Дорожное барьерное ограждение
Изобретение относится к дорожным непрерывным заградительным барьерам и может использоваться при обустройстве автодорог, автотрасс и мостов. Технический результат заключается в существенном увеличении удерживающей способности ограждения, снижении величины динамического прогиба и препятствовании изгибанию стоек за счет дополнительной деформации (растяжения) полимерной диагональной растяжки при воздействии на нее внешних сил и преобразовании кинетической энергии удара наезжающего автомобиля в относительное удлинение растяжки и тем самым более эффективное, по сравнению с аналогами, гашение скорости наезжающего транспорта до начала разрушения конструкции ограждения. Дорожное барьерное ограждение содержит, по меньшей мере, одну продольную металлическую балку, закрепленную через компенсаторы на нескольких вертикальных металлических стойках, заделанных в грунт-основание, и сонаправленные диагональные растяжки, которые своими передними по ходу движения автотранспорта концами прикреплены к балке, а задними концами - к основаниям стоек вблизи грунта. При этом растяжки сделаны из полимерной композиции на основе полиолефина. 6 ил.
Область техники
Изобретение относится к дорожным непрерывным заградительным барьерам и может использоваться при обустройстве автодорог, автотрасс и мостов.
Уровень техники
Одной из основных задач изобретений в области дорожных барьерных ограждений является увеличение их удерживающей способности. На это, в частности, ориентированы изобретения в патентах РФ №№2354775 (МПК E01F 15/04, 2009) и 2278199 (МПК E01F 15/02, E01F 15/04, 2006) (Прим.: Параметрами, характеризующими свойства барьерных ограждений, являются в соответствии с требованием ГОСТ Р 52607-2006: удерживающая способность ограждения - способность ограждения удерживать транспортные средства на дороге и мостовом сооружении, предотвращая их опрокидывание или переезд через ограждение, показателем удерживающей способности является кинетическая энергия движущегося транспортного средства, определяемая с учетом его массы, угла наезда и поперечной составляющей скорости движения; динамический прогиб ограждения - наибольшее горизонтальное смещение продольной оси балки ограждения в поперечном направлении относительно оси недеформированного ограждения при наезде автомобиля на ограждение; рабочая ширина ограждения - ширина участка, занимаемая элементами ограждения при ударе транспортного средства).
В настоящее время известны стандартные конструкции дорожных барьерных ограждений с диагональными связями (ГОСТ 26804-86 Ограждения дорожные металлические барьерного типа. Технические условия), выполненными в виде металлических стержней с приваренными наконечниками (Прим.: ссылка на дорожные барьеры по этому ГОСТ в разделе уровня техники в качестве аналога есть в описании патента РФ №2354775).
Технические решения, описанные в ГОСТ 26804-86, являются наиболее близкими аналогами предлагаемого изобретения. Недостатками типовых конструкций металлических диагональных связей для дорожных барьерных ограждений являются трудоемкость их изготовления, большой объем штамповочных работ, механической обработки и сварочных работ. Известные диагональные связи используются только на начальных и концевых участках барьерного ограждения с целью воспрепятствовать выдергиванию крайних стоек ограждения из грунта-основания при наезде на ограждение автомашин.
Как элемент, самостоятельно поглощающий кинетическую энергию наезжающего на ограждение автомобиля, применяемые конструкции не могут считаться эффективными, так как металл имеет ярко выраженный характер элемента с крайне низким показателем относительного удлинения на упругое растяжение до 20% (по ГОСТ 14637-89). В связи с этим металлическая диагональная связь не может в сколько-нибудь значительной мере поглотить часть кинетической энергии от удара автомобиля. Кроме того, используется большой объем металла, а следовательно, и высокая себестоимость изделия. В качестве альтернативы может выступать замена металлических на полимерные элементы конструкции. Известно изобретательское применение полимеров в панелях (балках, брусах) (патент РФ №2333309 (МПК E01F 15/00, 2008)) и стойках (столбиках) (патент РФ №2217546 (МПК E01F 15/04, 2003)) дорожных барьерных ограждений. Однако эти применения ограничены достаточно сложными конструкторскими решениями и технологическими условиями и только в панелях и стойках ограждений.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача значительного усовершенствования дорожных барьерных ограждений с диагональными связями и типовыми элементами конструкции по ГОСТ 26804-86, что обеспечило бы существенное повышение удерживающей способности, снижение динамического прогиба и рабочей ширины ограждения.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, заключается в существенном увеличении удерживающей способности ограждения, снижении величины динамического прогиба и препятствовании изгибанию стоек за счет дополнительной деформации (растяжения) полимерной диагональной связи (далее по тексту - полимерной диагональной растяжки) при воздействии на нее внешних сил и преобразовании кинетической энергии удара наезжающего автомобиля в относительное удлинение растяжки и тем самым более эффективное, по сравнению с аналогами, гашение скорости наезжающего транспорта до начала разрушения конструкции ограждения.
Указанный результат достигается тем, что дорожное барьерное ограждение содержит, по меньшей мере, одну продольную металлическую балку, закрепленную через компенсаторы на нескольких вертикальных металлических стойках, заделанных в грунт-основание, и сонаправленные диагональные растяжки, которые своими передними по ходу движения автотранспорта концами прикреплены к балке, а задними концами - к основаниям стоек вблизи грунта. Такой способ крепления позволяет диагональной растяжке наиболее эффективно воспринимать кинетическую энергию от деформируемой от наезда балки, поглощая ее на свое растяжение, а также предотвращает преждевременное провисание балки и деформирование стоек. При этом растяжки сделаны из полимерной композиции на основе полиолефина. По имеющимся данным некоторые полимерные материалы обладают относительным удлинением допустимого растяжения до 1000%. (например, см. Крыжановский В.К., Бурлов В.В. Технические свойства полимерных материалов. Учебно-справочное пособие, 2-е изд. испр. и доп. - СПб: Профессия, 2007 г., с.229).
Чем больше относительное удлинение материала, тем большую кинетическую энергии он способен поглотить до момента начала собственного разрушения. Материал, из которого планируется изготавливать растяжки, - это полимерная композиция на основе полиолефина. По данным справочника (Крыжановский В.К., Бурлов В.В. Технические свойства полимерных материалов. Учебно-справочное пособие, 2-е изд. испр. и доп. - СПб: Профессия, 2007 г., с.206), планируемый к применению полиолефин в температурном интервале от -50°C до +100°C обладает достаточно стабильными характеристиками. Данный температурный интервал является наиболее распространенным для всех климатических зон на территории России. Диагональная растяжка из полимерного материала не подвержена коррозии, и, следовательно, прочностные и деформационные характеристики полимерного элемента с течением времени будут ухудшаться значительно медленнее, чем у аналогичного металлического.
Энергопоглощающие свойства диагональных растяжек могут изменяться под необходимые конкретные требования дорожных служб за счет изменения в процессе производства размеров и формы сечения профиля растяжки, за счет использования разных вариантов полимерных композиций, а также за счет использования нескольких смежных диагональных растяжек, устанавливаемых рядом в одном и том же месте.
Перечень фигур
Фиг.1, 2 - вид сбоку и сверху на предлагаемое дорожное барьерное ограждение;
Фиг.3 - вид в изометрии крепления балки к стойке через компенсатор;
Фиг.4 - вид стержня диагональной растяжки с концевыми петлями;
Фиг.5 - варианты сечений стержня диагональной растяжки;
Фиг.6 - схемы наездов автомобиля на ограждение.
Осуществление изобретения
В дорожном барьерном ограждении, содержащем, по меньшей мере, одну продольную балку 1, закрепленную на стойках 2, устанавливается диагональная растяжка 4, которая своим задним концом крепится к основанию стойки 2 (точка A фиг.1, 2), как можно ближе к земляному полотну (грунту-основанию), а передним концом к балке 1 (точка B фиг.1, 2) по направлению (ходу) движения автотранспорта. Диагональная растяжка имеет определенное сечение и изготовлена из полимерного материала (полиолефина), обладающего достаточно большим значением относительного удлинения при растяжении до разрушения. Полимерная диагональная растяжка 4 (фиг.4) показана в виде профиля круглого сечения (возможные разные варианты сечений представлены на фиг.5) с концевыми петлями 5 (или иными способами крепления), выполненными за одно с растяжкой и являющимися присоединительными элементами растяжки 4 с балкой 1 и стойкой 2.
В соответствии с фиг.6 в момент соударения автомашины с балкой 1 начинается постепенный процесс деформации и изгиба всех элементов барьерного ограждения, начиная с компенсатора 3 (фиг.3), далее стойки 2 и общего отклонения балки 1 от исходного положения с отрывом компенсаторов 3 от стоек 2 и изгиба балки 1 в горизонтальной плоскости. Несильное искривление характеризуется как величина прогиба ограждения (фиг.6a) и определяется как расстояние смещения балки от своего первоначального положения. При значительной силе удара автомашины о барьерное ограждение происходит искривление стоек 2 и отрыв компенсаторов 3, что является крайне негативным фактором, значительно снижающим удерживающую способность ограждения в целом и препятствующим процессу восстановления ограждения в ходе последующих ремонтных работ. При этом автомашина может значительно сместиться на обочину дороги или опрокинуться, сильное смещение характеризуется как рабочая ширина ограждения (фиг.6б).
Предлагаемые полимерные диагональные растяжки 4 с самого первого момента соударения автомашины и ограждения начинают воспринимать передаваемую через балку 1 энергию удара и за счет значительного коэффициента относительного удлинения поглощают эту энергию до полной остановки автомашины. Если в стандартном прототипном ограждении энергия удара передается от балки 1 и распределяется в основном на компенсаторе 3 и стойке 2, то с использованием полимерной диагональной растяжки 4 энергия удара через балку 1 перераспределяется сначала на компенсатор 3 и диагональную растяжку 4 и только после этого на стойку 2. Тем самым сокращаются значения прогиба ограждения (фиг.6a) и рабочей ширины барьерного ограждения (фиг.6б), то есть значительно уменьшается тяжесть аварийных последствий наезда транспорта на такое ограждение.
Дорожное барьерное ограждение, характеризующееся тем, что содержит, по меньшей мере, одну продольную металлическую балку, закрепленную через компенсаторы на нескольких вертикальных металлических стойках, заделанных в грунт-основание, и сонаправленные диагональные растяжки, которые своими передними по ходу движения автотранспорта концами прикреплены к балке, а задними концами - к основаниям стоек вблизи грунта-основания, при этом растяжки сделаны из полимерной композиции на основе полиолефина.
