PL224512B1

PL224512B1 - Method for construction of concrete bridges hanging structures and prefabricated concrete for the implementation of the construction of suspension bridges

Info

Publication number: PL224512B1
Application number: PL399288A
Authority: PL
Inventors: Bogusław Markocki
Original assignee: Bogusław Markocki
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL399288A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania betonowych pomostów konstrukcji wiszących obiektów inżynierskich oraz prefabrykowany element do wykonania betonowych pomostów konstrukcji wiszących, przeznaczonych do wznoszenia obiektów mostowych, jak mosty i kładki wiszące, mosty i kładki podwieszane, mosty i kładki wstęgowe, mosty i kładki tensegrity a także do konstruowania lekkich przykryć dachowych budowli z wypełnieniem betonowym.The subject of the invention is a method of making concrete platforms for suspension structures of engineering structures and a prefabricated element for the construction of concrete platforms for suspension structures, intended for the erection of bridge structures, such as bridges and suspended footbridges, bridges and ribbon footbridges, bridges and tensegrity footbridges, as well as for construction of lightweight roof coverings with concrete filling.

Znane z literatury technicznej, np. z publikacji Jiri Strasky „Stress ribbon and pedestrian bridges” („Konstrukcje wstęgowe i kładki dla pieszych”) i jawnego stosowania pomosty lub powłoki betonowe konstrukcji wiszących wykonywane są w ten sposób, że pomiędzy konstrukcjami oporowymi rozwiesza się liny nośne, na których montuje się segmenty betonowe. Segmenty betonowe wypos ażone są w otwory na kable nośne i oddzielnie na kable sprężające. Po zmontowaniu wszystkich segmentów, przeprowadza się kable sprężające przez rury osłonowe w segmentach betonowych, po czym wykonuję się naciąg kabli sprężających. Dzięki temu zabiegowi uzyskuje się ciągłą, monolityczną konstrukcję. Kable nośne nie biorą udziału w sprężaniu konstrukcji. Na końcu w zależności od tego, czy stosuje się kable z przyczepnością czy nie, iniektuje się przewody osłonowe kabli sprężających.Known from technical literature, e.g. from the publication of Jiri Strasky "Stress ribbon and pedestrian bridges" ("Ribbon structures and footbridges") and the open use of platforms or concrete coatings of hanging structures are made in such a way that ropes are hung between the retaining structures load bearing, on which the concrete segments are mounted. Concrete segments are equipped with openings for supporting cables and separately for stressing cables. After all the segments are assembled, the prestressing cables are led through the casing pipes in the concrete segments, and then the prestressing cables are tensioned. Thanks to this treatment, a continuous, monolithic structure is obtained. Load-bearing cables do not participate in stressing the structure. Finally, depending on whether or not bonded cables are used, the sheathing of the prestressing cables is injected.

Obecnie wyżej omówione konstrukcje wiszące, mimo wielu zalet, w Polsce są rzadko wykon ywane, głównie ze względu na bardzo złożone obliczenia oraz małe doświadczenie wykonawców w ich realizacji. Szczególne zalety konstrukcji wiszących, to szybka i bezkolizyjna budowa, w związku z tym rozwiązania takie powinny być wykorzystywane przez projektantów i wykonawców do wznoszenia kładek dla pieszych, oraz mostów i wiaduktów nad niedostępnymi przeprawami terenowymi lub kom unikacyjnymi np. doliny, kaniony czy przełęcze górskie, doliny rzeczne, czynne trasy drogowe i kolejowe. Konstrukcje tego typu można wznosić bez rusztowań szalunkowych, bez przerw w ruchu drogowym czy kolejowym.Currently, the above-mentioned hanging structures, despite many advantages, are rarely made in Poland, mainly due to the very complex calculations and little experience of contractors in their implementation. The special advantages of hanging structures are quick and collision-free construction, therefore such solutions should be used by designers and contractors to build footbridges, bridges and viaducts over inaccessible terrain or communication crossings, e.g. valleys, canyons or mountain passes, river valleys, active road and rail routes. Structures of this type can be erected without formwork scaffolding, without interruptions in road or rail traffic.

Z polskiego opisu patentowego nr 197020 znany jest sposób mocowania i urządzenie mocujące element przenoszący obciążenie na linę oraz most wiszący zawierający takie urządzenie. Elementy pomostu są podtrzymywane przez zespół wieszaków, zawieszonych na linie nośnej, do czego służy urządzenie mocujące.Polish patent specification no. 197020 discloses a method of fastening and a device for fastening a load-bearing element to the rope and a suspension bridge containing such a device. The elements of the platform are supported by a set of hangers, suspended on a carrier rope, for which a fastening device is used.

Z czeskiego opisu patentowego nr CZ276506 znany jest sposób wykonywania mostu wiszącego, który polega tym, że prefabrykaty pomostu są nanizane na kable montażowe, zawieszone na p ylonach a następnie prefabrykaty pomostu są mocowane - podwieszane do kabli nośnych.The Czech patent description No. CZ276506 describes a method of making a suspension bridge, which consists in strung on the assembly cables, suspended on pylons, and then the prefabricated elements of the platform are attached - suspended to the supporting cables.

W polskim opisie patentowym nr 187102 przedstawiono most wiszący, zawierający pomost wsparty na pracujących na rozciąganie podporach, którymi są pręty, liny lub łańcuchy łączące pomost z liną nośną zawieszoną pomiędzy wieżami - pylonami. Wynalazek ten rozwiązuje zagadnienie stabilizacji mostu, zabezpieczającej most przed uszkodzeniami na skutek wibracyjnej niestabilności pod obciążeniem spowodowanym ciągłym wiatrem.Polish patent specification No. 187102 describes a suspension bridge containing a platform supported on tensile supports, which are rods, ropes or chains connecting the platform with a lifting rope suspended between the towers - pylons. This invention solves the problem of bridge stabilization, protecting the bridge against damage due to vibrational instability under load caused by continuous wind.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu budowy konstrukcji wiszących z pomostem betonowym, która byłaby szybsza i tańsza w stosunku do już istniejących oraz prefabrykowanych elementów pomostu konstrukcji wiszących, umożliwiających szybki ich montaż oraz przesuwanie po linach nośnych w docelowe miejsce wbudowania.The aim of the invention is to develop a method of constructing hanging structures with a concrete deck, which would be faster and cheaper than the already existing and prefabricated elements of the platform of hanging structures, enabling their quick assembly and moving them along the lifting ropes to the target place of installation.

Zgodnie z wynalazkiem prefabrykowane elementy pomostu zawiesza się na linach nośnych, k orzystnie umieszczonych w rurowych osłonach, zamocowanych, co najmniej, do dwóch podpór. Elementy pomostu, wyposażone w zespół zawieszenia, przesuwa do miejsca ich wbudowania. Następnie do lin nośnych mocuje się szalunki do betonowania płyty pomostu i betonuje się płytę pomostu łącząc w monolityczną całość zespół elementów, stabilizując ich położenie na linach nośnych i pozostawiając między zespołem połączonych elementów a podporą co najmniej jedną przerwę. Po uzyskaniu przez beton wymaganej wytrzymałości konstrukcję pomostu spręża się w znany sposób, np. przy użyciu siłowników sprężających, a przerwę powiększoną w wyniku sprężania wypełnia się klinem kotwiącym, blokującym efekt sprężenia konstrukcji, a następnie, po usunięciu urządzenia sprężającego, betonuje się pomost w jednolitą całość.According to the invention, the prefabricated platform elements are suspended on lifting ropes, preferably arranged in tubular sheaths, attached to at least two supports. The platform elements, equipped with a suspension assembly, are moved to the place of their installation. Then, the formwork for concreting the platform slab is attached to the lifting ropes and the platform slab is concreted, connecting the set of elements into a monolithic whole, stabilizing their position on the lifting ropes and leaving at least one gap between the set of connected elements and the support. After the concrete has obtained the required strength, the deck structure is prestressed in a known manner, e.g. using prestressing cylinders, and the gap enlarged as a result of stressing is filled with an anchoring wedge, blocking the stressing effect of the structure, and then, after removing the prestressing device, the platform is concreted into a uniform whole.

Prefabrykowany element pomostu ma kształt prostokątnej płyty z wnękami wzdłuż bocznych krawędzi, w których, usytuowane są parami zespoły podwieszenia na linach nośnych. Każdy zespół jest wyposażony w ruchomy wałek, który służy do przesuwania elementu po linach nośnych. Wałek ten osadzony jest w gniazdach ścian bocznych wnęki a ponad to na wałku zawieszone są obejmy,The prefabricated platform element has the shape of a rectangular plate with recesses along the side edges, in which the suspension units on the lifting ropes are arranged in pairs. Each unit is equipped with a movable roller, which is used to move the element along the lifting ropes. This shaft is embedded in the sockets of the recess side walls and, moreover, clamps are hung on the shaft,

PL 224 512 B1 składające się z prętowych wieszaków i łączącej je poprzeczki. Wieszaki zamocowane są do płaskownika kotwiącego, trwale połączonego z elementem, który znajduje się na dnie wnęki.PL 224 512 B1 consisting of rod hangers and a crossbar connecting them. The hangers are attached to the anchoring bar, permanently connected to the element at the bottom of the recess.

Zalety ze stosowania wynalazku to oszczędność materiału, wynikająca ze zmniejszenia liczby lin i ograniczenie pracochłonności. Do tej pory konstrukcje tego typu były sprężane za pomocą dodatkowych kabli sprężających, umieszczanych w specjalnie do tego przewidzianych rurach osłonowych, które umieszczone były w pomoście betonowym (powłoce betonowej). Według niniejszego wynalazku sprężanie konstrukcji wykonuje się bez użycia kabli sprężających a jedynie na kablach nośnych.The advantages of using the invention are material savings resulting from the reduction of the number of ropes and labor consumption. Until now, structures of this type were stressed by means of additional stressing cables, placed in protective pipes specially provided for this purpose, which were placed in the concrete platform (concrete shell). According to the present invention, prestressing of the structure is performed without the use of prestressing cables, but only on supporting cables.

Dzięki temu uzyskujemy takie korzyści jak:Thanks to this, we obtain such benefits as:

Szybszy czas montażu,Faster assembly time,

Niższy koszt wykonania,Lower cost of execution,

Mniejsze zużycie stali i zakotwień kabli sprężających,Less wear on steel and prestressing tendon anchors,

Lepsze wykorzystanie przekroju betonowego przy przenoszeniu obciążeń (kanały kablowe na kable sprężające nie zmniejszają pola przekroju segmentu betonowego przez co zostaje zwiększona jego nośność).Better use of the concrete cross-section when transferring loads (cable ducts for prestressing cables do not reduce the cross-sectional area of the concrete segment, which increases its load-bearing capacity).

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia liny nośne zamocowane do dwóch podpór z osadzonymi prefabrykowanymi elementami, fig. 2 - prefabrykowane elementy osadzone przesuwnie na linach nośnych z przerwą do sprężania przy podporach, fig. 3 - prefabrykowane elementy osadzone na linach nośnych z przerwą do sprężania przy jednej podporze, fig. 4 - prefabrykowane elementy osadzone przesuwnie na linach nośnych z przerwą do sprężania w środku rozpiętości liny, fig. 5 - prefabrykowane elementy osadzone przesuwnie na linach nośnych z przerwą do sprężania przy podporach i w środku rozpiętości liny, fig. 6 - szczegół zablokowania przed przesunięciem prefabrykowanych elementów osadzonych na linach po sprężeniu, fig. 7 - przekrój poprzeczny elementu prefabrykowanego do osadzenia na linach z zespołem podwieszenia, fig. 8 - widok z góry prefabrykowanego elementu do osadzenia na linach z zespołem podwieszenia, fig. 9 - szczegół zespołu podwieszenia w widoku z góry, fig. 10 - przekrój poprzeczny zespołu podwieszenia, fig. 11 - przekrój podłużny, wzdłuż liny nośnej, zespołu podwieszenia.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the carrier ropes attached to two supports with embedded prefabricated elements, fig. 2 - prefabricated elements slidably mounted on the carrier ropes with a tensioning gap at the supports, fig. 3 - prefabricated elements mounted on lifting ropes with a break for prestressing at one support, Fig. 4 - prefabricated elements mounted slidably on the lifting ropes with a prestressing break in the middle of the rope span, Fig. 5 - prefabricated elements mounted slidably on the lifting ropes with a break for prestressing at the supports and in the middle of the rope span, fig. 6 - detail of the blocking against displacement of the prefabricated elements mounted on the ropes after stressing, fig. 7 - cross-section of the prefabricated element to be mounted on the ropes with a suspension assembly, fig. 8 - top view of the prefabricated element to be mounted on the ropes with the suspension unit, fig. 9 - detail of the double unit top view, Fig. 10 - cross section of the suspension unit, Fig. 11 - longitudinal section along the lifting rope of the suspension unit.

Sposób budowy jednoprzęsłowej konstrukcji wiszącej, zastosowanej do wykonania takich obiektów, jak mosty, wiadukty i ewentualnie dachy, z pomostem betonowym, jest przedstawiony schematycznie na figurach 1-6. Prefabrykowane elementy 1, wyposażone w zespoły podwieszania, osadza się na dwóch linach nośnych 2, których końce zamocowane są do podpór 3, jak to pokazano na fig. 1. Zespoły podwieszenia są tak skonstruowane, że umożliwiają przesuwanie elementów 1 wzdłuż lin 2.The method of constructing a single-span suspension structure used to construct such objects as bridges, viaducts and possibly roofs with a concrete deck is schematically shown in Figures 1-6. The prefabricated elements 1, equipped with suspension units, are mounted on two supporting ropes 2, the ends of which are attached to the supports 3 as shown in Fig. 1. The suspension units are constructed in such a way that they allow the elements 1 to be moved along the ropes 2.

W przypadku układów wieloprzęsłowych liny 2 przewiesza się przez podpory pośrednie, najczęściej za pomocą specjalnie skonstruowanych siodeł o odpowiednio dobranym promieniu, który umożliwia płynne ułożenie tej liny. Liny 1 prowadzone są w rurach osłonowych, wykonanych ze stali, lub innego materiału o cechach mechanicznych, które gwarantują wymaganą prac rur w pomoście betonowym.In the case of multi-span systems, the ropes 2 are slung over intermediate supports, most often with the use of specially constructed saddles with an appropriately selected radius that allows the rope to be laid smoothly. The ropes 1 are guided in casing pipes made of steel or other material with mechanical properties that guarantee the required work of the pipes in the concrete platform.

Do podwieszania elementów 1 służy zespoły wmontowany trwale w element 1, jak to pokazano na fig. 6-10 lub inny znany np. z publikacji „Stress ribbon and pedestrian bridges”, autor: Jiri Strasky.For suspending the elements 1, there are assemblies fixed permanently to the element 1, as shown in Figs. 6-10, or another one known e.g. from the publication "Stress ribbon and pedestrian bridges" by Jiri Strasky.

Elementy 1, po podwieszeniu do lin 2, przesuwa się po linach, najczęściej osłoniętych rurami osłonowymi, w docelowe miejsce wbudowania, tj. zachowując przerwę 4 do sprężania w wyznaczonych miejscach, pokazanych na fig. 3-5. Następnie do lin nośnych 1 podwiesza się szalunki i w nich betonuje się konstrukcję pomostu betonowego (powłoki betonowej). Szalunek taki może być tracony, wtedy pozostaje jako część elementu betonowego, lub usuwany. Po osiągnięciu przez beton wymaganej wytrzymałości w pozostawionych przerwach 4 umieszcza się prasę sprężającą, którą ściska się zespół zabetonowanych elementów 1. W miejscu przyłożenia siły ściskającej beton powinien mieć wymaganą wytrzymałość lub mieć wzmocnienie na miejscowy docisk prasy sprężającej, np. przez umieszczenie podkładki lub zbrojenia. Przerwę 4 po sprężeniu wypełnia się wkładką 5, jak to pokazano na fig. 6, tak, aby konstrukcja nie odkształciła się. Jako wkładkę 5 można zastosować beton, który po stwardnieniu zabezpieczy przed przesunięciem zespół sprężonych elementów 1 wzdłuż liny 2, ewentualnie kliny lub rozpory, np. śrubowe. Prasę sprężającą usuwa się po umieszczeniu w przerwie 4 wkładki 5.The elements 1, suspended from the ropes 2, slide along the ropes, most often sheathed with casing pipes, to the final place of incorporation, i.e. keeping the prestressing gap 4 in designated places, shown in Figs. 3-5. Then, the formwork is suspended to the lifting ropes 1 and the concrete deck structure (concrete coating) is concreted in them. The formwork can be lost, then it remains as part of the concrete element, or it can be removed. After the concrete achieves the required strength, a compression press is placed in the left gaps 4, which compresses a set of concreted elements 1. At the place where the compressive force is applied, the concrete should have the required strength or be strengthened for local pressure of the compression press, e.g. by placing a pad or reinforcement. After compression, the gap 4 is filled with the insert 5, as shown in Fig. 6, so that the structure does not deform. Concrete 5 may be used as the insert 5, which, after hardening, will prevent the set of prestressed elements 1 from moving along the rope 2, or possibly wedges or bolts, e.g. bolts. The compression press is removed after inserting 4 inserts 5 into the gap.

Prefabrykowany element 1 do podwieszania na linie 2 ma kształt płyty prostokątnej o szerokości większej niż odległość pomiędzy linami nośnymi 2. Wzdłuż krawędzi bocznych usytuowane są, wnęki 6, w których symetrycznie rozmieszczone są cztery zespoły do podwieszenia elementów 1 naThe prefabricated element 1 for suspending the rope 2 has the shape of a rectangular plate with a width greater than the distance between the supporting ropes 2. Along the side edges there are recesses 6, in which four groups for suspending the elements 1 are symmetrically arranged.

PL 224 512 B1 linach 2. Każdy z zespołów podwieszenia jest zespolony z elementem 1 za pomocą płaskownika k otwiącego 7, mającego z jednej strony bolce 9, osadzone w elemencie 1, a z przeciwnej strony dwie ściany oporowe 8, przylegające do ścian bocznych wnęki 6. W ścianach 8 osadzone są gniazda 14 do umieszczenia ruchomego wałka 13, toczącego się po linach 2. Na tym wałku, od góry, oparta jest poprzeczka 12 obejmy wałka 13, która zamocowana jest do płaskownika kotwiącego 7 wieszakami prętowymi 10. Wieszaki 10 z poprzeczką 12 tworzą obejmę ruchomego wałka podwieszenia 13.Each of the suspension units is connected to the element 1 by means of a flat bar 7 having on one side pins 9 embedded in the element 1, and on the opposite side two retaining walls 8 adjacent to the side walls of the cavity 6. Sockets 14 are embedded in the walls 8 to accommodate the movable shaft 13, rolling on the ropes 2. On this shaft, from the top, a crossbar 12 of the shaft clamp 13 rests, which is attached to the anchoring bar 7 with rod hangers 10. Hangers 10 with a crossbar 12 form a clamp for the movable suspension shaft 13.

Liny nośne 2 umieszczone są we wnękach 6 pod wałkiem 13, jak to pokazano na fig. 10, co umożliwia przesuwanie elementu 1 po linach nośnych.The carrier ropes 2 are placed in recesses 6 under the shaft 13 as shown in Fig. 10, which allows the element 1 to slide along the carrier ropes.

Rozwiązanie według wynalazku znajduje zastosowanie szczególnie do budowy lekkich konstrukcji mostowych, zwłaszcza obiektów mostowych typu kładki dla pieszych, mosty o małym obciążeniu ruchomym jak również lekkie przykrycia budynków z prefabrykatów betonowych (np. hale widowiskowe i sportowe, hale przemysłowe, pływalnie).The solution according to the invention is used in particular for the construction of light bridge structures, especially for bridges such as footbridges, bridges with low moving load, as well as light covers of buildings made of precast concrete (e.g. entertainment and sports halls, industrial halls, swimming pools).

Claims

Patent claims

1. The method of making concrete platforms for hanging structures of engineering structures from prefabricated elements, characterized in that prefabricated elements (1) of the platform, equipped with a suspension and sliding assembly, are suspended on the lifting ropes (2) attached to the supports (3), and then connected these elements, positioned in the right place, form groups with each other, leaving at least one gap (4) in which the device for compressing the formed set of elements (1) is placed and, after compression, the gap (4) is filled with a supplementary insert (6) and joins all the elements (1) creating a continuous bridge.

2. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that the gap (4) is left at one or two supports (3).

3. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the break (4) is left in the middle of the span of the lifting lines (2) and optionally at one or two supports (3).

4. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the gap (4) is filled after compression with a wedge insert or screw expansion elements, and then, after removal of the stressing device, the compressed set of elements (1) is joined into a monolithic whole with concrete.

5. The method according to p. 3. A method as claimed in claim 1, characterized in that the elements (1) are joined together before prestressing by concreting, stabilizing their position on the ropes (2).

6. A prefabricated element for concrete decks of structures of hanging engineering structures in the shape of a rectangular plate, equipped with a unit for suspension on ropes, characterized by the fact that in the upper surface of the plate it has two recesses along the side edges, in which they are embedded and rigidly connected to the element ( 1), symmetrically arranged assemblies for suspending the element (1) on the lifting ropes (2), equipped with a rotating shaft (13) for sliding along the lifting ropes (2).

7. Prefabricated element according to claim 1. 6, characterized in that the rotating shaft (13) is embedded in the seats (14) formed in the retaining walls attached to the anchoring flat bar (7) located at the bottom of the recess (6) of the element (1), and to this flat bar are attached also the shaft clamps (13), consisting of rod hangers (10) and a cross bar (12) with a recess, resting on the shaft (13).