Перекрытие противовесных колодцев

Проезд транспорта в пределах хвостовой части происходит по перекрытию противовесных колодцев, которое выполняется либо в виде железобетонной плиты, опирающейся на металлические или железобетонные балки, передающие всю нагрузку на стенки опоры, либо как самостоятельная рамная конструкция из металла или железобетона. В значительной степени конструкция перекрытия зависит от ширины разводного пролетного строения, количества главных балок, типа стыка проезжей части.

Наиболее простая конструкция перекрытия – при стыке проезжей части позади оси вращения (рис. 3.18, а). В этом случае плита перекрытия 1 поддерживается поперечными балками 2, опирающимися на боковые стенки 8 опоры разводного пролета (рис. 3.18, б). Помимо несущих поперечных, могут быть установлены дополнительные продольные балки 3, образуя вместе с поперечными балочный ростверк. Одна из поперечных балок может быть усилена и на ней установлена отрицательная опорная часть 4.

Установка поперечных балок требует соответствующего уменьшения высоты хвостовой части крыла, особенно в широких мостах, а также в случае установки на одной из балок отрицательной опорной части.

При нескольких главных балках и раздельных противовесных колодцах для уменьшения высоты балок перекрытия их можно дополнительно опереть на стойки 9, установленные на стенке 10, разделяющей противовесные колодцы (рис. 3.18, в)

Рис. 3.18. Перекрытие противовесного колодца при стыке проезжей части позади оси вращения

а – схема установки балок перекрытия; б – конструкция перекрытия при двух главных балках разводного пролетного строения; в – то же, при четырех главных балках и двух противовесных блоках

1 – плита перекрытия; 2 – поперечные балки; 3 – продольные балки; 4 – отрицательная опорная часть; 5 – противовес; 6 – ось вращения; 7 – противовесный колодец; 8 – боковая стенка опоры разводного пролета; 9 – стойка перекрытия; 10 – разделительная стенка противовесных колодцев

 

При стыке проезжей части впереди оси вращения плита перекрытия 3 поддерживается продольными балками 1, опирающимися на стойки 8, установленные на передней стенке опоры разводного пролета (рис. 3.19). Так как продольные балки располагаются параллельно главным, высота продольных балок не определяет высоту балок хвостовой части и может назначаться необходимой величины. На продольные балки могут опираться балки поперечные 2.

Противовесный колодец может перекрываться независимой конструкцией, представляющей из себя, как правило, металлическую или железобетонную рамную систему, опирающуюся на стенки противовесного колодца (рис. 3.20).

Рис. 3.19. Перекрытие противовесного колодца при стыке проезжей части впереди оси вращения

1 – продольные балки перекрытия; 2 – поперечные балки перекрытия; 3 – плита перекрытия;

4 – плита проезжей части на крыле; 5 – противовес; 6 – противовесный колодец; 7 – ось вращения; 8 – стойки перекрытия; 9 – главная балка крыла

 

Рис. 3.20. Перекрытие противовесного колодца отдельной рамной конструкцией

1 – пролетное строение смежного неразводного пролета; 2 – стойка рамы перекрытия противовесного колодца; 3 – продольная балка перекрытия; 4 – плита перекрытия;

5 – ось вращения; 6 – противовес; 7 – противовесный колодец; 8 – поперечная балка перекрытия;

9 – стенка между противовесными колодцами

 

Возможен вынос противовеса в смежный с разводным неразводной пролет и расположение его между главными балками стационарного пролетного строения, перекрывающего смежный пролет (см. рис. 3.1, б). Противовесный колодец в этом случае перекрывается проезжей частью неразводного пролетного строения. Такое решение позволяет значительно уменьшить толщину опоры разводного пролета, ликвидировать противовесный колодец, сделав наклонной заднюю грань опоры разводного пролета. Вместе с тем, это может привести к усложнению конструкцию неразводного пролетного строения.

Оси вращения

При устройстве осей вращения необходимо обеспечить максимально четкое распределение нагрузки между подшипниками, на которые опираются оси вращения, при минимальном расходе металла.

Наиболее простое решение имеет место при двух главных балках (рис. 3.21, а). В этом случае возможно устройство единой физической оси вращения 1 с опиранием подшипников на стойки 3, установленные на боковые стенки противовесного колодца 4. Ось может конструироваться в виде кованого, клепаного или сварного элемента (бруса) круглого или коробчатого поперечного сечения.

В процессе движения пролетного строения ось работает как балка на двух опорах, нагруженная силами D со стороны главных балок крыла.

При увеличении ширины моста при большом расстоянии между главными балками в оси возникают значительные усилия, деформации оси и главных балок пролетного строения в месте крепления оси становятся чрезмерными, условия работы подшипников существенно ухудшаются. Для устранения этого недостатка устраивают сквозную ось вращения, устанавливая в ее плоскости поперечные связи 5, причем сама ось служит верхним поясом решетки связей (рис. 3.21, б). Связи устанавливаются также и в горизонтальной плоскости между осью вращения и противовесом.

Рис. 3.21. Оси вращения в конструкциях с двумя главными балками

а – с единой физической осью вращения; б – с единой физической осью вращения при большом расстоянии между главными балками крыла; в – индивидуальное опирание каждой главной балки на отдельные оси вращения; г – схема установки внутренних стоек подшипников оси вращения;

д – опирание главных балок на оси вращения с использованием вспомогательных продольных

и поперечных балок

1 – ось вращения; 2 – главная балка; 3 – наружная стойка оси вращения; 4 – противовесный колодец; 5 – решетка поперечных связей у оси вращения; 6 – противовес; 7 – вспомогательная поперечная балка; 8 – вспомогательная продольная балка

 

Значительную экономию материала, упрощение конструкции и уменьшение деформаций всех элементов можно достигнуть, выполнив индивидуальное опирание каждой главной балки на два подшипника с установкой стоек по обеим сторонам стенки балки (рис. 3.21, в). Единая физическая ось в этом случае отсутствует и заменяется устройством парой полуосей у каждой главной балки. Наружные стойки подшипников осей вращения опираются на боковые стенки, а внутренние – на переднюю стенку или дно противовесного колодца, что создает препятствие свободному движению противовеса на последней стадии разводки.

Для обеспечения возможности поворота крыла на максимальный угол можно удлинить хвостовую часть, увеличив расстояние между осью вращения и противовесом, опереть внутренние стойки на консоли, закрепленные в передней стенке противовесного колодца, либо устроить в противовесе пазы, куда могли бы заходить внутренние стойки при повороте крыла (рис. 3.21, г). Недостатком первого из указанных решений является необходимость увеличения толщины опоры разводного пролета и углубления дна противовесного колодца, второго – высокие требования к конструкции консоли, чтобы условия опирания внутренних и наружных подшипников были близкими, третьего – сложность обеспечения проектного положения центра тяжести противовеса и усложнение его конструкции.

Еще одно решение – закрепление оси вращения с помощью вспомогательных балок (рис. 3.21, д). С этой целью между главными балками впереди и позади оси вращения устанавливают пару поперечных балок 7. К поперечным балкам рядом с главными балками прикрепляют пару вспомогательных продольных балок 8. Оси вращения закрепляются в стенках главных и вспомогательных балок. При этом требуются только два подшипника, устанавливаемые на стойках, размещенных на боковых стенках противовесного колодца.

При большом количестве главных балок (четыре и более) создание единой физической оси вращения с опиранием её только на два подшипника, установленных по бокам крайних главных балок, приводит к резкому возрастанию усилий в оси, усложнению ее конструкции и увеличению расхода металла. В многобалочных конструкциях можно выполнить опирание каждой пары главных балок так, как описано выше. Наибольшее распространение получил способ с индивидуальным опиранием каждой главной балки на свои полуоси вращения (рис. 3.22, а), хотя это решение требует для каждой главной балки использование двух подшипников и усложняет регулировочные работы в процессе строительства и во время эксплуатации.

Рис. 3.22. Устройство осей вращения в многобалочных мостах

а – с индивидуальным опиранием главных балок на отдельные оси вращения;

б – с опиранием на оси вращения только отдельных главных балок

1 – главная балка; 2 – ось вращения; 3 – отрицательная опорная часть; 4 – противовес;

5 – пролетное строение, перекрывающее смежный неразводной пролет; 6 –стойка опирания подшипников оси вращения; 7 – качающаяся стойка; 8 – упор; 9 – поперечная балка;

10 – балки крепления противовеса (противовесные балки); 11 – гидроцилиндры гидропривода механизма разводки

 

Некоторое сокращение объема регулировочных работ и уменьшение количества подшипников можно достигнуть, если выполнить опирание на физические оси вращения не всех, а лишь части главных балок. Нагрузка на них при разводке от главных балок, не имеющих осей вращения, передается с помощью поперечных балок. Такое решение использовано на мосту Александра Невского через реку Неву, построенному в 1960-1965 гг. по проекту ОАО «Трансмост».

Разводной пролет на мосту Александра Невского величиной 50 м в свету перекрыт двухкрылой раскрывающейся конструкцией. Противовесы вынесены в соседние неразводные пролеты и располагаются между главными балками неразводных пролетных строений, перекрывающих смежные пролеты (рис. 3.22, б). Каждое крыло включает четыре главные балки 1, расставленные по схеме 6+15+6 м (рис. 3.22, в). Между средними главными балками поставлены противовесные балки 10, на конце которых жестко закреплен противовес 4. Противовесные балки прикреплены к паре поперечных балок 9. Таком образом, каждое крыло уравновешивается в целом одним противовесным блоком.

В наведенном положении каждая главная балка опирается на качающиеся стойки 7, при этом оси вращения 2, имеющиеся только у средних главных балок, разгружены. В процессе движения крыло опирается на две оси вращения средних главных балок. Нагрузка с крайних главных балок передается на средние и далее на оси вращения через поперечные балки 9, загруженные усилиями от главных балок D₁, D₂, D₃, D₄ и противовесных балок N_п.

Опирание на оси вращения не всех, а только части главных балок позволяет уменьшить требуемое количество подшипников и уменьшить число точек регулирования в процессе монтажа и во время эксплуатации.

Оси вращения прикрепляют к стенкам главных балок таким образом, чтобы при монтаже была возможность выверки и регулировки их положения. Это достигается устройством в стенке балки 2 круглого отверстия для пропуска оси 8 с некоторым припуском (рис. 3.23). Непосредственно на ось насаживается трубчатая втулка 9. После регулировки высотного и планового положения ось фиксируется с помощью двух кольцевых диафрагм 4, устанавливаемых с обеих сторон стенки балки и привариваемых к трубчатой втулке и к стенке.

Так как в процессе движения пространственное положение крыла и направление опорной реакции меняются, стенка балки у оси вращения подкрепляется установкой радиальных ребер жесткости.

Рис. 3.23. Крепление оси вращения к главной балке

1 – верхний лист ортотропной плиты; 2 – стенка главной балки; 3 – радиальное ребро жесткости;

4 – кольцевая диафрагма; 5 – корпус подшипника; 6 – крышки; 7 – подшипник; 8 – ось вращения; 9 – трубчатая втулка; 10 – стойка подшипника оси вращения; 11 – нижний пояс главной балки;

12 – опора разводного пролета;

 

В качестве подшипников оси вращения в раскрывающихся мостах первоначально использовались подшипники скольжения, допускающие значительные нагрузки при сравнительно небольших размерах. Из-за особенностей работы разводных мостов, связанных с продолжительной работой в наведенном положении качественная смазка подшипников была затруднительна, что приводило к достаточно быстрому износу подшипников. Поэтому в настоящее время применяются самоустанавливающиеся роликовые двухрядные подшипники качения, способные воспринимать значительные нагрузки, допускающие небольшие деформации оси вращения.

При использовании подшипников качения проблема их качественной смазки сохраняется. Кроме того, подшипники качения обладают большими размерами и массой, чем подшипники скольжения при одинаковых нагрузочных характеристиках. Появление новых современных типов шаровых подшипников скольжения, не требующих смазки и технического обслуживания в процессе эксплуатации, создало предпосылки для использования их в последних проектировках раскрывающихся мостов.