RU146859U1

RU146859U1 - BRIDGE SUPPORT

Info

Publication number: RU146859U1
Application number: RU2014116726/03U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Буканов; Алексей Степанович Ипанов; Сергей Амерзянович Хатипов; Анатолий Арсангалеевич Адамов; Семен Григорьевич Острер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "АльфаТех"
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2014-10-20

Abstract

Опорная часть моста, содержащая шаровой сегмент и опорные плиты, передающие нагрузку от сооружения на опору, при этом шаровой сегмент и опорные плиты размещены относительно друг друга с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями, а шаровой сегмент, верхняя и нижняя опорные плиты взаимодействуют с возможностью обеспечения требуемого коэффициента трения поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных в заданных пределах и направлениях перемещений пролетного строения относительно опоры при помощи ограничителей, выполненных в виде боковых скользящих планок, а также попарно контактирующих между собой ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, отличающаяся тем, что в каждой паре скольжения, в том числе и в паре "боковая скользящая планка - боковая поверхность короба" один из элементов пары скольжения выполнен металлическим, а другой выполнен с покрытием из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена.The supporting part of the bridge, containing the spherical segment and base plates, transferring the load from the structure to the support, while the spherical segment and base plates are arranged relative to each other with the arrangement of sliding layers with counter spherical surfaces above the sliding layers with reciprocal flat surfaces, and the ball segment, the upper and lower base plates interact with the ability to provide the required coefficient of friction of the rotary and horizontal reciprocating in the specified limits and directions moved of the span relative to the support with the help of limiters made in the form of side sliding strips, as well as pairwise contacting each other with spherical and flat surfaces of the sliding layers, characterized in that in each sliding pair, including the pair "side sliding bar - the side surface of the box "one of the elements of the slip pair is made of metal, and the other is made with a coating of radiation-modified polytetrafluoroethylene.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области строительства, а именно, к механическим устройствам, применяемым в мостостроении. Устройство может быть применено при строительстве и реконструкции мостов и других искусственных сооружений в качестве промежуточного звена, передающего эксплуатационные нагрузки от пролетных строений к опорам. Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных свойств и обеспечение повышенной несущей способности опорных частей.The inventive utility model relates to the field of construction, namely, to mechanical devices used in bridge construction. The device can be used in the construction and reconstruction of bridges and other artificial structures as an intermediate link transferring operational loads from spans to supports. The objective of the utility model is to increase operational properties and provide increased bearing capacity of the supporting parts.

В конструкциях опорных частей сферического типа применяются различные материалы слоев скольжения из фторопласта (политетрафторэтилена или ПТФЭ) и различных композиций из него, например, с наполнителями из металлов, графита и других материалов. Это обусловлено некоторыми специфическими полезными свойствами ПТФЭ, в том числе высокой химической стойкостью, широким температурным диапазоном использования и низким коэффициентом трения в паре с нержавеющей сталью и твердым хромом.In the designs of the supporting parts of the spherical type, various materials of the slip layers of fluoroplastic (polytetrafluoroethylene or PTFE) and various compositions from it are used, for example, with fillers of metals, graphite and other materials. This is due to some specific useful properties of PTFE, including high chemical resistance, wide temperature range of use and low coefficient of friction paired with stainless steel and hard chrome.

Однако ПТФЭ и композиты из него обладают высокой ползучестью, относительно низкой твердостью и износостойкостью, что снижает эксплуатационные характеристики, в том числе допустимые напряжения сжатия в парах скольжения опорных частей. В связи с этим, при длительной эксплуатации могут происходить нерегламентированные смещения деталей опорных частей относительно друг друга и последующие деформации конструкций моста, что требует в некоторых случаях замены опорных частей.However, PTFE and its composites have high creep, relatively low hardness and wear resistance, which reduces operational characteristics, including allowable compressive stresses in the sliding pairs of the supporting parts. In this regard, during prolonged operation, unregulated displacements of the parts of the supporting parts relative to each other and subsequent deformation of the bridge structures can occur, which in some cases requires replacement of the supporting parts.

Известна опорная часть моста (патент РФ №99015, класс МПК E01D 19/04, дата публ. 04.03.2010 г.), содержащая нижнюю опорную плиту, выполненную в виде стакана или имеющего вогнутую сферическую поверхность балансира, и верхнюю скользящую плиту с ограничительными выступами ее перемещения и/или с выпуклой сферической поверхностью балансира, имеющую стальной полированный лист скольжения, между которыми по поверхностям скольжения размещен дискретно или непрерывно лист или слой радиационно-модифиЦированного политетрафторэтилена, предпочтительно Ф-4РМ «Форпласт», расположенный свободно или закрепленный к одной из взаимодействующих поверхностей.Known support part of the bridge (RF patent No. 99015, IPC class E01D 19/04, published date 04.03.2010) containing a lower base plate made in the form of a cup or having a concave spherical surface of the balancer, and an upper sliding plate with restrictive protrusions its movement and / or with a convex spherical surface of the balancer having a polished steel sliding sheet, between which a sheet or layer of radiation-modified polytetrafluoroethylene, preferably Ф-4РМ Фо rplast "located freely or fixed to one of the interacting surfaces.

Устройство такой опорной части с применением радиационно-модифицированного политетрафторэтилена позволяет значительно улучшить характеристики износостойкости и допустимые напряжения на сжатие по сравнению с обычным фторопластом.The arrangement of such a support part using radiation-modified polytetrafluoroethylene allows to significantly improve the characteristics of wear resistance and allowable compressive stresses in comparison with conventional fluoroplastic.

Недостатком данного устройства является ограниченность использования таких опорных частей в конструкциях мостов, особенно с металлическими пролетными строениями, поскольку перемещение пролетного строения по верхней скользящей плите опорной части приводит к перемещению зоны приложения вертикальной нагрузки и необходимости учета изменения длины пролета для усиления конструкции пролетного строения в зоне приложения нагрузок.The disadvantage of this device is the limited use of such supporting parts in bridge structures, especially with metal spans, since moving the span along the upper sliding plate of the supporting part leads to the movement of the vertical load application zone and the need to take into account the change in span length to strengthen the span structure in the application zone loads.

Наиболее близким по технической сущности и техническому результату является устройство опорной части (патент РФ №2164271, класс МПК E01D 19/04, дата публ. 20.03.2001 г.), включающее передающие от сооружения на опору вертикальную нагрузку при плотном касании шаровой сегмент, верхнюю и нижнюю опорные плиты, взаимодействующие с возможностью обеспечения требуемого коэффициента трения поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных, в заданных пределах и направлениях, перемещений сооружения относительно опоры при помощи ограничителей и попарно контактирующих между собой ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, из которых в каждой паре один выполнен металлическим, а другой с политетрафторэтиленом и гнездами с пластичным смазочным материалом, при этом шаровой сегмент и опорные плиты размещены с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями, а в контактирующей паре слоев скольжения, по крайней мере один, в частности, с политетрафторэтиленом выполнен в виде напыленного до требуемой из условий эксплуатации толщины покрытия, например, не меньшей, чем сумма величин смятия от нагрузки и износа этого слоя за нормативный срок службы сооружения.The closest in technical essence and technical result is the arrangement of the support part (RF patent No. 2164271, IPC class E01D 19/04, publication date 20.03.2001), including the vertical load transmitting from the structure to the support with close contact, the ball segment, the upper and lower base plates, interacting with the ability to provide the required coefficient of friction of the rotary and horizontal reciprocating, within the specified limits and directions, movements of the structure relative to the support using limiters and interacting with the counter spherical and flat surfaces of the sliding layers, of which one in each pair is made of metal, and the other with polytetrafluoroethylene and nests with plastic lubricant, while the spherical segment and base plates are arranged with the sliding layers with counter spherical surfaces above the sliding layers with mating flat surfaces, and in the contacting pair of slip layers, at least one, in particular with polytetrafluoroethylene, is sprayed up to t the coating thickness required from the operating conditions, for example, not less than the sum of the values of crushing from the load and wear of this layer over the standard service life of the structure.

Недостатком данного устройства является применение в качестве слоя скольжения политетрафторэтилена, так как фторопласт обладает ползучестью, высокими деформациями под действием нагрузок сжатия, относительно низкой твердостью и износостойкостью, что снижает эксплуатационные характеристики, в том числе допустимые напряжения сжатия в парах скольжения опорных частей. Это связано с тем, что конструкция опорной части с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями передает горизонтальные нагрузки на опору через сферическую пару скольжения, что приводит к эксцентриситету воздействия нагрузок и требует повышенной прочности на сжатие и повышенных характеристик ползучести. Недостатком данного устройства является также то, что при длительной эксплуатации из-за ползучести, повышенных деформаций под нагрузкой и низкой износостойкости ПТФЭ, могут возникнуть недопустимые перемещения элементов конструкции опорной части относительно друг друга, что потребует ее замены.The disadvantage of this device is the use of polytetrafluoroethylene as a slip layer, since fluoroplastic has creep, high deformations under the action of compression loads, relatively low hardness and wear resistance, which reduces operational characteristics, including the allowable compression stresses in the sliding pairs of the supporting parts. This is due to the fact that the design of the support part with the location of the slip layers with counter spherical surfaces above the slip layers with counter flat surfaces transfers horizontal loads to the support through a spherical slip pair, which leads to an eccentricity of the load and requires increased compressive strength and increased creep characteristics . The disadvantage of this device is that during prolonged use due to creep, increased deformations under load and low wear resistance of PTFE, unacceptable movements of the structural elements of the supporting part relative to each other may occur, which will require its replacement.

Технической задачей данной полезной модели является повышение деформационных характеристик опорных частей и увеличение несущей способности слоев скольжения, в том числе для горизонтальных нагрузок, что приводит к повышению срока службы опорных частей.The technical task of this utility model is to increase the deformation characteristics of the support parts and increase the bearing capacity of the slip layers, including for horizontal loads, which leads to an increase in the service life of the support parts.

Достигается технический результат тем, что опорная часть моста содержит шаровой сегмент и опорные плиты, передающие нагрузку от сооружения на опору, при этом шаровой сегмент и опорные плиты размещены с расположением слоев скольжения с ответными сферическими поверхностями выше слоев скольжения с ответными плоскими поверхностями, а шаровой сегмент, верхняя и нижняя опорные плиты, взаимодействуют с возможностью обеспечения требуемого коэффициента трения поворотных и горизонтальных возвратно-поступательных в заданных пределах и направлениях перемещений пролетного строения относительно опоры при помощи ограничителей, выполненных в виде боковых скользящих планок, а также попарно контактирующих между собой ответными сферическими и плоскими поверхностями слоев скольжения, из которых в каждой паре, в том числе в паре - боковая скользящая планка-боковая поверхность короба, один из элементов пары скольжения выполнен металлическим, а другой выполнен с покрытием из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена.The technical result is achieved in that the supporting part of the bridge contains a spherical segment and base plates transferring the load from the structure to the support, while the spherical segment and base plates are arranged with sliding layers with counter spherical surfaces above the sliding layers with reciprocal flat surfaces, and the spherical segment , the upper and lower base plates interact with the ability to provide the required coefficient of friction of the rotary and horizontal reciprocating in the specified range and direction the movement of the span relative to the support using limiters made in the form of side sliding strips, as well as pairwise contacting each other with spherical and flat surfaces of the sliding layers, of which in each pair, including in the pair, is a side sliding bar-side surface of the box , one of the elements of the slip pair is made of metal, and the other is made with a coating of radiation-modified polytetrafluoroethylene.

Как показано различными исследованиями (С.А. Хатипов, Н.А. Артамонов «Создание нового антифрикционного и уплотнительного материала на основе радиационно-модифицированного политетрафторэтилена», Российский Химический Журнал. Том LII (2008) №3, стр. 89-97; Адамов А.А. «Экспериментальное исследование механического поведения композитов на основе фторопласта, работающих при больших давлениях в тонких слоях», Материалы VII Российской научно-технической конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» г.Екатеринбург, 2012 г., электронный ресурс ИМАШ УрО РАН), радиационно-модифицированный ПТФЭ обладает почти в 2 раза большей твердостью и сопоставимым коэффициентом трения по полированной или твердохромированной стали, что определяет более высокую износостойкость по сравнению с обычным политетрафторэтиленом. Кроме этого, радиационно-модифицированный ПТФЭ обладает практически линейным термоупругим поведением. При одноосном напряженном состоянии, модифицированный фторопласт также обладает существенно меньшими, полностью необратимыми компонентами деформации (ползучестью) по сравнению с обычным ПТФЭ.As shown by various studies (S. A. Khatipov, N. A. Artamonov, “Creating a New Anti-Friction and Sealing Material Based on Radiation-Modified Polytetrafluoroethylene”, Russian Chemical Journal. Volume LII (2008) No. 3, pp. 89-97; Adamov AA "An experimental study of the mechanical behavior of fluoroplastic composites operating at high pressures in thin layers", Materials of the VII Russian scientific and technical conference "Mechanics of microinhomogeneous materials and destruction" Yekaterinburg, 2012, electron first resource IMASH UB RAS), radiation-modified PTFE has almost 2 times greater hardness and comparable coefficient of friction on polished steel or tverdohromirovannoy that defines a higher wear resistance compared with conventional polytetrafluoroethylene. In addition, radiation-modified PTFE has an almost linear thermoelastic behavior. In the uniaxial stress state, the modified fluoroplastic also has significantly smaller, completely irreversible deformation components (creep) compared to conventional PTFE.

Данная полезная модель поясняется чертежом. На фиг. 1 изображена линейно-подвижная опорная часть с шаровым сегментом с расположением плоских слоев скольжения ниже слоев скольжения в сферическом шарнире. Верхняя плита 2 с шаровым стальным полированным сегментом из нержавеющей стали или с покрытием твердым хромом соединена неподвижно с пролетным строением моста 1. Сферическая часть верхней плиты 2 плотно контактирует с центральным сферическим углублением подвижной плиты 4, на которое по всей поверхности нанесено покрытие 5 из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена. В центральной части нижней плоской поверхности подвижной плиты 4, по всей ее поверхности, с небольшим отступом от краев, выполнена прямоугольная выемка, в которую установлен плоский лист скольжения 6 из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, повторяющий ее геометрические размеры. Плоский лист скольжения 6 контактирует своей наружной плоской поверхностью с внутренней поверхностью короба 7 из полированной нержавеющей стали 7, закрепленным по наружным боковым и донной наружной поверхностям с внутренними поверхностями прямоугольного углубления нижней неподвижной плиты 3. На двух боковых наружных поверхностях подвижной плиты 4, в центральной части, выполнены параллельные друг другу выемки, в которые жестко установлены скользящие планки 8, плотно контактирующие, с возможностью скольжения, с внутренней боковой поверхностью стенок короба 7 из нержавеющей полированной стали. Нижняя плита 3 неподвижно встроена в бетонную опору моста 9.This utility model is illustrated in the drawing. In FIG. 1 shows a linearly movable support part with a spherical segment with the arrangement of flat slip layers below the slip layers in a spherical hinge. The upper plate 2 with a spherical steel polished segment made of stainless steel or coated with hard chrome is fixedly connected to the span of the bridge 1. The spherical part of the upper plate 2 is in close contact with the central spherical recess of the movable plate 4, which is coated over the entire surface with 5 radiation modified polytetrafluoroethylene. In the central part of the lower flat surface of the movable plate 4, along its entire surface, with a slight indentation from the edges, a rectangular recess is made in which a flat slip sheet 6 of radiation-modified polytetrafluoroethylene is installed, repeating its geometric dimensions. The flat slide sheet 6 contacts its outer flat surface with the inner surface of the box 7 made of polished stainless steel 7, fixed on the outer side and bottom outer surfaces with the inner surfaces of the rectangular recesses of the lower fixed plate 3. On the two side outer surfaces of the movable plate 4, in the Central part , recesses are made parallel to each other, in which the sliding strips 8 are rigidly mounted, tightly contacting, with the possibility of sliding, with the inner side on top awn walls of polished stainless steel box 7. The bottom plate 3 is fixedly mounted in the concrete support of the bridge 9.

Опорная часть моста работает следующим образом:The supporting part of the bridge works as follows:

Вертикальная сила P от пролетного строения 1 через верхнюю плиту 2 и ее сферический сегмент через плотный контакт передается на покрытие 5 из радиационно-модифицированного ПТФЭ. Возникающие напряжения стесненного сжатия в покрытии 5, в том числе при наличии горизонтальной силы N, а также при повороте пролетного строения на сферическом шарнире, обеспечивают допустимые деформации в упругой области, благодаря характеристикам покрытия.The vertical force P from the span 1 through the upper plate 2 and its spherical segment through tight contact is transmitted to the coating 5 from radiation-modified PTFE. The resulting constrained compression stresses in the coating 5, including in the presence of a horizontal force N, as well as when the span is rotated on a spherical joint, provide acceptable deformations in the elastic region due to the characteristics of the coating.

Горизонтальные перемещения пролетного строения осуществляются за счет передвижения подвижной плиты 4 путем скольжения плоского листа 6 по внутренней поверхности днища короба 7 и скользящих планок 8 по внутренней боковой поверхности короба 7, изготовленного из нержавеющей полированной стали. Боковые нагрузки от горизонтальных сил N воспринимаются как плоским листом скольжения 6, так и скользящими планками 8, выполненными из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена, которые обеспечивают допустимые деформации конструкции в упругой области, благодаря характеристикам материала покрытия.The horizontal movement of the span is carried out by moving the movable plate 4 by sliding a flat sheet 6 on the inner surface of the bottom of the duct 7 and sliding strips 8 on the inner side surface of the duct 7, made of polished stainless steel. Lateral loads from horizontal forces N are perceived by both a flat slip sheet 6 and sliding strips 8 made of radiation-modified polytetrafluoroethylene, which provide permissible structural deformations in the elastic region, due to the characteristics of the coating material.

Использование радиационно-модифицированного ПТФЭ в парах скольжения опорных частей с расположением сферических пар скольжения выше плоских поверхностей скольжения обеспечивает не только высокие допустимые напряжения сжатия при воздействии вертикальных сил, но и возможность восприятия сферической парой скольжения существенно больших горизонтальных сил по сравнению с обычным ПТФЭ, что позволяет уменьшить размеры опорных частей и существенно увеличить срок службы пар скольжения за счет повышенной износостойкости радиационно-модифицированного ПТФЭ.The use of radiation-modified PTFE in the slip pairs of the support parts with the spherical slip pairs located above the flat slip surfaces provides not only high allowable compressive stresses when exposed to vertical forces, but also the possibility of perception by the spherical slip pair of substantially greater horizontal forces compared to conventional PTFE, which allows reduce the size of the supporting parts and significantly increase the service life of the slip pairs due to the increased wear resistance of the radiation PTFE-skilled.

Claims

The supporting part of the bridge, containing the spherical segment and base plates, transferring the load from the structure to the support, while the spherical segment and base plates are arranged relative to each other with the arrangement of sliding layers with counter spherical surfaces above the sliding layers with reciprocal flat surfaces, and the ball segment, the upper and lower base plates interact with the ability to provide the required coefficient of friction of the rotary and horizontal reciprocating in the specified limits and directions moved of the span relative to the support with the help of limiters made in the form of side sliding strips, as well as pairwise contacting each other with spherical and flat surfaces of the sliding layers, characterized in that in each sliding pair, including the pair "side sliding bar - the side surface of the box "one of the elements of the slip pair is made of metal, and the other is made with a coating of radiation-modified polytetrafluoroethylene.