EA014461B1

EA014461B1 - Мост и способ изготовления этого моста

Info

Publication number: EA014461B1
Application number: EA200970033A
Authority: EA
Inventors: Энсио Йоханнес Миеттинен
Original assignee: Энсио Йоханнес Миеттинен
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2010-12-30
Also published as: CA2654275A1; US20100139016A1; JP2009541615A; AU2006344993B2; KR101311924B1; US8214957B2; PL2029812T3; EP2029812A1; CN101473091B; CN101473091A; KR20090033230A; AU2006344993A1; CA2654275C; EP2029812A4; WO2007147925A1; EA200970033A1; EP2029812B1; JP4633852B2

Abstract

Мост конструируется из одной внутренней трубы (2) и наружной трубы (1), окружающей внутреннюю трубу (2). Внутренняя и наружная трубы (1, 2) присоединяются друг к другу с помощью соединительных трубопроводов (3-13), привариваемых к наружной поверхности внутренней трубы (2) и к внутренней поверхности наружной трубы (1), так что внутренняя труба (2) и наружная труба (1) соединяются посредством указанных соединительных трубопроводов (3-13), вследствие чего формируется жесткая составная конструкция. Трубы и трубопроводы предпочтительно привариваются друг к другу с помощью лазера предпочтительно непрерывным швом.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления сверхлегкого стального моста с целью образования перехода (переправы) для материалов, линий электропередачи и линий связи, а также, помимо прочего, и людей.

Изобретение относится также к мосту, который изготавливается таким способом.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время пешеходные мосты, мосты для трубопроводов и мосты для конвейера включают в себя опорную раму и стенки, настил и покрытие, которые ограждают раму. Трубы, пешеходные дорожки, кабели и т.п. располагаются внутри моста и требуют дополнительных опорных конструкций, которые используются для их крепления к раме моста. Таким образом, рама должна удерживать весь вес ограждающих конструкций и рабочих элементов, а также их опорных конструкций, вследствие чего приходится создавать очень прочную и тяжелую опорную раму. Помимо этого, тяжелая конструкция требует опирания на грунт или на строительные конструкции с малыми пролетами. Такая тяжелая конструкция требует длительного срока строительства и является дорогостоящей из-за необходимости выполнения большого объема работ по строительным материалам. Поперечное сечение мостов обычно является квадратным, поскольку такой мост проще всего сконструировать. Это обстоятельство приводит к наличию больших поверхностей, подверженных ветровой нагрузке, и к большим нагрузкам на мост вследствие воздействия ветра. В заснеженных районах снег, который накапливается на плоском покрытии моста, приводит к увеличению напряжений, и зимой может потребоваться удаление снега. Мост требует большой площади (пространства) на грунте или на настиле из-за тяжелых опорных стоек, для которых обычно используются А-образные опоры. Из-за наличия опор эта площадь не может быть эффективно использована для других целей. В целом, существующие мостовые конструкции являются очень тяжелыми, большими и дорогостоящими, и высока стоимость сопутствующих материалов.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением мост конструируется из одной внутренней трубы и по меньшей мере из одной наружной трубы, окружающей внутреннюю трубу, причем внутренняя труба и наружная труба присоединяются друг к другу с помощью по меньшей мере одного соединительного трубопровода, привариваемого к наружной поверхности внутренней трубы и к внутренней поверхности наружной трубы, так что внутренняя труба и наружная труба соединяются друг с другом посредством указанного соединительного трубопровода, вследствие чего образуется жесткая составная конструкция.

В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения трубы и трубопроводы привариваются друг к другу посредством лазерной сварки предпочтительно с использованием непрерывного шва. Пространство между внутренней и наружной трубами предпочтительно содержит несколько соединительных трубопроводов, привариваемых к внутренней и наружной трубам, так что образуется очень прочная конструкция типа напряженной несущей обшивки. Материалом моста предпочтительно является нержавеющая или кислотоупорная сталь, вследствие чего мост устойчив к напряжениям, обусловленным воздействиями погоды и окружающей среды. Поперечное сечение труб предпочтительно овальное.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения мост сваривается с использованием непрерывных швов таким образом, что образуется не пропускающее жидкость и газонепроницаемое пространство.

Другие задачи и отличительные признаки изобретения станут более понятными из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого совместно с прилагаемыми чертежами. Однако следует понимать, что чертежи предназначены исключительно для целей иллюстрации, а не в качестве определения рамок изобретения. Для этой цели следует обращаться к прилагаемым пунктам формулы изобретения.

Изобретение может использоваться для транспортировки жидких, газообразных и твердых материалов или в качестве пропускного моста для неинтенсивного движения. Мост, поверхность которого является замкнутой и непрерывной, имеет приятный внешний вид. Благодаря введению между трубами моста тонкостенных трубопроводов инженерных коммуникаций, используемых для транспортировки жидкости, газов или пара, или функционирующих в качестве пневмопроводов для частиц твердого вещества, удается получить сверхлегкую, но чрезвычайно жесткую конструкцию. Идея заключается в том, чтобы использовать трубопроводы инженерных коммуникаций в качестве конструктивных элементов вместо того, чтобы нести их вес, используя отдельную опорную конструкцию. Вес нетто моста, т.е. вес подлежащего транспортировке материала по отношению к полному весу, т. е. к весу моста вместе с подлежащим транспортировке материалом, оказывается исключительно благоприятным. Устойчивость и жесткость также обеспечивают возможность использования больших пролетов между опорами моста, что уменьшает занимаемую площадь опоры моста на грунте или настиле, а также количество необходимых строительных материалов. Благодаря сочетанию широких пролетов и сверхлегкой конструкции особенно большую экономию можно получить в отношении использования строительных материалов.

Поскольку предпочтительный вариант осуществления изобретения, естественно, предполагает непроницаемость для жидкости и газа, то мост можно располагать так, что он плавает на воде, или находится ниже поверхности воды. Мост может быть быстро переброшен через загрязненные или вредные пространства, поскольку внутренняя часть моста загерметизирована от попадания загрязнений. Конст

- 1 014461 рукция без какой-либо дополнительной герметизации способна выдерживать избыточное или пониженное давление. Это полезно для герметизации от пыли, газа и т.п. внутри или снаружи моста. Такая же конструкция может использоваться и в качестве туннеля для трубопроводов или для других туннельных сооружений под земной поверхностью, где данная конструкция обычно способна нести нагрузки, создаваемые весом земли, без каких-либо дополнительных опорных конструкций.

Несущие опоры моста могут конструироваться в соответствии с тем же принципом, с использованием по меньшей мере двух труб обшивки и примыкающих трубопроводов. Такая конструкция является жесткой и устойчивой, благодаря чему можно вместо А-образной опоры и подобных ей конструкций использовать только одну опору. Это позволяет оставлять свободной для использования гораздо большую площадь под мостом, нежели чем при использовании А-образных опор и т.п. Опора может использоваться для прокладки трубопроводов инженерных коммуникаций так же, как и мостовая конструкция, а в пределах внутренней трубы опоры можно поместить аварийный выход, лестницу или даже лифт. Это позволяет использовать имеющееся пространство более эффективно, а конструкция такой опоры является значительно более простой, нежели чем конструкция А-образной опоры.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения поперечное сечение моста является овальным. Это позволяет варьировать расстояние между внутренней трубой и наружной трубой таким образом, что между трубами можно поместить трубопроводы различных диаметров. Помимо этого, такое поперечное сечение является очень полезным с точки зрения жесткости конструкции. Поскольку наружная обшивка моста плоских поверхностей не имеет, то его сопротивление воздействию ветра невелико, и вихревые потоки, вызывающие колебания, остаются небольшими. Благодаря криволинейной и гладкой поверхности покрытия, снег на мосту накапливаться не будет, и удалять его не потребуется. Это имеет значение с точки зрения затрат, необходимых на техническое обслуживание моста. Небольшие ветровые и снеговые нагрузки уменьшают также и нагрузку, которая передается на опоры, поэтому опоры можно изготавливать более легкими. Благодаря гладкой и ровной наружной поверхности, изготовленной из устойчивого к погодному воздействию материала, мост можно содержать в чистоте путем просто мытья водой и, возможно, моющими средствами. При желании, очистка моста может производиться автоматически.

Мост можно легко обеспечить нагреванием и охлаждением просто путем добавления в конструкцию необходимых трубопроводов. Теплоизоляцию можно предусмотреть путем создания разрежения между по меньшей мере двумя трубами обшивки моста, или в это же пространство может быть впрыскиванием подана изолирующая пена или любой другой традиционный изолирующий материал. Необходимо отметить, что конструкция, обеспечивающая внутри труб замкнутое пространство, уже функционирует как теплоизоляция, даже несмотря на то, что используемый в ней стальной материал обеспечивает теплопередачу вследствие теплопроводности.

Перечень чертежей

Фиг. 1 изображает мост в соответствии с настоящим изобретением в виде моста для трубопроводов.

Фиг. 2 - второй мост в соответствии с настоящим изобретением в виде пешеходного моста.

Фиг. 3 - третий мост в соответствии с настоящим изобретением в виде моста для конвейера.

Фиг. 4 - вариант осуществления опоры моста согласно настоящему изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Фиг. 1 изображает мост для трубопроводов, который содержит овальную наружную трубу 1 обшивки и круглую внутреннюю трубу 2. Таким образом, расстояние между наружной трубой 1 и внутренней трубой 2 больше на вершинах овала, нежели чем на его сторонах. Это позволяет размещать трубопроводы различных диаметров в пространстве между внутренней и наружной трубами. В верхней части моста для трубопроводов, где расстояние между внутренней и наружной трубами самое большое, помещается объединенный газопровод 4, имеющий большой диаметр. Пространство между трубами 1, 2 уменьшается в направлении средней точки овала наружной трубы 1. Соответственно этому одновременно уменьшается и диаметр трубопроводов, размещаемых в данном пространстве. В этом варианте осуществления трубопроводы включают жидкостные трубопроводы 3, воздухопроводы 5, пневматическую передаточную линию 6, канал 11 для кабелей автоматизации, канал 12 для электрических кабелей и трубопровод 9 для удаления конденсированной воды и, наконец, интегрированные технологические трубопроводы 17. Помимо этого, между внутренней и наружной трубами формируется пространство 13 для технического обслуживания или входная/выходная дверь. Пространство внутри внутренней трубы 2 разделяется главной опорной балкой 14, на которой установлена теплоизолированная горячая труба 15. Под главной опорной балкой имеется пространство для различных отдельных трубопроводов 16.

Трубопроводы, показанные в варианте осуществления по фиг. 1, представляют собой только примеры того, какие трубопроводы инженерных коммуникаций могут быть установлены внутри мостовой конструкции. Несущая конструкция состоит в основном из внутренней и наружной обшивок и находящихся между ними трубопроводов. Эти трубопроводы и трубы образуют конструкцию типа напряженной несущей обшивки (работающей обшивки), которая является очень жесткой и может воспринимать большие нагрузки в сравнении с толщиной используемых материалов. Толщина труб 1, 2 обшивки может быть предпочтительно 0,5-2 мм, но может использоваться даже толщина вплоть до 4 мм. Рекомендуется

- 2 014461 выбирать такую толщину материала, которая легко доступна от производителей материалов в качестве стандартной толщины. Это способствует поддержанию расходов на конструкцию на низком уровне. Трубопроводы инженерных коммуникаций внутри моста должны иметь размеры, соответствующие требованиям своего изначального использования. Однако их прочность обычно более чем достаточна для использования в качестве конструктивного элемента моста, когда мост выполняется в соответствии с изобретением. Когда элементы моста комбинируются так, как это здесь показано, то комбинированная прочность конструкции становится значительно больше, нежели жесткость и прочность каждого элемента, просто сложенные вместе.

Фиг. 2 изображает пешеходный мост, который имеет овальное поперечное сечение как для внутренней, так и для наружной трубы 1, 2. Таким образом, расстояние между обшивками по всему периметру труб одинаковое. В этом примере между трубами размещаются спринклерный трубопровод 9, трубопровод светового кабеля, имеющий световые отверстия, открывающиеся во внутреннее пространство внутренней трубы 2, оконный элемент 18, коллекторные трубопроводы 8 для туннеля и трубопроводы для кабелей автоматизации и электрических кабелей. На вершинах овала имеются канал 19 для приточного воздуха и канал 20 для выпускаемого воздуха. Диаметр трубопроводов, образующих эти каналы 19, 20 больше, нежели чем расстояние между внутренней и наружной трубами, вследствие чего они выходят во внутреннюю часть внутренней трубы, а внутренняя труба прикреплена к трубопроводам 19, 20. В этом варианте осуществления внутренняя труба изготавливается из двух секций листового металла, которые обрабатываются с целью придания искривленной выпуклой формы и привариваются к воздухопроводам 19, 20. Пешеходный мостик 21 выполняется внутри внутренней трубы.

Мост для конвейера, соответствующий фиг. 3, опять-таки использует комбинацию овальной наружной трубы 1 и круглой внутренней трубы 2. Самые большие трубопроводы, т.е. трубопровод 22 пылеудаления и трубопровод 23 теплоснабжения, проходят по бокам моста, там, где имеется самое большое расстояние между трубами обшивки. В дополнение к ним, между трубами обшивки проходят коллекторный трубопровод для моста, спринклерный трубопровод 9, трубопровод 10 светового кабеля и трубопроводы 11, 12 для прокладки кабелей автоматизации и электрических кабелей. Пространство внутри внутренней трубы разделяется разделительной перегородкой 24, по одну сторону от которой находится пешеходный мостик, а по другую сторону - ленточный конвейер. Конвейер данного варианта осуществления или любого другого варианта осуществления изобретения может быть любого желаемого типа, например, это может быть ленточный конвейер, цепной конвейер, скребковый конвейер, пневматический конвейер или транспортер.

Поскольку мосты, используемые в промышленности и других областях, во многих случаях бывают довольно длинными, то их длина в зависимости от температуры может существенно изменяться. Для компенсации изменения длины могут использоваться сильфонные конструкции. Обычно применяемые и хорошо известные типы сильфонов могут использоваться и применительно к данному изобретению. Пересечения или ответвления могут быть Т-образными, Х-образными или иметь любой другой вид. Один из возможных способов формирования точки пересечения заключается в том, чтобы использовать шарообразный элемент пересечения, который может быть выполнен в виде конструкции с напряженной несущей обшивкой, аналогичной конструкции изобретения. Поскольку мост обычно изготавливается из сегментов, имеющих определенную длину, то их приходится соединять. Это может быть выполнено либо с помощью сильфонов, либо с использованием соединительных фланцев, прикрепляемых к концам мостовых сегментов.

Фиг. 4 изображает один из вариантов осуществления опоры, которая может использоваться для поддержания моста по данному изобретению. В принципе, опора в конструктивном отношении аналогична мостовому сегменту и отличается только тем, что она располагается в вертикальном положении. Опора из фиг. 4 содержит комбинацию круглой внутренней трубы 2 и овальной наружной трубы 1. Трубопроводы инженерных коммуникаций, помещенные внутри опоры между внутренней и наружной трубами, включают главным образом те же трубопроводы, которые используются в мосту. Количество и вид трубопроводов определяются, естественно, областью применения моста и опорой. Трубопроводы инженерных коммуникаций включают в себя трубопроводы 11, 12 для кабелей автоматизации и электрических кабелей, коллекторные трубопроводы 8, трубопроводы 9 для спринклерной воды и трубопроводы 28 воды для тушения пожара, трубопроводы 27 для отопительного воздуха, трубопроводы 22 для пылеудаления и вентиляции 29 шахты 30 опоры. Шахта опоры образуется внутренним пространством внутренней трубы 2 и может быть снабжена лестничными ступеньками или лифтом для входа на мост и выхода из моста, который опирается на эту опору. При необходимости, опоре может быть придана дополнительная жесткость при помощи реброобразных элементов 26 жесткости.

Для наружных и внутренних труб овальные и круглые поперечные сечения являются предпочтительными. В принципе, эти трубы могут быть изготовлены с угловым поперечным сечением, таким как четырехугольное, пятиугольное, шестиугольное и т.д. Однако угловые кромки создают в этих формах точки напряжения, а прямые плоские поверхности более чувствительны к выпучиванию, нежели чем криволинейные поверхности. Следовательно, эти формы не обязательно обеспечивают ту же прочность при той же толщине материала в сравнении с непрерывно криволинейными формами, такими как овал и

- 3 014461 круг. Кроме того, на эти формы сильнее воздействуют ветровая и снеговая нагрузки. Один из предпочтительных вариантов осуществления может заключаться в создании поперечного сечения частично овального и частично круглого, например, таким образом, чтобы верхняя часть трубы была овально искривленной, а нижняя часть - круглой.

Мост или опора изготавливаются следующим образом.

Сначала формируется внутренняя труба 1. Это может быть сделано путем искривления плоского листа металла до желаемой кривизны и сваривания краев. Поскольку лазерная сварка используется в последующих стадиях изготовления, то разумно использовать лазерную сварку и на данном шаге. Однако при желании здесь можно использовать и любой другой способ сварки. Диаметр или габариты трубы овальной формы в мостовой конструкции могут быть довольно большими, вследствие чего может оказаться целесообразным изготавливать трубу из нескольких сегментов, которые свариваются вместе. На втором этапе изготовления трубопроводы инженерных коммуникаций привариваются к наружной поверхности внутренней трубы с помощью лазерной сварки. Здесь лазерная сварка используется потому, что она позволяет формировать шов между металлическими листами в том случае, когда сварка выполняется через один из листов. Здесь сварка выполняется с внутренней стороны внутренней трубы. В лазерной сварке предпочтительно использовать непрерывный шов. При этом обеспечивается шов, который является непроницаемым для жидкости и газа, вследствие чего вся конструкция становится герметичной. Когда на внутренней трубе приварено желаемое количество трубопроводов инженерных коммуникаций, то может быть изготовлена вторая (наружная) труба 1 из металлического листа или листов и сварена над трубопроводами инженерных коммуникаций. Наружная труба приваривается с наружной стороны обшивки наружной трубы к трубопроводам инженерных коммуникаций. И в этом случае используется лазерная сварка, а также непрерывный шов. Можно использовать и прерывистый шов, если это нужно по какой-либо причине, но в лазерной сварке это не обеспечивает никакой экономии энергии или материала. Наружную трубу тоже предпочтительно изготавливать из сегментов, которые могут устанавливаться на трубопроводах инженерных коммуникаций один за другим, а края могут герметизироваться сваркой, когда сегменты будут находиться на своем месте. Само собой разумеется, что вполне возможно отдельно изготовить наружную трубу и пропустить трубу над трубопроводами инженерных коммуникаций в продольном направлении. Если габариты внутренней трубы невелики, то ее можно изготовить из готовой стальной трубы, имеющей достаточно большой диаметр. Обычно такие трубы являются сварными, поэтому и в этом случае на внутренней трубе создается по меньшей мере один шов.

Отличительной особенностью изготовления является приваривание труб к трубопроводам инженерных коммуникаций посредством лазерной сварки сначала с внутренней стороны внутренней трубы, а затем с наружной стороны наружной трубы. Шов предпочтительно является непрерывным.

Вышеуказанные примеры конструкции и описание изготовления показывают только элементы, имеющие две трубы или два ядра сердцевины обшивки. Вполне возможно применение трех, четырех или даже большего количества коаксиальных труб для изготовления многоядерной мостовой конструкции. Например, может быть добавлена третья труба для того, чтобы образовать тепловую изоляцию над мостом, при этом изоляция обеспечивается между средней и наружной трубой.

Таким образом, несмотря на то, что фундаментальные новые признаки изобретения были показаны, описаны и отмечены применительно к его предпочтительному варианту, следует понимать, что без отклонения от сути изобретения специалистами в данной области техники могут быть сделаны различные опущения, замены и изменения в форме и деталях описания. Например, однозначно предполагается, что все комбинации тех элементов и/или шагов способа, которые, по существу, приводят к одинаковым результатам, входят в объем изобретения. Замены элементов одного описанного варианта осуществления элементами другого также в полной мере предполагаются и рассматриваются. Следует также иметь в виду, что чертежи необязательно выполнены в масштабе, а являются по своей природе только принципиальными схемами. Таким образом, ограничения на изобретения налагаются только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления моста, содержащий следующие шаги:

обеспечивают первую трубу (2), имеющую первое поперечное сечение и первые габариты поперечного сечения;

обеспечивают по меньшей мере один трубопровод (3-13) инженерных коммуникаций и обеспечивают вторую трубу (1), имеющую поперечное сечение и габариты, которые превосходят первое поперечное сечение и первые габариты, отличающийся тем, что приваривают с использованием лазера по меньшей мере один трубопровод (3-13) инженерных коммуникаций в продольном направлении на наружной поверхности первой трубы (2), выполняя сварку с внутренней стороны первой трубы (2); и приваривают с использованием лазера вторую трубу (1) по меньшей мере на одном трубопроводе

- 4 014461 (3-13) инженерных коммуникаций, выполняя сварку с наружной стороны второй трубы (1).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют сварку с использованием непрерывного шва.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что формируют по меньшей мере одну из труб (1, 2) путем работы по меньшей мере с одним сегментом листового металла и сваривания вместе краев листа с целью формирования трубы.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что формируют по меньшей мере одну трубу из нескольких сегментов листового металла.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что изготавливают по меньшей мере одну трубу, которая имеет непрерывно криволинейное поперечное сечение типа овала или круга.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что изготавливают по меньшей мере одну трубу, которая имеет овальное поперечное сечение и по меньшей мере одну трубу, которая имеет круглое поперечное сечение.
7. Мост, имеющий, по существу, замкнутую конструкцию, содержащий внутреннюю трубу (2), имеющую первые поперечное сечение и габариты поперечного сечения, по меньшей мере одну наружную трубу (1), имеющую вторые поперечное сечение и габариты и окружающую внутреннюю трубу, и по меньшей мере один трубопровод (3-13) инженерных коммуникаций (3-13), при этом по меньшей мере одна из указанных труб (1, 2) сформирована из листового металла и содержит шов, который соединяет по меньшей мере два края листового металла, отличающийся тем, что внутренняя и наружная трубы (1, 2) присоединены друг к другу с помощью по меньшей мере одного трубопровода инженерных коммуникаций, приваренного к наружной поверхности внутренней трубы и к внутренней поверхности наружной трубы таким образом, что внутренняя труба и наружная труба соединены друг с другом посредством указанного трубопровода инженерных коммуникаций, вследствие чего образована жесткая составная конструкция.
8. Мост по п.7, отличающийся тем, что по меньшей мере один трубопровод (3-13) инженерных коммуникаций приварен к наружной поверхности внутренней трубы (2) с помощью лазерной сварки, проводимой с внутренней стороны внутренней трубы (2), и к внутренней поверхности наружной трубы (1) с помощью лазерной сварки, проводимой с наружной стороны наружной трубы (1).
9. Мост по п.7 или 8, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из труб имеет непрерывно криволинейное поперечное сечение типа овала или круга.
10. Мост по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из указанных труб (1) имеет овальное поперечное сечение и одна из указанных труб (2) имеет круглое поперечное сечение, при этом по меньшей мере два трубопровода (4, 3) инженерных коммуникаций, имеющие различный диаметр, размещены в пространстве между трубами (1, 2).
11. Мост по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что по меньшей мере трубы изготовлены из нержавеющей или кислотоупорной стали.
12. Мост по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что по меньшей мере одна труба выполнена из нескольких сегментов листового металла.
13. Мост по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одну опору, имеющую конструкцию, аналогичную конструкции моста, и содержащую по меньшей мере одну внутреннюю трубу и одну наружную трубу, которые соединены друг с другом посредством по меньшей мере одного трубопровода инженерных коммуникаций.