Мост с консольными опорами
Владельцы патента RU 2637534:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в конструкциях мостов через горные реки при перекрытии больших пролетов. Технический результат – надежность конструкции моста с увеличенной длиной перекрываемого пролета и низкой материалоемкостью за счет увеличения ее несущей способности. Мост с консольными опорами включает пролетное строение с консолями и консольными опорами. Консоли расположены на поперечинах, установленных на консольных опорах, сооружаемых на берегу, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной раскосой треугольной фермы со стойками. Прямой угол фермы обращен в сторону поперечин, а нижний пояс, направленный от берега к середине реки, вместе с центральной стойкой фермы жестко закреплены в фундаментной плите и соединены горизонтальной тягой с заглубленной плитой. Центральная стойка в верхней части соединена с наклонной стойкой, закрепленной в заглубленной плите. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности к мостостроению, и может быть использовано в конструкциях мостов через горные реки при перекрытии больших пролетов.
Известно, что пролетное строение моста работает на изгиб, вызванный нагрузкой от самой конструкции и транспорта. При этом чем больше перекрываем пролет, тем больше изгибающий момент в пролетном строении моста. Для снижения его действия возникает необходимость сооружения опор, которые устанавливаются в русле рек. Это особенно опасно при сооружении мостов через горные реки, где велика вероятность разрушения опор от ударного действия воды.
Известен сборный железобетонный мост [авторское свидетельство SU на изобретение №541916], включающий устои и двухконсольные двухшарнирные рамы, соединенные между собой и устоями - дополнительными элементами в виде балок.
Известна также конструкция моста [авторское свидетельство SU на изобретение №859527], включающая береговые промежуточные опоры и пролетное строение, выполненное в виде опертых на промежуточные и береговые опоры надопорных участков и соединенных посередине пролетов арочных дисков, сопряженных с концами соответствующих надопорных участков.
Недостатком данных конструктивных решений мостов является необходимость сооружения большого количества опор рам в русле реки, что приводит к их скорому разрушению и снижению надежности конструкции в целом.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является мост [авторское свидетельство SU на изобретение №983169], включающий Т-образные рамные опоры (консольные опоры), с расположенными вдоль моста предварительно напряженными ригелями, на которые опираются консолями пролетное строение. Для увеличения несущей способности моста необходимо, либо чаще устанавливать Т-образные рамные опоры для снижения изгибающих моментов в пролетном строении, либо увеличивать длину опорной части ригеля. В первом случае необходимость сооружения Т-образных рамных опор в русле реки приводит к их скорому разрушению и снижению надежности конструкции в целом. Во втором, вследствие работы ригеля на изгиб, необходимо увеличивать сечение конструкции, что приведет к повышенной материалоемкости.
Задачей изобретения является создание надежной конструкции моста с увеличенной длиной перекрываемого пролета и низкой материалоемкостью за счет увеличения ее несущей способности.
Это достигается тем, что мост с консольными опорами включает пролетное строение с консолями и консольными опорами. В предложенном решении консоли расположены на поперечинах, установленных на консольных опорах, сооружаемых на берегу, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной раскосой треугольной фермы со стойками. Прямой угол фермы обращен в сторону поперечин, а нижний пояс, направленный от берега к середине реки, вместе с центральной стойкой фермы жестко закреплены в фундаментной плите и соединены горизонтальной тягой с заглубленной плитой. Центральная стойка в верхней части соединена с наклонной стойкой, закрепленной в заглубленной плите.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид моста с консольными опорами.
Предлагаемая конструкция моста включает пролетное строение 1 с консолями 2, которые расположены на поперечинах 3. Поперечины устанавливаются на консольные опоры, выполненные в виде прямоугольной раскосой треугольной фермы со стойками. При этом ферма обращена прямым углом в сторону поперечин, а гипотенуза треугольника, выполняющая роль нижнего пояса 4 фермы, направлена от берега к середине реки. При этом количество стоек 5 и раскосов 6 фермы соответствует количеству опираемых на них поперечен 3, число которых зависит от длины консоли пролетного строения и расчетной нагрузки. Нижний пояс 4 и центральная стойка 7 жестко закреплены в фундаментной плите 8 и соединены горизонтальной тягой 9, закрепленной, например с помощью анкерной стойки 10, к заглубленной плите 11. В верхней части центральная стойки 7 фермы соединена с наклонной тягой 12, закрепленной, например с помощью анкерной стойки 10, к заглубленной плите 11. Тяги 9, 12 и центральная стойка 7 образуют прямоугольный треугольник, гипотенуза которого обращена к берегу.
Предлагаемая конструкция моста работает следующим образом. Нагрузка от транспорта и от самого пролетного строения воспринимается пролетным строением 1 и через консоли 2 передается поперечинами 3 на верхний пояс фермы, где распределяется по стойке 5, раскосу 6, нижнему поясу 4 и центральной стойке 7 треугольной фермы. Распределение нагрузки за счет поперечин в узлы верхнего пояса фермы исключает возникновение изгибающих моментов в ферме. В стержнях фермы возникают только растягивающие и сжимающие усилия. Оптимальное распределение усилий в стержнях ферм позволяет снизить материалоемкость консольных опор и увеличить перекрываемый пролет.
Нижний пояс 4 фермы и центральная стойка 7 передают усилия на фундаментальную плиту 8. Учитывая величину нагрузки, для обеспечения устойчивости фермы, часть усилий воспринимается тягами 9 и 12 и передаются анкерной стойке 10, закрепленной в плите 11.
За счет установки консолей пролетного строения на консольные опоры в виде ферм снижается величина изгибающего момента пролетного строения, а его несущая способность увеличивается. Это позволяет увеличить длину консоли, а следовательно, длину пролетного строения. Передача нагрузки за счет поперечин в узлы верхнего пояса фермы приводит к выгодному распределению усилий в ней. В результате выгодного распределения усилий в стержнях фермы увеличивается несущая способность всей конструкции. Решетка фермы - стойки и раскосы - позволяют создавать конструкцию моста с значительной длиной перекрываемого пролета за счет увеличений несущей способности, вследствие благоприятного распределения усилий в элементах фермы.
Выполнение консольных опор в виде прямоугольной фермы и установка тяг позволяет устанавливать их в грунт берега, что также повышает несущую способность моста, исключая ударное действие воды, повышая надежность и устойчивость всей конструкции.
При этом преимущество предлагаемой конструкции моста с консольными опорами в виде прямоугольной фермы перед консольными опорами в виде Т-образной рамной опорой в том, что усилия в стержнях прямоугольной фермы будут в 12 раз меньше, т.е. материалоемкость будет меньше в 12 раз. Поэтому чем больше будет длина ригеля в Т-образной опоре, тем больше эта опора проигрывает в сопоставлении с растянутым (либо сжатыми) стержнями прямоугольной фермы (см. стр. 68-69 А.Э. Лопатто. Пролеты, материалы, конструкции М., Стройиздат, 1982).
Предлагаемую конструкцию моста целесообразно применять через горные реки, где большая вероятность разрушения опор, сооружаемых в русле реки. Предлагаемая конструкция исключает сооружение опор в русле рек и тем самым увеличивает надежность мостового перехода и снижает материалоемкость конструкции моста.
Мост с консольными опорами, включающий пролетное строение с консолями и консольными опорами, отличающийся тем, что консоли расположены на поперечинах, установленных на консольных опорах, сооружаемых на берегу, каждая их которых выполнена в виде прямоугольной раскосой треугольной фермы со стойками, прямой угол которой обращен в сторону поперечин, а нижний пояс, направленный от берега к середине реки, вместе с центральной стойкой фермы жестко закреплены в фундаментной плите, соединены горизонтальной тягой с заглубленной плитой, центральная стойка в верхней части соединена с наклонной стойкой, закрепленной в заглубленной плите.
