Гидравлическая балка Советский патент 1984 года по МПК E04C3/00 

Изобрете1гае относится к строительству, и может быть использовано в качестве несущих конструкций типа балок, а также в качестве самостоятельного силового механизма, например в транспортных средствах, для работы в условиях вибронагрузок. Известна конструкция балки, выполненной из готовых блоков с предварительно напряжешюй арматурой, охватывающей балку по ее боковым сторонам в виде непрерьюной обмотки по боковым и торцовым сторонам1(1Ь Однако дшшая балка в условиях вибронагрузок работать не рассчитана, несмотря на наличие блоков, между торцами которых возможно некоторое гащение механических колебаний. Предварительно напряженная арматура, охватывающая балку по ее боковым и торцовым сторонам, является хорощим волноводом механических колебаний и виброудар пых нагрузок от одного торца до другого, так как не имеет никаких перерывов и демпфирующих вибронагрузки свойств. Кроме того, при знакопеременных нагрузках верхний и нижний рабочие пояса рабртают попеременно при сжатии и растяжении, что подвергает арматуру вы{яжкё, лшцая ее предварительного напряжения, и образованию ударных нагрузок между внутренними торцами балки. Все это приводит к разрушению балки. Кроме того, балка, являясь прямолинейной, не обеспечивает создание условий для обжатия бло.ов при ослаблении предааритепьно напряженной рабочей арматуры во время работы под нагрузкой, ее блоки работают не по площади поперечного сечения, особенно при растяжении в первую очередь нижнего рабочего пояса, когда образуется зазор между торцами блоков в нижней половине. Таким . образом, балка ослабляется даже при статических нагрузках, поэтому в случае ее применения для работы при вибродинамических нагруз-у, ках ее каменные блоки подвергнутся образова нию сколов и трещин. Наиболее близкой к предлагаемой является гидравлическая балка, включающая блоки, сое диненные стержнями рабочей арматуры, эаключен1« 1е в жесткую оболочку, взаимодейству ющую с размещенными между ними клиньями причем центральный блок выполнен гидравлическим с каналами и заполнен рабочей среVКонструкция балки обеспечивает повьпиенну несущую способность, так как балка обладает плавной кривизной вследствие Наличия клинье что способствует обжатию блоков балки с тор цов, следовательно, материал их упрочняется 2. Однако иэйсстная балка имеет ограниченное применение дня рабога в условиях действия вибронагрузок, поскольку при увеличении наггрузки больще расчетной происходит образование зазоров между нижними частями торцов блоков и клиньев, что во время действия вибродинамических нагрузок приведет к разрущению конструкций. Повыщение внешней ударной нагрузки на балку, даже кратковременной, необходимо, например, ожидать в сейсмоопасных районах, поэтому там, например, запас прочности должен быть увеличен, желательно, без увеличения материалоемкости, что возможно осуществить путем повышенного обжатия материала блоков балки при одинаковой работе верхнего и нижнего рабочих поясов. Но в балке дальнейшее увеличение обжатия блоков может привести к их разрушению, так как они пустотелые, если внутреннее давление нетвердеющей подвижной рабочей рабочей массы его не уравновесит. Цель изобретения - повышение сопротивления вибронагрузкам. Поставленная цель достигается тек, что в гидравлической балке, включающей блоки, соединенные стержнями рабочей арматуры, заключенные в жесткую оболочку,- взаимодействующую с размещенными между ними клиньями, с центральными блоком, выполненным Гидравлическим с каналами и заполненным рабочей средой, каналы гидравлического блока образованы со стороны верхней поверхности и имеют выход на торць блока и снабжены установленными в них поршнями со штоками, выступающими над поверхностью блока, причем вертикальные поршни воспринимают внешнюю нагрузку;а горизонтальные поршни упираются в клинья, которые снабжены пластинами. На фиг. 1 показана гидравлическая балка, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - центральный гидравлический блок, разрез. Гидравлическая балка включает блоки 1 в жесткой оболочке, гидравлический блок 2, внешнюю арматуру 3 в похщшпниках направляющих 4, приваренную по торцам к закладным деталям блоков в жесткой оболочке, штоки поршней 5, выступающие из горизонтальных каналов гидравлического блока 2, клинья 6, жестко скрепленные с пластинами 7, и штоки 8 и 9 поршней, выступающие из верхних вертикальных каналов гидравлического блока 2, упоры 10 для фиксации гидравлической балки в горизонтальной плоскости относительно объектов внешней нагрузки, например плиты 11, причем поршни имеют уплотнения 12. Рабочая смесь 13 типа нетвердеющей замэзки имеет частицы демпфирующего материала 14, например эластичной резины для придания ей пластических свойств во время деформаций при демпфировании виброударных нагрузок. 3П Гидравлическая балка, изображенная на фиг. 1 и 2, имеет минимальное количество блоков. Балка выполнена плавного дугообразного вида, зависящего от угла клина 6, ось симметрии которого расположена радаально. Гидравлический блок 2, изображенный на фиг. 3, может быть выполнен с сообщающимися вертикальными и горизонтальными каналами. Гидравлическая система гицравлического блока вступает в работу при наличии внещней нагрузки, в результате действия которой на вертикальные штоки 8 и 9 соответствующих им порщней и рабочую смесь происходит перемещение горизонтальных штоков поршней 5. Таким образом, внешняя нагрузка равномерно перераспределяется между блоками 1, материал которых подвергается упрочнению а стержень арматуры 3 - растяжению. Так как балка предназначена для высоки с статичес ких и динамических нагрузок, длина арматурных стержней, во избежание значительных абсолютных удлинений, выполнена наименьшей, кроме того, зто препятствует прохождению ;йолн механических колеюаний путем искажекия их харектиристик, в частности уменьшени ем их амплитуды. Равномерное распределение нагрузки на торцах блоков при вибронагрузке исключит местные напряжения материала блоков. Деформация рабочей смеси обеспечит демп фирование виброударных нагрузок. Для более эффективного демпфирования рабочей смеси она наполнена, например, частицами резины, которые в условиях всестороннего обжатия уменьшаются в объеме, следовательно, и объем смеси также сокращается, т. е. гидравлический блок работает подобно гидравлическому амортизатору транспортного средства. Рабочая смесь с увеличенной вязкостью применена в гидравлическом блоке не только для лучшей герметичности. Работа вязкой рабочей смеси в условиях вибродинамики про исходит с некоторым отставанием от действия вибронагрузки, то отставание связано с прилипанием вязкой рабочей смеси к стенками каналов гидравлического блока. На некотором расстоянии от стенок канала вязкая рабочая смесь обладает возможностью перемещения в зависимости от разности давлений в противополржных точках канала. При увеличении раз ности давлений количество вязкой рабочей .смеси, подвергнутой перемещению, будет увеличено, но с некоторым запаздыванием. В это время происходит деформация частичек например, резины в рабочей смеси и, следовательно, демпфирование вибронагрузки путем поглощения механической энергии, пощедщей на изменение объема в зависимости от величины перемещения поришей со щтоками по вертикали и горизоатали. Помимо деформации частичек резины происходит и некоторая деформация объема рабочей смеси, например мелкодисперсных частичек твердых материалов, в условиях всестороннего обжатия. Мелкодисперсные частицы твердых материалов, обладающие в сумме развитой внешней поверхностью, способны многократно отражать волны механических колебаний. Повышение сопротивления вибронагрузке обеспечивает и арматура укороченной длины по сравнению с известной, которая распологается в подшипниках направляющих 4 к подшипниках клиньев 6, что уменьшает ее волновод)ые свойства. Блоки 1, материал которых заключен в жесткую оболочку, также обладают уменьшенными волноводными свойствами вследствие наличия отражательных поверхностей: поверхности массива материала блока и внутренней поверхности жесткой оболочки, поверхности массива материала блока и пластины 7, поверхности пластины 7 и примыкающей к.ней поверхности клина 6, механически контактирующей с поверхностями торцов щтоков поршней 5 с другой стороны. Поверхность клина 6 изготовлена ступенчатой формы, что обеспечивает искажение и уменьщение волн механических колебаний. Так как гидравлическая балка способна выдерживать высокие статические и динамические нагрузки при малой материалоемкости, она обладает ажурной конструкцией, вследствие чего возможны перемещения ее середины в горизонтальной плоскости под нагрузкой. Для их предотвращения предусмотрены упоры 10, обеспечивающие повышенное сопротивление вибронагрузке. п териал блоков 1, заключенный в жесткую оболочку, под воздействием переменных по величине нагрузок сжатия подвергается во время деформаций (пластических) уплотнению и некоторому уменьшению уплотнения при работе пластины 7 с отставанием во времени. Сочетание пластических деформаций с динамическими нагрузками при запаздывании во времени обеспечивает требуемое демпфирование. Во время работы гидравлической балки в статике нагрузка действует первоначально на тот шток поршня, который более других выступает над верхней поверхностью гвдравличесkoro блока, например центральный шток 9. Затем при увеличении нагрузки вступают в работу последующие штоки 8 и 9 и балк первоначально-: обладающая плавной дугообразной формой, приближается к прямолинейч ной форме. Во время небольшой по величине

деформации балка обеспечивает высокую не-. сущую способность путем равномерного перераспределения внешней нагрузки через гидравлический блок на детали гидравлической балки. Блоки балки подвергаются равномерному обжатию по верхнему и нижнему рабочим поясам.

Во время действия вн6ро1 агрузки не происходит попеременной работы верхнего и нижнего рабочих поясов, как в известных монолитных балках. В гидравлической балке

при этом наблюдается увеличение или уменьшение сжатия материала блоков в зависимости от величины внешней нагрузки, действующей на вертикальные штоки 8 и 9 поршней, которая передается рабочей смесью на горизонтальные поршни со штоками 5.

Равномерное перераспределение внешней нагрузки в гидравлической балке обеспечивает ее надежную работу в условиях высоких ста.тическюс и динамических нагрузок за счет повышенного им сопротивления.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БАЛКА; ькл чающая блоки, соединенные стержнями рабочей арматуры, заключенные в жесткую оболочку, взаимодействующую с размещенными между ними клиньями, причем центральный блок выполнен гидравлическим с каналами и заполнен рабочей средой, отличающая с. я тем, что, с целью повыщения сопротивления вибронагрузкам, каналы гидравлического блока образованы со стороны верхней поверхности, имеют выход на торцы блока и снабжены установленными в них порпшями со штоками, выступающими над поверхностью, блока, причем вертикальные поршни воспринимают внешнюю нагрузку, а горизонтальные поршни упираются в клинья, которые снабжены пластинами.

Put,3