм, в этом случае толщина Hi упругих эластичных элементов 3 должна составлять не менее 6-10 мм.

В предпочтительном варианте исполнения отношение значения толщины H₁ упругого эластичного элемента 3 к значению рабочего размаха колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути составляет от 2 до 4.

Динамическая жесткость упругих эластичных элементов 3 по вертикальному и горизонтальному направлению мала по сравнению с динамической жесткостью силового мата 15 виброзащитной конструкции верхнего строения пути 13 в соответствующих направлениях.

В предпочтительном варианте исполнения верхняя деталь 1 выполнена волнообразной в поперечном сечении и содержит расположенные параллельно со смещением относительно друг друга первую полку 4 и вторую стенку 6, соединяющую их и расположенную под тупым углом ко второй стенке первую стенку 5 и расположенную под тупым углом ко второй стенке 6 вторую полку 7. Нижняя деталь 2 выполнена L-образной в поперечном сечении и содержит первую полку 8, расположенную под прямым углом к ней первую стенку 9 и расположенную параллельно ей со смещением относительно друг друга вторую полку 11, соединяющую их и расположенную под тупым углом ко второй полке 11 вторую стенку 10. Первая полка 4 верхней детали 1 предназначена для ее крепления через отверстие 17 анкером 12 на виброзащитной конструкции верхнего строения пути 13, а вторая полка 11 нижней детали 2 предназначена для ее крепления через отверстие 17 анкером 12 на тоннельную обделку 14, причем вторая полка 7 верхней детали 1 расположена над первой полкой 8 нижней детали 2, а между ними расположен по меньшей мере один упругий эластичный элемент 3.

В предпочтительном варианте исполнения верхняя 1 и/или нижняя 2 деталь содержит перфорацию 16 по линии сгиба детали для отвода воды. Также перфорация может быть выполнена в любом нижнем месте детали для обеспечения отвода воды, стекающей с тоннельной обделки.

В предпочтительном варианте исполнения детали 1,2 могут быть выполнены из нержавеющей стали. В частности могут быть использованы нержавеющие стали марок AISI 430, AISI 304, AISI 316 и другие стали по ГОСТ 5949-75. Также детали 1,2 могут быть выполнены из пластика или иного материала, слабо подверженного коррозии в течение срока эксплуатации виброзащитной конструкции верхнего строения пути (RU 2733595 C1, опубл. 05.10.2020) и выдерживающего нагрузку от людей (не менее 2-х человек весом по 80 кг на длине одной детали).

В предпочтительном варианте исполнения используют два упругих эластичных элемента 3 размещенных на второй полке 7 верхней детали 1 и/или на первой полке 8 нижней детали 2 на длину L₁, составляющую от 50% до 100% длины L₂ детали, предпочтительно - составляющую 85% длины L₂ детали. Также может быть использован один упругий эластичный элемент 3 или более двух.

В предпочтительном варианте исполнения упругие эластичные элементы 3 присоединены к верхней или нижней детали с помощью специализированного клея, предназначенного для материалов, из которых выполнены упомянутые элементы 3 и детали 1,2 устройства. Также упругие эластичные элементы 3 могут быть привулканизированы к детали 1,2 или приклеены к ней посредством двустороннего скотча.

В предпочтительном варианте исполнения упругие эластичные элементы 3 выполнены из вспененного полиуретана с комбинированными или замкнутыми порами при отношении динамической жесткости, полученной при частоте 30 Гц, к статической жесткости образца от 1,2 до 1,4.

Устройство для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути устанавливают в следующем порядке.

Устанавливают деталь 2 с присоединенным (приклеенным) к ней упругим эластичным элементом 3 на поверхность тоннельной обделки 14 по предварительно размеченным в соответствии с чертежом местам и фиксируют в проектном положении с помощью анкеров 12. Далее устанавливают деталь 1, крепя ее с одной стороны на поверхность виброзащитной конструкции верхнего строения пути 13 по предварительно размеченным в соответствии с чертежом местам и фиксируют в проектном положении с помощью анкеров 12, а с другой стороны укрывая упругие эластомерные элементы 3, проверяя при этом отсутствие посторонних предметов в пространстве между тоннельной обделкой 14, матом 15 и деталями 1 и 2.

В процессе эксплуатации при движении подвижных составов по виброзащитной конструкции верхнего строения пути 13 она проседает под действием нагрузки, тем самым деталь 1 упруго реагирует, деформируется сама за счет своей формы и поджимает упругий элемент 3, обеспечивая тем самым свободные вертикальные и горизонтальные перемещения виброзащитной конструкции верхнего строения пути. Заявляемое устройство обеспечивает полное перекрытие зазора, образованного плитой 13 и тоннельной обделкой 14 с уложенным в нем силовым матом 15, что исключает попадание туда посторонних предметов, пыли и искр и повышает надежность и долговечность работы всей виброзащитной конструкции в целом.

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, в том числе к устройству верхнего строения пути в тоннелях метрополитена. Устройство для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути содержит две детали, одна из которых, верхняя, выполнена волнообразной в поперечном сечении и предназначена для крепления к виброзащитной конструкции верхнего строения пути, а другая, нижняя, деталь выполнена L-образной в поперечном сечении и предназначена для крепления к конструкции тоннеля. Верхняя деталь расположена внахлест с нижней деталью, а в зазоре между ними расположен по меньшей мере один упругий эластичный элемент. В результате обеспечивается длительная эффективность виброзащитной конструкции верхнего строения пути, повышается надежность вибрационного разрыва при обеспечении возможности перемещений виброактивной конструкции со своей рабочей амплитудой при исключении возможности попадания посторонних предметов внутрь виброшва. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для защиты виброшва виброзащитной конструкции верхнего строения пути, содержащее две детали,

одна (1) из которых, верхняя, выполнена волнообразной в поперечном сечении и предназначена для крепления к виброзащитной конструкции верхнего строения пути,

а другая деталь, нижняя, (2) выполнена L-образной в поперечном сечении и предназначена для крепления к конструкции тоннеля,

при этом верхняя деталь расположена внахлест с нижней деталью, а в зазоре между ними расположен по меньшей мере один упругий эластичный элемент (3).

2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что толщина упругого эластичного элемента (3) составляет не менее удвоенного рабочего размаха колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути.

3. Устройство по п. 2, характеризующееся тем, что отношение значения толщины упругого эластичного элемента к значению рабочего размаха колебаний виброзащитной конструкции верхнего строения пути составляет от 2 до 4.

4. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что верхняя и/или нижняя деталь содержит перфорацию по линии сгиба и/или в любой нижней части детали для обеспечения отвода воды.

5. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что по меньшей мере один упругий эластичный элемент размещен на верхней или нижней детали на длину, составляющую от 50% до 100% длины детали, предпочтительно составляющую 85% длины детали.

6. Устройство по п. 5, характеризующееся тем, что по меньшей мере один упругий эластичный элемент присоединен к верхней или нижней детали.

7. Устройство по п. 5 или 6, характеризующееся тем, что по меньшей мере один упругий эластичный элемент присоединен к детали с помощью специализированного клея.

8. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что по меньшей мере один упругий эластичный элемент выполнен из вспененного полиуретана с комбинированными или замкнутыми порами при отношении динамической жесткости, полученной при частоте 30 Гц, к статической жесткости образца от 1,2 до 1,4.

9. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что верхняя и нижняя детали выполнены из нержавеющей стали.

10. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что верхняя деталь (1) содержит расположенные параллельно со смещением относительно друг друга первую полку (4) и вторую стенку (6), соединяющую их и расположенную под тупым углом ко второй стенке первую стенку (5) и расположенную под тупым углом ко второй стенке (6) вторую полку (7), а нижняя деталь (2) содержит первую полку (8), расположенную под прямым углом к ней первую стенку (9) и расположенную параллельно ей со смещением относительно друг друга вторую полку (11), соединяющую их и расположенную под тупым углом ко второй полке (11) вторую стенку (10), при этом первая полка (4) верхней детали (1) предназначена для ее крепления к виброзащитной конструкции верхнего строения пути, а вторая полка (11) нижней детали (2) предназначена для ее крепления к конструкции тоннеля, причем вторая полка (7) верхней детали расположена над первой полкой (8) нижней детали, а между ними расположен по меньшей мере один упругий эластичный элемент (3).