RU2550777C2 - Earthquake-proof bridge - Google Patents

Earthquake-proof bridge Download PDF

Info

Publication number
RU2550777C2
RU2550777C2 RU2012146867/03A RU2012146867A RU2550777C2 RU 2550777 C2 RU2550777 C2 RU 2550777C2 RU 2012146867/03 A RU2012146867/03 A RU 2012146867/03A RU 2012146867 A RU2012146867 A RU 2012146867A RU 2550777 C2 RU2550777 C2 RU 2550777C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
earthquake
seismic
support
bridge according
load
Prior art date
Application number
RU2012146867/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012146867A (en
Inventor
Станислав Александрович Шульман
Игорь Александрович Мурох
Илья Валерьевич Совершаев
Александр Моисеевич Уздин
Инна Олеговна Кузнецова
Татьяна Владимировна Жгутова
Светлана Сергеевна Огнева
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СК Стройкомплекс-5"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "СК Стройкомплекс-5" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СК Стройкомплекс-5"
Priority to RU2012146867/03A priority Critical patent/RU2550777C2/en
Publication of RU2012146867A publication Critical patent/RU2012146867A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2550777C2 publication Critical patent/RU2550777C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to earthquake protection of bridges. Earthquake-resistant bridge comprises spans, supports and associated seismic isolation devices, at least one of which is designed composite, comprising at least two series-connected elements. At least one of the elements is made flexible, malleable in the horizontal direction and provides a seismic isolation and damping of vibrations at relatively frequent calculated earthquakes attributable to the project (PE), and connection of elements is made sliding and includes friction-moving bolt connections from the package of steel sheets with oval openings, through which the high-strength bolts pass through.
EFFECT: increase of operational reliability and service life of the building, as well as improved efficiency of vibration damping of the bridge support, caused by seismic vibrations in any specified calculated range of the exposure level.
22 cl, 12 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области транспортного строительства, а более конкретно к сейсмозащите мостов, преимущественно железнодорожных.The invention relates to the field of transport construction, and more particularly to seismic protection of bridges, mainly railway.

Предшествующий уровень техникиState of the art

В настоящее время в практике сейсмостойкого строительства сложился многоуровневый подход к обеспечению сейсмостойкости. Согласно этому подходу сооружение должно гарантировать определенный уровень надежности и безопасности при землетрясениях различной силы и повторяемости:Currently, in the practice of earthquake-resistant construction, a multilevel approach to ensuring earthquake resistance has developed. According to this approach, the structure should guarantee a certain level of reliability and safety during earthquakes of various strengths and repeatability:

- сохранять эксплуатационные свойства при относительно частых, слабых воздействиях, называемых проектным землетрясением (ПЗ),- maintain operational properties with relatively frequent, low impacts, called project earthquake (PZ),

- иметь ограниченный уровень повреждений при умеренных землетрясениях (УЗ),- have a limited level of damage during moderate earthquakes (US),

- обеспечивать сохранность жизни людей и основных несущих конструкций при редки разрушительных землетрясениях (максимальное расчетное землетрясение или МРЗ).- to ensure the safety of life of people and the main load-bearing structures in case of rare destructive earthquakes (maximum calculated earthquake or MRZ).

Возможны два принципиальных пути снижения сейсмических нагрузок на опоры мостов и обеспечивающих их сейсмостойкость.There are two possible ways to reduce seismic loads on bridge supports and ensure their earthquake resistance.

Первый - традиционный путь включает мероприятия для восприятия действующих сейсмических нагрузок за счет развития сечений опор и увеличения их армирования, усиления опорных частей и т.п. Такое усиление работает при землетрясениях любой силы и, как показывает опыт прошлых землетрясений [1, 2], обеспечивает отсутствие повреждений при ПЗ, умеренные повреждения при УЗ и сохранность пролетных строений и опор при МРЗ. Такое усиление эффективно при расчетной сейсмичности до 8 баллов. При сейсмичности 9 и более баллов затраты на антисейсмическое усиление становятся весьма обременительными, достигая 35-40% от стоимости сооружения.The first - the traditional way includes measures for the perception of existing seismic loads due to the development of cross-sections of supports and increase their reinforcement, reinforcement of support parts, etc. Such amplification works in case of earthquakes of any strength and, as the experience of past earthquakes shows [1, 2], ensures the absence of damage during the earth fault, moderate damage in the US, and the safety of spans and supports during the MRI. Such amplification is effective with a design seismicity of up to 8 points. With a seismicity of 9 or more points, the costs of anti-seismic amplification become very burdensome, reaching 35-40% of the cost of the structure.

При расчетной сейсмичности 8 и более баллов эффективными становятся специальные методы сейсмозащиты конструкций, основанные на снижении самих сейсмических нагрузок.With an estimated seismicity of 8 or more points, special methods of seismic protection of structures based on reducing the seismic loads themselves become effective.

К специальным методам относятся методы сейсмогашения и сейсмоизоляции. Традиционные методы сейсмозащиты описаны в известных монографиях Г.Н. Карцивадзе [1] и Г.С. Шестоперова [2].Special methods include seismic suppression and seismic isolation methods. Traditional methods of seismic protection are described in the famous monographs of G.N. Kartsivadze [1] and G.S. Shestoperova [2].

Специальные методы сейсмозащиты рассмотрены в монографиях Скиннера, Робинсона и Мак-Верри [3], учебнике О.Н. Елисеева и А.М. Уздина [4], а также обзорной статье О.А. Савинова [5]. Применительно к мостам сейсмоизоляция сводится к установке сейсмоизолирующих устройств в виде гибких опорных частей. За рубежом наибольшее распространение получили резиновые опорные части (РОЧ) [6]. Известно применение таких опорных частей фирм Maurer Söhns, FIP Industrialle, ALGA и ряда других. На фиг.1 приведен пример опоры с резиновой опорной частью. Другим примером реализации податливого соединения пролетных строений с опорами являются представленные на фиг.2 гибкие опорные части, выполненные из металлических труб или стержней по а.с. СССР №1162886 «Опорная часть сооружения» (МПК E01D 19/04).Special methods of seismic protection are considered in the monographs of Skinner, Robinson and McVerry [3], the textbook of O.N. Eliseeva and A.M. Uzdin [4], as well as a review article by OA Savinova [5]. With respect to bridges, seismic isolation is reduced to the installation of seismic isolating devices in the form of flexible supporting parts. Abroad, the most widely used rubber support parts (ROCh) [6]. The use of such bearing parts by Maurer Söhns, FIP Industrialle, ALGA and several others is known. Figure 1 shows an example of a support with a rubber support part. Another example of the implementation of a flexible connection of superstructures with supports is shown in figure 2, the flexible supporting parts made of metal pipes or rods for AS USSR No. 1162886 "Supporting part of the structure" (IPC E01D 19/04).

Распространенным сейсмоизолирующим устройством являются шаровые опорные части, в которых податливость обеспечивается гравитационными силами, например, опорная часть фирмы Maurer Söhnes KR 20120022520 (МПК E01D 19/04). Такая опорная часть показана на фиг.3.A common seismic isolating device is ball bearing parts in which compliance is provided by gravitational forces, for example, the bearing part of the company Maurer Söhnes KR 20120022520 (IPC E01D 19/04). Such a support portion is shown in FIG.

Известным решениям специальной сейсмозащиты присущ общий существенный недостаток.Known solutions for special seismic protection have a common significant drawback.

Каждое из известных решений защищает конструкцию только от воздействий определенного уровня. Например, упомянутое устройство простой сейсмоизоляции использующих сейсмоизолирующие устройства в виде податливых опорных частей по а.с. №1162886 (МПК E01D 19/04) работает при ПЗ и, частично, УЗ, а при действии МРЗ приводит к большим перемещениям пролетного строения и сбросу его с опор. Это в полной мере относится и к РОЧ. В практике сейсмостойкого строительства предпринимались попытки создания элементов сейсмоизоляции, обеспечивающих их работу при сильных землетрясениях. С этой целью опорные части выполнялись очень больших размеров. Пример такой шаровой опорной части показан на фиг.4. Однако такие решения совершенно не пригодны для железнодорожных мостов, поскольку они ухудшают условия эксплуатации сооружения, так как, податливые опорные части имеют большие смещения под эксплуатационной нагрузкой, что приводит к расстройству пути на мосту.Each of the known solutions protects the structure only from the effects of a certain level. For example, the aforementioned simple seismic isolation device using seismic isolating devices in the form of compliant support parts according to AS No. 1162886 (IPC E01D 19/04) works with a surface protection and, in part, ultrasonic scanning, and under the action of a water distribution system, it leads to large displacements of the span and its discharge from the supports. This fully applies to ROC. In the practice of earthquake-resistant construction, attempts have been made to create elements of seismic isolation that ensure their operation in case of strong earthquakes. To this end, the supporting parts were made of very large sizes. An example of such a ball bearing portion is shown in FIG. However, such solutions are completely unsuitable for railway bridges, since they worsen the operating conditions of the structure, since pliable supporting parts have large displacements under the operating load, which leads to disruption of the path on the bridge.

Для обеспечения защиты опор мостов от МРЗ применяют, так называемые, адаптивные системы защиты, которые при эксплуатационных нагрузках блокируются, а при экстремальных включаются в работу. При этом для противодействия ПЗ и УЗ требуется дополнительное усиление сооружения. Наиболее простым решением такого рода являются сейсмоизолирующие устройства, выполненные в виде скользящих опорных частей с фрикционно-подвижными соединениями (ФПС) на высокопрочных болтах. Пример такого решения, выбранного в качестве прототипа, по а.с. СССР №1106868 (МПК E01D 19/04) представлен на фиг.5. К числу недостатков указанного решения следует отнести возможность обеспечить сейсмостойкость только при сильных разрушительных землетрясениях, при которых происходит проскальзывание ФПС и ограничение нагрузки, передаваемой от пролетного строения к опоре. При ПЗ устройство не работает и на компенсацию их воздействия необходимо усиливать опору традиционными методами.To ensure the protection of the bridge supports from MRZ, the so-called adaptive protection systems are used, which are blocked during operational loads, and are switched on during extreme loads. At the same time, additional reinforcement of the structure is required to counteract the PP and UZ. The simplest solution of this kind is seismic isolation devices made in the form of sliding support parts with friction-movable joints (FPS) on high-strength bolts. An example of such a solution, selected as a prototype, according to A.S. USSR No. 1106868 (IPC E01D 19/04) is presented in figure 5. The disadvantages of this solution include the ability to provide seismic resistance only in case of strong destructive earthquakes, during which the PPS slips and the load transmitted from the span to the support is limited. In the case of PZ, the device does not work and to compensate for their effects, it is necessary to strengthen the support by traditional methods.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является создание простого по конструкции сейсмостойкого моста с размещением между опорой и пролетным строением таких сейсмоизолирующих устройств, которые могут обеспечивать режим гашения для опор при любых нагрузках в заданном расчетном диапазоне.The objective of the invention is to create a simple design seismic resistant bridge with the placement between the support and the span of such seismic isolation devices that can provide a damping mode for the supports at any load in a given design range.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении надежности эксплуатации и срока службы строения, а также повышении эффективности гашения колебаний опоры моста, вызванных сейсмическими колебаниями в любом в заданном расчетном диапазоне уровня воздействия.The technical result achieved by the claimed invention is to increase the reliability of operation and the service life of the structure, as well as to increase the efficiency of damping the vibrations of the bridge supports caused by seismic vibrations in any exposure level in a given design range.

Заявленный технический результат достигается тем, что используют сейсмостойкий мост, включающий пролетные строения, опоры и соединенные с ними сейсмоизолирующие устройства в котором, в отличие от прототипа по меньшей мере одно сейсмоизолирующее устройство выполнено составным и включает по меньшей мере два элемента, один из которых выполнен податливым в горизонтальном направлении и снабжен фрикционно-подвижным болтовым соединением, состоящим из пакета металлических листов по меньшей мере один из которых жестко соединен с податливым в горизонтальном направлении сейсмоизолирующим элементом и снабжен антифрикционным покрытием и овальными отверстиями, через которые пропущены высокопрочные болты, с возможностью формирования скользящей пары, причем натяжение болтов выполнено с обеспечением возможности ограничения силы трения в ФПС не выше уровня предельно допустимой нагрузки на опору.The claimed technical result is achieved by using an earthquake-resistant bridge, including spans, supports and seismic insulating devices connected to them, in which, unlike the prototype, at least one seismic insulating device is made integral and includes at least two elements, one of which is compliant in the horizontal direction and equipped with a friction-movable bolt connection, consisting of a package of metal sheets, at least one of which is rigidly connected to a compliant Seismic horizontal member and provided with an antifriction coating and oval holes through which pass high-strength bolts, to form a sliding pair, wherein the tension bolt is configured to limit the frictional force in the FFF not higher than the maximum permissible load on the support.

При этом в предпочтительном варианте осуществления изобретения элементы сейсмоизолирующего устройства расположены соосно, причем податливые в горизонтальном направлении элементы расположены в нижней части сейсмоизолирующего устройства и соединены с опорой. Хотя, возможен вариант осуществления изобретения, в котором податливые в горизонтальном направлении элементы установлены в верхней части устройства и соединены с пролетным строением. Можно так же выполнить обе части по меньшей мере одного составного сейсмоизолирующего устройства податливыми в горизонтальном направлении. При этом скользящие пары ФПС, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, выполнены с антифрикционным покрытием, с возможностью исключения скольжения при проектных землетрясениях и эксплуатационных нагрузках.Moreover, in a preferred embodiment of the invention, the elements of the seismic isolation device are aligned, and the horizontal compliant elements are located at the bottom of the seismic isolation device and are connected to a support. Although, an embodiment of the invention is possible in which horizontally compliant elements are installed in the upper part of the device and connected to the span. You can also make both parts of at least one composite seismic isolation device compliant in the horizontal direction. In this case, the sliding pairs of the FPS, in a preferred embodiment of the invention, are made with an antifriction coating, with the possibility of eliminating slip during design earthquakes and operational loads.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретение дополнительно содержит по меньшей мере одно сейсмоизолирующее устройство, выполненное опорным, т.е. на него опирается пролетное строение, с возможностью восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения. В одном из вариантов осуществления изобретения, один из элементов по меньшей мере одного составного сейсмоизолирующего устройства может быть выполнен жестким в горизонтальном направлении. При этом целесообразно, а для мостов больших пролетов необходимо, чтобы элемент составного сейсмоизолирующего устройства жесткий в горизонтальном направлении был выполнен шарнирным, т.е. с возможностью поворота конца пролетного строения относительно опоры при пропуске нагрузки по мосту. Как вариант обеспечения шарнирности соединения пролетного строения с опорным сейсмоизолирующим устройством, элемент сейсмоизолирующего устройства жесткий в горизонтальном направлении и воспринимающий опорную реакцию выполнен в виде стаканной опорной части.In one preferred embodiment, the invention further comprises at least one seismic isolation device made as a reference, i.e. the span rests on it, with the possibility of perceiving the vertical load from the span. In one embodiment of the invention, one of the elements of at least one composite seismic isolation device can be rigid in the horizontal direction. It is advisable, and for bridges of large spans, it is necessary that the element of the composite seismic-insulating device rigid in the horizontal direction is made hinged, i.e. with the ability to rotate the end of the span relative to the support when skipping the load on the bridge. As an option for ensuring the articulation of the span connection with the support seismic isolation device, the element of the seismic isolation device is rigid in the horizontal direction and perceiving the support reaction made in the form of a cup support part.

Для исключения, например, опасных для рельсов вертикальных перемещений сейсмоизолирующего устройства под нагрузкой, оба его элемента могут быть выполнены жесткими в вертикальном направлении.To exclude, for example, vertical movements of the seismic isolation device dangerous for rails under load, both of its elements can be rigid in the vertical direction.

В еще одном примере осуществления изобретения податливый в горизонтальном направлении элемент сейсмоизолирующего устройства может быть выполнен в виде столика из металлических стержней, закрепленных в опорных плитах. Для увеличения податливости столика стержни могут быть соединены с одной из опорных плит шарнирно При этом стержни могут быть выполнены, например, из стали.In another example embodiment of the invention, the horizontal compliant element of the seismic isolating device can be made in the form of a table of metal rods mounted in base plates. To increase the flexibility of the table, the rods can be pivotally connected to one of the base plates. The rods can be made, for example, of steel.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сейсмоизолирующее устройство выполнено свободным от вертикальных нагрузок. С этой целью параллельно по меньшей мере с одним сейсмоизолирующим устройством дополнительно установлен по меньшей мере один независимый опорный элемент, соединенный с опорой и пролетными строениями, причем опорный элемент выполнен жестким в вертикальном направлении и подвижными в горизонтальном, а пролетное строение снабжено упорами, передающими горизонтальную нагрузку на сейсмоизолирующий в горизонтальном направлении элемент.In another preferred embodiment of the invention, the seismic isolation device is made free of vertical loads. To this end, at least one independent support element is additionally installed in parallel with at least one seismic isolation device, connected to the support and the spans, the support element being rigid in the vertical direction and movable in the horizontal, and the span is equipped with supports transmitting the horizontal load on a horizontal seismic insulating element.

В данном варианте осуществления, для полного исключения работы сейсмоизолирующего устройства на вертикальные нагрузки сейсмоизолирующее устройство может быть выполнено по высоте меньше жесткого в вертикальном и подвижного в горизонтальном направлении опорного элемента, с возможностью исключения передачи вертикальной нагрузки от пролетного строения на сейсмоизолирующее устройство.In this embodiment, to completely exclude the operation of the seismic isolating device for vertical loads, the seismic isolating device can be made in height less than the rigid in the vertical and horizontal movable support element, with the possibility of excluding the transfer of vertical load from the span to the seismic isolating device.

Заявленное решение наиболее эффективно, в частности, в случае, если реализуется режим работы пролетного строения в качестве динамического гасителя колебаний опоры. Для этого сейсмоизолирующее устройство выполнено с жесткостью С определенной из условия обеспечения возможности осуществления противофазных колебаний опоры и пролетного строения при проскальзывании при наименьшей силе трения F соединения в системе фрикционно-подвижных соединений и снижения нагрузок на опору при землетрясении с расчетным ускорением А, по формулеThe claimed solution is most effective, in particular, if the operating mode of the span is implemented as a dynamic damper of support vibrations. For this, the seismic isolation device is made with rigidity C determined from the condition that it is possible to perform out-of-phase oscillations of the support and span when slipping at the lowest friction force F of the joint in the system of friction-movable joints and reduce the load on the support during an earthquake with calculated acceleration A, according to the formula

C=α·k2·M µ(Nf,A),C = α · k 2 · M µ (Nf, A),

где k - парциальная частота колебаний пролетного строения на податливой опорной части (c),where k is the partial vibrational frequency of the superstructure on the compliant supporting part (c),

α - безразмерный коэффициент, зависящий от рассеяния энергии колебаний и характера воздействия,α is a dimensionless coefficient depending on the dispersion of vibrational energy and the nature of the impact,

µ - дополнительный коэффициент, учитывающий силу трения F в ФПС определяемой из соотношенияµ is an additional coefficient taking into account the friction force F in the FPS determined from the relation

F=NfF = nf

N - сила обжатия листов пакета (Н),N is the compression force of the sheets of the package (N),

f - коэффициент трения,f is the coefficient of friction,

А - расчетное ускорение (м/с2).A - calculated acceleration (m / s 2 ).

Чтобы исключить работу болтов ФПС на изгиб, пакет металлических листов может быть выполнен из трех групп стальных листов, снабженных овальными отверстиями: первая из которых жестко соединена с податливым элементом и большая ось овального отверстия ориентирована вдоль возможных перемещений пролетного строения, вторая жестко соединена с пролетным строением, а третья выполнена в виде накладок, соединенных с листами первых двух групп фрикционно-подвижным болтовым соединением, причем стальные листы ФПС жестко соединенные с податливым сейсмоизолирующим элементом и пролетным строением расположены в одной плоскости.To exclude the work of the FPS bolts in bending, the package of metal sheets can be made of three groups of steel sheets equipped with oval holes: the first of which is rigidly connected to the compliant element and the large axis of the oval hole is oriented along possible movements of the span, the second is rigidly connected to the span and the third is made in the form of overlays connected to the sheets of the first two groups by a friction-movable bolt connection, and the steel sheets of the FPS are rigidly connected to this flexible moizoliruyuschim member and spans are coplanar.

Для обеспечения заданного сценария накопления повреждений в конструкции податливый сейсмоизолирующий элемент может быть выполнен с меньшей несущей способностью на горизонтальные нагрузки, чем опора, а пакет металлических листов выполнен в виде каскада ФПС, состоящего из нескольких последовательно соединенных фрикционно-подвижных соединений с различной силой трения между элементами соединения и размером овальных отверстий. При этом каскад стыковых ФПС включает по меньшей мере три ФПС, причем сила трения по меньшей мере в одном из ФПС меньше, чем предельная упругая нагрузка на податливый сейсмоизолирующий элемент, сила трения по меньшей мере в еще одном ФПС каскада превосходит упругую предельную нагрузку на податливый сейсмоизолирующий элемент, но меньше разрушающей нагрузки на этот элемент и расчетной нагрузки на опору, сила трения третьего ФПС меньше разрушающей нагрузки на податливый сейсмоизолирующий элемент, но больше расчетной нагрузки на опору и меньше разрушающей нагрузки на опору, причем овальные отверстия в соединении с меньшим трением выполнены меньшего размера.To ensure a given scenario of damage accumulation in the structure, a compliant seismic insulating element can be made with less load bearing capacity for horizontal loads than a support, and a package of metal sheets is made in the form of a FPS cascade consisting of several series-connected friction-movable joints with different friction forces between elements joints and the size of the oval holes. In this case, the cascade of butt FPS includes at least three FPS, and the friction force in at least one of the FPS is less than the ultimate elastic load on the compliant seismic isolating element, the friction force in at least one other FPS of the cascade exceeds the elastic ultimate load on the compliant seismic isolating element, but less than the destructive load on this element and the estimated load on the support, the friction force of the third FPS is less than the destructive load on the compliant seismic isolating element, but more than the design load on the support and earlier than the breaking load on the support, and the oval holes in connection with less friction are made smaller.

Размеры овальных отверстий ФПС каскада выполнены с обеспечением возможности включения каскадов и предотвращения перекрытия последнего зазора ФПС.The dimensions of the oval holes of the FPS of the cascade are made to enable the inclusion of cascades and to prevent overlapping of the last gap of the FPS.

В случае, когда возникают опасные перемещения рельсового пути моста при эксплуатационных нагрузках податливый в горизонтальном направлении опорный элемент выполнен с жесткостью С определенной из условия обеспечения возможности исключения больших перемещений и напряжений в элементах проезжей части при эксплуатации, по формуле:In the case when dangerous movements of the rail track of the bridge occur during operational loads, the horizontal compliant support element is made with rigidity C determined from the condition that it is possible to exclude large displacements and stresses in the elements of the carriageway during operation, according to the formula:

C=Q/Ulim,C = Q / U lim ,

где Q - расчетная эксплуатационная нагрузка (Н), Ulim - предельное смещение пролетного строения (м)where Q is the calculated operational load (N), U lim is the maximum displacement of the span (m)

Для снижения смещений упругого элемента при ПЗ и ФПС при МРЗ на опоры параллельно с сейсмоизолирующими элементами дополнительно установлены демпферы, с возможностью перемещения в направлении возможных подвижек пролетного строения.In order to reduce the displacements of the elastic element in the case of PZ and FPS in the case of MRI, dampers are additionally installed on supports in parallel with seismic isolating elements, with the possibility of moving in the direction of possible movements of the span.

Краткий перечень чертежейBrief List of Drawings

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1. Общий вид РОЧ (предшествующий уровень техники).figure 1. General view of the ROC (prior art).

фиг.2. Опорная часть в виде гибкого опорного столика (предшествующий уровень техники).figure 2. The support part is in the form of a flexible support table (prior art).

фиг.3. Шаровая опорная часть (предшествующий уровень техники).figure 3. Spherical bearing part (prior art).

фиг.4. Шаровая опорная часть моста (Benicia_Martines Bridge), обеспечивающая смещения пролетного строения при МРЗ (предшествующий уровень техники)figure 4. Spherical support part of the bridge (Benicia_Martines Bridge), providing displacement of the span during MRZ (prior art)

фиг.5. Скользящая опорная часть с ФПС на высокопрочных болтах (прототип);figure 5. Sliding support part with FPS on high-strength bolts (prototype);

фиг.6. Схема опирания пролетного строения на опору при использовании шарнирной опорной части сейсмоизолирующего устройстваFig.6. Scheme of supporting the span on a support when using the hinged support part of a seismic isolating device

фиг.7. Схема опирания пролетного строения на опору при использовании стаканной опорной части сейсмоизолирующего устройстваFig.7. Scheme of supporting the span on a support using a glass supporting part of a seismic isolating device

фиг.8. Схема опирания пролетного строения на опору при использовании жесткого в вертикальном направлении опорного устройства сейсмоизолирующего устройстваFig.8. Scheme of supporting the span on a support when using a vertical support of a seismic isolating device

фиг.9. Схема соединения стоек с нижней и верхней плитами нижнего элемента опорного устройстваFig.9. The connection diagram of the racks with the lower and upper plates of the lower element of the supporting device

фиг.10. Разделение вертикальной и горизонтальной нагрузки между составным сейсмоизолирующим усйтроством устройством и подвижной опорной частьюfigure 10. Separation of vertical and horizontal loads between a composite seismic isolating device and a movable supporting part

фиг.11. Схема работы нахлесточного ФПС11. Scheme of the operation of lap FPS

фиг.12. Схема соединения с использованием ФПС и стыковых накладок, где а) - вид со стороны накладок, б) - вид сбоку.Fig.12. Connection diagram using FPS and butt pads, where a) is a view from the side of the pads, b) is a side view.

Следует отметить, что прилагаемые на фиг.6-12 чертежи иллюстрируют только выборочные варианты возможного осуществления изобретения и не могут рассматриваться в качестве ограничений содержания изобретения, которое включает и другие варианты выполнения.It should be noted that the accompanying figures 6-12 illustrate only selective variants of a possible embodiment of the invention and cannot be considered as limitations on the content of the invention, which includes other embodiments.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Как следует из представленных на фиг.6-12 чертежей, сейсмоизолирующее устройство выполнено составным, включающим два последовательно соединенных элемента. Хотя бы один из элементов выполняется гибким и обеспечивает сейсмоизоляцию и сейсмогашение колебаний при относительно частых расчетных землетрясениях, относимых к проектным (ПЗ), а соединение элементов выполнено скользящим и включает фрикционно-подвижные болтовые соединения из пакета стальных листов с овальными отверстиями, через которые пропущены высокопрочные болты.As follows from the drawings shown in Fig.6-12, the seismic isolation device is made composite, including two series-connected elements. At least one of the elements is flexible and provides seismic isolation and seismic suppression of vibrations during relatively frequent design earthquakes related to design (PZ), and the connection of the elements is made sliding and includes friction-movable bolted joints from a package of steel sheets with oval holes through which high-strength passed bolts.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.6, 7). Сейсмостойкий мост, включает пролетные строения 1 и опоры 5. Между ними располагается сейсмоизолирующее устройство, состоящее из двух последовательно соединенных элементов, которое в рассматриваемом варианте реализации является опорным. Нижний сейсмоизолирующий элемент 6 выполнен податливым в горизонтальном направлении, а верхний элемент 2 выполнен жестким в горизонтальном направлении. На фиг.6 верхний элемент 2 выполнен в виде шарнирно-неподвижной опорной части, а на фиг.7 - в виде стаканной опорной части. В обоих вариантах верхние элементы 2 обеспечивают возможность поворота пролетного строения и передают горизонтальную нагрузку на нижний элемент 6. Верхний элемент 2 устройства на рис.6 включает нижний 10 и верхний 9 балансиры, а на рис.7 включает стакан с заполнением 11. В остальном, оба варианта идентичны. Верхний и нижний элементы имеют опорные листы 4, между которыми расположено антифрикционное покрытие 3. Листы соединены между собой фрикционно-подвижным соединением (ФПС) 7 в котором высокопрочные болты соединяют опорные листы верхнего и нижнего элементов сейсмоизолирующего устройства.The invention is illustrated by drawings (6, 7). An earthquake-resistant bridge, includes spans 1 and supports 5. Between them there is a seismic isolating device consisting of two series-connected elements, which in the considered embodiment is a reference. The lower seismic isolating element 6 is compliant in the horizontal direction, and the upper element 2 is rigid in the horizontal direction. In Fig.6, the upper element 2 is made in the form of a pivotally-fixed supporting part, and in Fig.7 - in the form of a glass supporting part. In both versions, the upper elements 2 provide the possibility of rotation of the span and transfer the horizontal load to the lower element 6. The upper element 2 of the device in Fig. 6 includes the lower 10 and upper 9 balancers, and in Fig. 7 includes a glass with filling 11. Otherwise, both options are identical. The upper and lower elements have supporting sheets 4, between which an anti-friction coating 3 is located. The sheets are interconnected by a friction-movable joint (FPS) 7 in which high-strength bolts connect the supporting sheets of the upper and lower elements of the seismic isolation device.

Работает устройство следующим образом. При относительно частых землетрясениях с повторяемостью раз в 200-500 лет трение в ФПС не преодолевается, и соединение работает как жесткое. При этом податливый элемент сейсмоизолирующего устройства обеспечивает сейсмоизоляцию, а при соответствующей настройке по жесткости и сейсмогашение колебаний опоры. При редких сильных землетрясениях происходит проскальзывание в ФПС, причем на опору со стороны пролетного строения не могут передаться нагрузки, превышающие силу трения в ФПС. При этом, натяжение болтов и обработка поверхностей ФПС выполнены так, чтобы сила трения в ФПС не превосходила предельно допустимой нагрузки на опору. Таким образом, происходит снижение нагрузок как при ПЗ, так и при МРЗ.The device operates as follows. With relatively frequent earthquakes with a frequency of once every 200-500 years, friction in the PPS is not overcome, and the connection works as a hard one. At the same time, the malleable element of the seismic isolating device provides seismic isolation, and with appropriate tuning in terms of stiffness and seismic suppression of the support vibrations. In rare strong earthquakes, slippage occurs in the FPS, and loads exceeding the friction force in the FPS cannot be transferred to the support from the span. In this case, the tension of the bolts and the processing of the FPS surfaces are made so that the friction force in the FPS does not exceed the maximum allowable load on the support. Thus, there is a decrease in loads both in case of PP and in case of MPE.

Для исключения вертикальных перемещений пролетного строения под нагрузкой недопустимо применение податливых в вертикальном направлении опорных частей, например, РОЧ. Таким образом, для исключения вертикальной податливости предлагаемого устройства опирания, верхний и нижний элементы выполняют жесткими в вертикальном направлении. При этом в качестве верхнего элемента целесообразно использовать обычную опорную часть, а нижний элемент выполняется из гибких в горизонтальном направлении стальных труб 12 (фиг.8).To exclude vertical movements of the span under load, it is unacceptable to use pliable support parts in the vertical direction, for example, RC. Thus, in order to eliminate vertical compliance of the proposed bearing device, the upper and lower elements are rigid in the vertical direction. At the same time, it is advisable to use the usual supporting part as the upper element, and the lower element is made of horizontal flexible steel pipes 12 (Fig. 8).

Для повышения гибкости стоек, изготовленных из стальных труб или стержней, последние следует соединять с одним из листов шарнирно (фиг.9). Для этого стойка из стальной трубы 12 просто вставляется в паз 13 верхней или нижней опорной плиты. Другой конец стойки, при этом, заделывается в опорную плиту.To increase the flexibility of racks made of steel pipes or rods, the latter should be connected to one of the sheets articulated (Fig.9). To do this, the rack of steel pipe 12 is simply inserted into the groove 13 of the upper or lower base plate. The other end of the rack, at the same time, is embedded in the base plate.

В рассмотренном варианте осуществления изобретения стойки столика воспринимают вертикальную и горизонтальную нагрузки со стороны пролетного строения. При этом стойки могут потерять устойчивость и горизонтальную несущую способность. С целью повышения горизонтальной несущей способности податливого элемента сейсмоизолирующего устройства, параллельно с сейсмоизолирующим устройством устанавливается жесткий в вертикальном направлении и подвижный в горизонтальном направлении дополнительный опорный элемент. Причем, сейсмоизолирующее устройство выполнено по высоте меньше жесткого опорного элемента и не воспринимает вертикальной нагрузки, а пролетное строение снабжено упорами, передающими горизонтальную нагрузку на сейсмоизолирующее устройство.In the considered embodiment of the invention, the racks of the table perceive vertical and horizontal loads from the span. At the same time, the racks may lose stability and horizontal bearing capacity. In order to increase the horizontal bearing capacity of the compliant element of the seismic isolating device, an additional supporting element is installed in the vertical direction and horizontally movable in the horizontal direction with the seismic isolating device. Moreover, the seismic isolation device is made in height smaller than the rigid support element and does not absorb vertical load, and the span structure is equipped with stops that transmit horizontal load to the seismic isolation device.

Для повышения несущей способности податливого элемента сейсмоизолирующего устройства при действии продольной нагрузки возможен еще один вариант осуществления изобретения, в котором между пролетным строением 1 и опорой 5 параллельно с податливым сейсмоизолирующим элементом 6 устанавливается опорный элемент 14, представляющий собой обычную подвижную опорную часть. Верхний лист податливого элемента 4 с антифрикционным покрытием соединен с дополнительным листом 15 с помощью ФПС 7. При этом листы 4 и 15 с антифрикционным покрытием и ФПС 7 образуют верхний скользящий элемент. На пролетное строение 1 устанавливаются упоры 16, контактирующие с дополнительным листом 15 и имеющие свободу вертикальных перемещений относительно листа 15. При этом податливый элемент со скользящим элементом имеют высоту h, меньшую, чем высота подвижной опорной части Н. Это исключает передачу вертикальной нагрузки от пролетного строения на податливый элемент. В данном варианте осуществления вертикальная нагрузка полностью воспринимается подвижной опорной частью. Это повышает несущую способность податливого элемента при действии горизонтальной нагрузки. При эксплуатационных нагрузках (торможение подвижного состава, поперечные удары транспортных средств), а также при действии ПЗ горизонтальные нагрузки передаются от пролетного строения (1) на опору 5 через упоры 16 и податливый элемент 6. При этом динамические нагрузки на опору снижаются за счет амортизирующего действия податливого элемента. При МРЗ происходит подвижка в ФПС и пиковые нагрузки на опору ограничиваются силой трения в ФПС. Таким образом, происходит снижение расчетных нагрузок как при действии ПЗ, так и при действии МРЗ.To increase the bearing capacity of the compliant element of the seismic isolation device under the action of longitudinal load, another embodiment of the invention is possible in which, between the span 1 and the support 5, a support element 14 is installed in parallel with the compliant seismic isolation element 6, which is a conventional movable supporting part. The upper sheet of the compliant member 4 with an anti-friction coating is connected to the additional sheet 15 by FPS 7. In this case, the sheets 4 and 15 with the anti-friction coating and FPS 7 form the upper sliding element. Stops 16 are installed on the span 1, which are in contact with the additional sheet 15 and have the freedom of vertical movements relative to the sheet 15. Moreover, the compliant element with the sliding element has a height h less than the height of the movable supporting part N. This eliminates the transfer of vertical load from the span on a malleable element. In this embodiment, the vertical load is fully absorbed by the movable support portion. This increases the bearing capacity of the compliant element under the action of horizontal load. During operational loads (braking of rolling stock, transverse impacts of vehicles), as well as under the action of a horizontal beam, horizontal loads are transmitted from the span structure (1) to the support 5 through the stops 16 and the flexible element 6. In this case, the dynamic loads on the support are reduced due to the shock absorbing effect compliant element. When MRI is moving in the FPS and the peak load on the support is limited by the friction force in the FPS. Thus, the design loads are reduced both under the action of the PP and under the action of the MRZ.

Важной особенностью другого примера реализации является выполнение податливого элемента с определенной жесткостью. В известном решении по по а.с. СССР МКИ E01D 19/04 №1162886 «Опорная часть сооружения» жесткость податливой опорной части подбирается из условияAn important feature of another example implementation is the implementation of a compliant element with a certain stiffness. In a well-known solution according to A.S. USSR MKI E01D 19/04 No. 1162886 “Supporting part of the structure”, the rigidity of the compliant supporting part is selected from the condition

Figure 00000001
Figure 00000001

где k - собственная частота колебаний сооружения (опоры),where k is the natural frequency of vibrations of the structure (support),

M - масса пролетного строения,M is the mass of the span,

α - коэффициент, величина которого зависит от демпфирования и относительной массы пролетного строения.α - coefficient, the value of which depends on the damping and the relative mass of the span.

Значения α детализированы авторами в Инструкции [7].The values of α are detailed by the authors in the Instruction [7].

Использование указанной формулы оптимизирует снижение сейсмических нагрузок при ПЗ, но не обеспечивает гашения при МРЗ, поскольку в известном решении собственный период колебаний опоры изменяется в процессе накопления в ней повреждений.The use of this formula optimizes the reduction of seismic loads during PZ, but does not provide quenching during MRI, since in the known solution the own period of support vibrations changes during damage accumulation in it.

В предлагаемом решении отсутствие повреждений опоры при ПЗ обеспечивается проскальзыванием пролетного строения по ФПС и дополнительное гашение при ПЗ нецелесообразно. В связи с этим податливый элемент выполняется с жесткостью, определяемой из формулы (2)In the proposed solution, the absence of damage to the support during the PP is ensured by the slip of the span according to the FPS and additional blanking during the PP is impractical. In this regard, the malleable element is performed with stiffness determined from formula (2)

Figure 00000002
Figure 00000002

где k - парциальная частота колебаний пролетного строения на податливой опорной части (1/c),where k is the partial vibrational frequency of the superstructure on the compliant supporting part (1 / c),

α - коэффициент, зависящий от рассеяния энергии колебаний и характера воздействия (см. а.с. СССР E01D 1162886),α is a coefficient depending on the dispersion of vibrational energy and the nature of the impact (see AS USSR E01D 1162886),

µ<1 - дополнительный коэффициент, учитывающий силу трения в ФПС F=Nf и уровень расчетного воздействия А.µ <1 is an additional coefficient taking into account the friction force in the FPS F = Nf and the level of the calculated impact A.

За счет подбора коэффициента µ обеспечивается противофазность колебаний опоры и пролетного строения при воздействии с пиковыми ускорениями, равными А.Due to the selection of the coefficient µ, the antiphase oscillations of the support and the span under exposure with peak accelerations equal to A.

Другой вариант реализации изобретения направлен на улучшение работы сейсмоизолирующего устройства за счет оптимизации конструкции ФПС. В известных решениях используется ФПС частей сооружений «внахлестку», как показано на фиг.5. В процессе подвижки происходит скольжение на контакте головки болта и листа соединения с соответствующим перекосом болта 17 (фиг.11). Это приводит к деформации болтов и нестабильности работы соединения [8]. С целью повышения надежности работы фрикционно-подвижного болтового соединения при больших подвижках, соединение в заявленном изобретении выполнено в виде трех групп стальных листов: первая группа листов жестко соединена с податливым элементом опорной части, вторая жестко соединена с пролетным строением, а третья, в виде накладок соединена с первыми двумя фрикционно-подвижным болтовым соединением. В рассматриваемом варианте к верхней пластине 18 податливого элемента жестко присоединен стальной лист 19 с овальными отверстиями, расположенный вдоль возможных перемещений пролетного строения. В одной плоскости с ним расположен другой лист 20, жестко соединенный с пролетным строением и также имеющий овальные отверстия. Листы соединены между собой накладками 21, через которые пропущены высокопрочные болты 17. Соединение с накладками в одном из листов сделано с меньшей силой трения (за счет обработки поверхности или натяжения болтов), чем в соединении с другим листом, причем овальные отверстия в соединении с меньшим трением выполнены меньшего размера (см. фиг.12 а) и б), где а - размер отверстий при меньшем коэффициенте трения (fтр), А - при большем (Fтр)). Таким образом, податливый элемент соединен с пролетным строением с помощью стыкового ФПС.Another embodiment of the invention is aimed at improving the operation of a seismic isolating device by optimizing the design of the FPS. In the known solutions, the FPS of the parts of the structures "overlap" is used, as shown in Fig.5. In the process of moving, sliding occurs on the contact of the bolt head and the connection sheet with the corresponding skew of the bolt 17 (Fig. 11). This leads to deformation of the bolts and instability of the connection [8]. In order to increase the reliability of the friction-movable bolt joint during large movements, the joint in the claimed invention is made in the form of three groups of steel sheets: the first group of sheets is rigidly connected to a compliant element of the supporting part, the second is rigidly connected to the span, and the third, in the form of overlays connected to the first two friction-movable bolt joints. In the considered embodiment, a steel sheet 19 with oval openings located along the possible movements of the span is rigidly attached to the upper plate 18 of the compliant element. In the same plane with it is another sheet 20, rigidly connected to the span and also having oval openings. The sheets are interconnected by linings 21, through which high-strength bolts 17 are passed. The connection with the plates in one of the sheets is made with less friction (due to surface treatment or tension of the bolts) than in connection with another sheet, and the oval holes in connection with a smaller the friction is made smaller (see Fig. 12 a) and b), where a is the size of the holes with a lower coefficient of friction (f Tr ), A - with a larger (F Tr )). Thus, a malleable element is connected to the span using a butt FPS.

В процессе землетрясения первоначально трение в ФПС не преодолевается, и нагрузка с пролетного строения передается на податливый элемент (фиг.12 а) и б)). С ростом взаимных смещений начинает преодолеваться меньшая сила трения. При этом лист «выскальзывает» из накладок, а болт не деформируется. Такое движение будет происходить до тех пор, пока лист не упрется краем овального отверстия в болт. После этого начнется подвижка второго листа относительно накладок.In the process of the earthquake, initially the friction in the FPS is not overcome, and the load from the span is transmitted to the compliant element (Fig. 12 a) and b)). With the growth of mutual displacements, a smaller friction force begins to be overcome. In this case, the sheet “slips” out of the plates, and the bolt is not deformed. This movement will occur until the sheet rests against the edge of the oval hole in the bolt. After that, the movement of the second sheet relative to the overlays will begin.

Предложенная конструкция позволяет также преодолеть недостаток известных конструкций, заключающийся в неблагоприятном воздействии на опоры моста больших напряжений в рельсовом пути при железнодорожной нагрузке. С целью исключения больших перемещений и напряжений в элементах проезжей части при обычной эксплуатации податливые элементы выполняются с жесткостью определяемой по формулеThe proposed design also allows to overcome the disadvantage of the known structures, which consists in the adverse effects on the bridge supports of high stresses in the rail track under railway load. In order to exclude large displacements and stresses in the elements of the carriageway during normal operation, compliant elements are performed with stiffness determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где Q - расчетная эксплуатационная нагрузка, а Ulim - предельное смещение пролетного строения.where Q is the calculated operational load, and U lim is the maximum displacement of the span.

В соответствии с СП «Мосты и трубы» величина Ulim принимается равной 0.5 L

Figure 00000004
см. Здесь L - величина пролета в метрах. Исследования авторов, выполненные при обосновании применимости заявляемого решения, показали, что можно принимать U lim = L
Figure 00000005
, где смещение получается в см, а пролет задается в м.In accordance with the JV Bridges and Pipes, the value of U lim is taken equal to 0.5 L
Figure 00000004
see. Here L is the span in meters. Studies of the authors, carried out to justify the applicability of the proposed solution, showed that you can take U lim = L
Figure 00000005
, where the displacement is obtained in cm, and the span is specified in m.

В еще одном варианте осуществления изобретения предусмотрена установка параллельно с опорными элементами на опорах демпферов, имеющих возможность перемещения в направлении возможных подвижек жестких в вертикальном направлении опорных элементов, что позволяет уменьшить смещения в ФПС при МРЗ и снижение усилий в податливом элементе при ПЗ.In another embodiment of the invention, it is provided to install dampers in parallel with support elements on supports that are capable of moving in the direction of possible shifts of vertical support elements that are rigid in vertical direction, which allows to reduce displacements in the PPS during MRS and to reduce the forces in the compliant element in case of PP.

Таким образом, очевидно, что применение составного сейсмоизолирующего устройства, один из элементов которого представляет собой податливый в горизонтальном направлении элемент, снабженный ФПС, позволяет в сочетании с реализованными разным образом вторыми элементами обеспечить повышение надежности эксплуатации и срока службы строения, а также существенно повысить эффективность гашения сейсмических колебаний опоры моста в любом заданном расчетном диапазоне.Thus, it is obvious that the use of a composite seismic isolating device, one of the elements of which is a horizontal compliant element equipped with FPS, in combination with the second elements implemented in different ways, allows to increase the reliability of operation and the service life of the structure, as well as significantly increase the efficiency of quenching seismic vibrations of the bridge supports in any given design range.

ЛитератураLiterature

1. Карцивадзе Г.Н. Сейсмостойкость дорожных искусственных сооружений / М., Траспорт, 1974, 260 с.1. Kartsivadze G.N. Seismic Resistance of Road Artificial Structures / M., Transport, 1974, 260 p.

2. Кузнецова И.О., Уздин A.M. Современные проблемы сейсмостойкости мостов. (По материалам 12-й Европейской конференции. Лондон. Сентябрь, 2002), Сейсмостойкое строительство, №4, с.63-682. Kuznetsova I.O., Uzdin A.M. Modern problems of seismic resistance of bridges. (Based on materials of the 12th European Conference. London. September, 2002), Earthquake-resistant construction, No. 4, pp. 63-68

3. Skiner R.I., Robinon W.H., McVerry G.H. An introduction to seismic isolation. New Zealand. John Wiley & Sons. 1993, 353 p.3. Skiner R.I., Robinon W.H., McVerry G.H. An introduction to seismic isolation. New Zealand John Wiley & Sons. 1993, 353 p.

4. Елисеев O.H., Уздин A.M. Сейсмостойкое строительство, ПВИСУ, 1997, 371 с.4. Eliseev O.H., Uzdin A.M. Earthquake Engineering, PVISU, 1997, 371 pp.

5. Савинов О.А. Сейсмоизоляция сооружений (концепция, принципа устройства, особенности расчета) // Избранные статьи и доклады "Динамические проблемы строительной техники", Санкт-Петербург, Изд. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1993, с. 155-1785. Savinov O.A. Seismic isolation of structures (concept, device principle, calculation features) // Selected articles and reports "Dynamic problems of construction equipment", St. Petersburg, Izd. VNIIG them. B.E. Vedeneeva, 1993, p. 155-178

6. Kelly J.M. Earthquake resistant design with rubber. Springer. 1997, 243 p.6. Kelly J.M. Earthquake resistant design with rubber. Springer 1997, 243 p.

7. Инструкция по оценке сейсмостойкости эксплуатируемых мостов на сети железных и автомобильных дорог (на территории Туркменской ССР). - Ашхабад:Ылым, 1988. - 106 с.7. Instructions for assessing the earthquake resistance of operated bridges on a network of railways and roads (in the territory of the Turkmen SSR). - Ashgabat: Ylym, 1988 .-- 106 p.

8. Елисеев О.Н., Кузнецова И.О., Никитин А.А., Павлов В.Е., Симкин А.Ю., Уздин A.M. Элементы теории трения, расчет и технология применения фрикционно-подвижных соединений. С-Петербург, ВИТУ, 2001, 75 с8. Eliseev O.N., Kuznetsova I.O., Nikitin A.A., Pavlov V.E., Simkin A.Yu., Uzdin A.M. Elements of the theory of friction, calculation and technology of the use of friction-mobile joints. St. Petersburg, VITU, 2001, 75 s

Claims (22)

1. Сейсмостойкий мост, включающий пролетные строения, опоры и соединенные с ними сейсмоизолирующие устройства, отличающийся тем, что по меньшей мере одно сейсмоизолирующее устройство выполнено составным и включает по меньшей мере два элемента, один из которых выполнен податливым в горизонтальном направлении и снабжен фрикционно-подвижным болтовым соединением, состоящим из пакета металлических листов, по меньшей мере один из которых жестко соединен с податливым в горизонтальном направлении сейсмоизолирующим элементом и снабжен антифрикционным покрытием и овальными отверстиями, через которые пропущены высокопрочные болты, с возможностью формирования скользящей пары, причем натяжение болтов выполнено с обеспечением возможности ограничения силы трения в ФПС не выше уровня предельно допустимой нагрузки на опору.1. An earthquake-resistant bridge, including spans, supports and seismic insulating devices connected to them, characterized in that at least one seismic insulating device is made integral and includes at least two elements, one of which is compliant in the horizontal direction and is equipped with a friction-movable bolted connection consisting of a package of metal sheets, at least one of which is rigidly connected to a horizontally compliant seismic isolating element and is equipped with antifreeze with an iktion coating and oval holes through which high-strength bolts are passed, with the possibility of forming a sliding pair, and the tension of the bolts is made so that the friction force in the FPS can be limited to no higher than the maximum permissible load on the support. 2. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что скользящие пары ФПС выполнены с антифрикционным покрытием, с возможностью исключения скольжения при проектных землетрясениях и эксплуатационных нагрузках.2. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that the sliding pairs of the FPS are made with an anti-friction coating, with the possibility of eliminating slipping during design earthquakes and operational loads. 3. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что элементы составного сейсмоизолирующего устройства расположены соосно, причем податливые в горизонтальном направлении элементы соединены с опорой.3. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that the elements of the composite seismic isolating device are aligned, and the compliant elements in the horizontal direction are connected to the support. 4. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что элементы составного сейсмоизолирующего устройства расположены соосно, причем податливые в горизонтальном направлении элементы соединены с пролетным строением.4. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that the elements of the composite seismic isolation device are aligned, and the compliant elements in the horizontal direction are connected to the span. 5. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере у одного составного сейсмоизолирующего устройства оба элемента выполнены податливыми в горизонтальном направлении.5. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that at least one composite seismic insulating device both elements are compliant in the horizontal direction. 6. Сейсмостойкий мост по п.1-3, отличающийся тем, что один из элементов по меньшей мере одного составного сейсмоизолирующего устройства выполнен жестким в горизонтальном направлении.6. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, 3, characterized in that one of the elements of at least one composite seismic isolation device is made rigid in the horizontal direction. 7. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что, дополнительно содержит по меньшей мере одно сейсмоизолирующее устройство, выполненное опорным, с возможностью восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения.7. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one seismic isolation device made as a support, with the possibility of perceiving the vertical load from the span. 8. Сейсмостойкий мост по п.6, отличающийся тем, что элемент составного сейсмоизолирующего устройства жесткий в горизонтальном направлении выполнен шарнирным.8. The earthquake-resistant bridge according to claim 6, characterized in that the element of the composite seismic isolating device is rigid in the horizontal direction is hinged. 9. Сейсмостойкий мост по п.6, отличающийся тем, что элемент составного сейсмоизолирующего устройства жесткий в горизонтальном направлении выполнен в виде стаканной опорной части, с возможностью восприятия опорной реакции.9. The earthquake-resistant bridge according to claim 6, characterized in that the element of the composite seismic isolating device is rigid in the horizontal direction in the form of a cup support part, with the possibility of perception of the support reaction. 10. Сейсмостойкий мост по любому из пп.1-5, 7-9 отличающийся тем, что оба элемента сейсмоизолирующего устройства выполнены жесткими в вертикальном направлении с возможностью исключения вертикальных перемещений сейсмоизолирующего устройства под нагрузкой.10. An earthquake-resistant bridge according to any one of claims 1-5, 7-9, characterized in that both elements of the seismic isolating device are rigid in the vertical direction with the possibility of eliminating vertical movements of the seismic isolating device under load. 11. Сейсмостойкий мост по п.10, отличающийся тем, что податливый в горизонтальном направлении элемент сейсмоизолирующего устройства выполнен в виде столика из металлических стержней, закрепленных в опорных плитах.11. The earthquake-resistant bridge according to claim 10, characterized in that the horizontal compliant element of the seismic isolating device is made in the form of a table of metal rods fixed in base plates. 12. Сейсмостойкий мост по п.11, отличающийся тем, что стержни соединены с одной из опорных плит шарнирно.12. The earthquake-resistant bridge according to claim 11, characterized in that the rods are pivotally connected to one of the support plates. 13. Сейсмостойкий мост по п.11 или 12, отличающийся тем, что стержни выполнены из стали.13. The earthquake-resistant bridge according to claim 11 or 12, characterized in that the rods are made of steel. 14. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что параллельно по меньшей мере с одним сейсмоизолирующим устройством дополнительно установлен по меньшей мере один независимый опорный элемент, соединенный с опорой и пролетными строениями, причем опорный элемент выполнен жестким в вертикальном направлении и подвижным в горизонтальном, а пролетное строение снабжено упорами, передающими горизонтальную нагрузку на сейсмоизолирующий в горизонтальном направлении элемент.14. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that at least one independent support element is connected in parallel with at least one seismic isolation device, connected to the support and the spans, the support element being rigid in the vertical direction and movable in the horizontal and the span is equipped with stops that transmit the horizontal load to the horizontal seismically insulating element. 15. Сейсмостойкий мост по п.14, отличающийся тем, что сейсмоизолирующее устройство выполнено по высоте меньше жесткого в вертикальном и подвижного в горизонтальном направлении опорного элемента, с возможностью исключения передачи вертикальной нагрузки от пролетного строения на сейсмоизолирующее устройство.15. The earthquake-resistant bridge according to 14, characterized in that the seismic isolation device is made in height less than the rigid in the vertical and horizontal movable support element, with the possibility of excluding the transfer of vertical load from the span to the seismic isolation device. 16. Сейсмостойкий мост по любому из пп.1-5, 7-9, 11, 12, 14 или 15, отличающийся тем, что сейсмоизолирующее устройство выполнено с жесткостью С, определенной из условия обеспечения возможности осуществления противофазных колебаний опоры и пролетного строения при проскальзывании при наименьшей силе трения F соединения в системе фрикционно-подвижных соединений и снижения нагрузок на опору при землетрясении с расчетным ускорением А, по формуле
C=α·k2·M µ(Nf,A),
где k - парциальная частота колебаний пролетного строения на податливой опорной части (с),
α - безразмерный коэффициент, зависящий от рассеяния энергии колебаний и характера воздействия,
µ - дополнительный коэффициент, учитывающий силу трения F в ФПС, определяемой из соотношения
F=Nf
N - сила обжатия листов пакета (Н),
f - коэффициент трения,
А - расчетное ускорение (м/с2).
16. An earthquake-resistant bridge according to any one of claims 1 to 5, 7-9, 11, 12, 14 or 15, characterized in that the seismic isolating device is made with rigidity C, determined from the condition that it is possible to perform antiphase vibrations of the support and the span when slipping with the smallest friction force F of the joint in the system of friction-movable joints and reduction of the load on the support during an earthquake with a calculated acceleration A, according to the formula
C = α · k 2 · M µ (Nf, A),
where k is the partial vibrational frequency of the superstructure on the compliant supporting part (s),
α is a dimensionless coefficient depending on the dispersion of vibrational energy and the nature of the impact,
µ is an additional coefficient taking into account the friction force F in the FPS, determined from the relation
F = nf
N is the compression force of the sheets of the package (N),
f is the coefficient of friction,
A - calculated acceleration (m / s 2 ).
17. Сейсмостойкий мост по п.1, отличающийся тем, что пакет металлических листов включает три группы стальных листов, снабженных овальными отверстиями: первая из которых жестко соединена с податливым элементом и овал вытянут вдоль возможных перемещений пролетного строения, вторая жестко соединена с пролетным строением, а третья выполнена в виде накладок, соединенных с листами первых двух групп фрикционно-подвижным болтовым соединением, причем стальные листы ФПС, жестко соединенные с податливым сейсмоизолирующим элементом и пролетным строением, расположены в одной плоскости.17. The earthquake-resistant bridge according to claim 1, characterized in that the package of metal sheets includes three groups of steel sheets equipped with oval openings: the first of which is rigidly connected to the compliant element and the oval is elongated along possible movements of the span, the second is rigidly connected to the span, and the third is made in the form of overlays connected to the sheets of the first two groups by a friction-movable bolt connection, and the FPS steel sheets rigidly connected to a compliant seismic isolating element and a span HAND, arranged in one plane. 18. Сейсмостойкий мост по п.17, отличающийся тем, что податливый сейсмоизолирующий элемент выполнен с меньшей несущей способностью на горизонтальные нагрузки, чем опора, а пакет металлических листов выполнен в виде каскада ФПС, состоящего из нескольких последовательно соединенных фрикционно-подвижных соединений с различной силой трения между элементами соединения и размером овальных отверстий.18. The earthquake-resistant bridge according to claim 17, characterized in that the compliant seismic isolating element is made with lower horizontal load bearing capacity than the support, and the package of metal sheets is made in the form of a FPS cascade consisting of several series-connected friction-movable joints with different strengths friction between the connection elements and the size of the oval holes. 19. Сейсмостойкий мост по п.18, отличающийся тем, что каскад стыковых ФПС включает по меньшей мере три ФПС, причем сила трения по меньшей мере в одном из ФПС меньше, чем предельная упругая нагрузка на податливый сейсмоизолирующий элемент, сила трения по меньшей мере в еще одном ФПС каскада превосходит упругую предельную нагрузку на податливый сейсмоизолирующий элемент, но меньше разрушающей нагрузки на этот элемент и расчетной нагрузки на опору, сила трения третьего ФПС меньше разрушающей нагрузки на податливый сейсмоизолирующий элемент, но больше расчетной нагрузки на опору и меньше разрушающей нагрузки на опору, причем овальные отверстия в соединении с меньшим трением выполнены меньшего размера19. The earthquake-resistant bridge according to claim 18, characterized in that the cascade of butt FPS includes at least three FPS, and the friction force in at least one of the FPS is less than the ultimate elastic load on a compliant seismic insulating element, the friction force is at least one more FPS of the cascade exceeds the elastic ultimate load on the compliant seismic isolating element, but is less than the breaking load on this element and the calculated load on the support, the friction force of the third FPS is less than the breaking load on the flexible seismic isolating element, n greater computational load on the support and a lower failure load on a support, wherein the oval holes in combination with less friction made smaller 20. Сейсмостойкий мост по любому из пп.17-19, отличающийся тем, что размеры овальных отверстий ФПС выполнены с обеспечением возможности включения каскадов и предотвращения перекрытия последнего зазора ФПС.20. An earthquake-resistant bridge according to any one of paragraphs.17-19, characterized in that the dimensions of the oval openings of the FPS are made to enable cascades and prevent overlapping of the last gap of the FPS. 21. Сейсмостойкий мост по любому из пп.1-5, 7-9, 11, 14, 15 или 17-19, отличающийся тем, что податливый в горизонтальном направлении сейсмоизолирующий элемент выполнен с жесткостью С, определенной из условия обеспечения возможности исключения больших перемещений и напряжений в элементах проезжей части при эксплуатации, по формуле
C=Q/Ulim,
где Q - расчетная эксплуатационная нагрузка (Н), а Ulim - предельное смещение пролетного строения (м).
21. An earthquake-resistant bridge according to any one of claims 1-5, 7-9, 11, 14, 15 or 17-19, characterized in that the horizontal compliant seismic insulating element is made with a rigidity C, determined from the condition that it is possible to exclude large movements and stresses in the elements of the carriageway during operation, according to the formula
C = Q / U lim ,
where Q is the calculated operational load (N), and U lim is the maximum displacement of the span (m).
22. Сейсмостойкий мост по любому из пп.1-5, 7-9, 11, 12 или 14 или 17-19, отличающийся тем, что на опоры параллельно с сейсмоизолирующими элементами дополнительно установлены демпферы с возможностью перемещения в направлении возможных подвижек пролетного строения. 22. An earthquake-resistant bridge according to any one of claims 1-5, 7-9, 11, 12 or 14 or 17-19, characterized in that dampers are additionally mounted on supports in parallel with seismic isolating elements with the ability to move in the direction of possible movements of the span.
RU2012146867/03A 2012-11-06 2012-11-06 Earthquake-proof bridge RU2550777C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012146867/03A RU2550777C2 (en) 2012-11-06 2012-11-06 Earthquake-proof bridge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012146867/03A RU2550777C2 (en) 2012-11-06 2012-11-06 Earthquake-proof bridge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012146867A RU2012146867A (en) 2014-05-20
RU2550777C2 true RU2550777C2 (en) 2015-05-10

Family

ID=50695298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012146867/03A RU2550777C2 (en) 2012-11-06 2012-11-06 Earthquake-proof bridge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2550777C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039631A1 (en) * 1970-08-10 1972-02-17 Demag Ag Guide bearings for bridges or similar structures
SU1106868A1 (en) * 1982-07-12 1984-08-07 Научно-Исследовательский Институт Мостов Bridge substructure
SU1162886A1 (en) * 1982-12-23 1985-06-23 Научно-Исследовательский Институт Мостов Supporting part of structure
RU2325475C2 (en) * 2005-12-19 2008-05-27 Зао "Геомост" Anti-seismic bridge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039631A1 (en) * 1970-08-10 1972-02-17 Demag Ag Guide bearings for bridges or similar structures
SU1106868A1 (en) * 1982-07-12 1984-08-07 Научно-Исследовательский Институт Мостов Bridge substructure
SU1162886A1 (en) * 1982-12-23 1985-06-23 Научно-Исследовательский Институт Мостов Supporting part of structure
RU2325475C2 (en) * 2005-12-19 2008-05-27 Зао "Геомост" Anti-seismic bridge

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012146867A (en) 2014-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106368115B (en) A kind of shock isolation system suitable for medium and small span beam bridge
CN204401450U (en) A kind of bridge ball steel and laminated rubber combined earthquake-resistant bearing
CN106894522A (en) A kind of antidetonation attachment structure for steel house
CN107190632B (en) A kind of highway bridge girder falling limiting device
CN108103928A (en) A kind of connection structure and construction method of multispan freely-supported bridge expanssion joint
CN210288752U (en) Damping grounding type fabricated reinforced concrete tuned mass damping wall
CN108978446A (en) A kind of Self-resetting energy-dissipation structure suitable for bridge
CN211368329U (en) Combined seismic mitigation and isolation system with multi-level seismic fortification function
KR101526820B1 (en) Rail floating isolation and support apparatus
CN206828951U (en) Support with adjustable pinner and bridge for meizoseismal area
CN109594466B (en) Anti-falling beam structure capable of effectively consuming energy
CN111254818A (en) Whole reinforcing apparatus of bridge with shock-absorbing support
RU2550777C2 (en) Earthquake-proof bridge
KR101272472B1 (en) Low-vibration Railroad Bridge of Elastic Resin Fixing Method
CN209144592U (en) Track vibration-reducing support device
CN209779436U (en) Bridge subtracts isolation bearing
JP5706952B1 (en) Bridge structure and existing bridge reinforcement method
JP2008013924A (en) Base isolation structure of girder bridge and base isolation structure of aerial structure
CN107227684A (en) Damping tenon, elastoplasticity girder falling stopping means and its installation method
CN111074750B (en) Bridge shock absorption and insulation structure capable of limiting main girder surface inner rotation
RU2325475C2 (en) Anti-seismic bridge
KR101697830B1 (en) Appartus for decreasing girder deformation of long-span bridge and its construction method
CN211079896U (en) Friction pendulum type bridge seismic mitigation and isolation steel support
CN205688354U (en) Continuous beam external prestressing vibration damping pre-embedded device
KR20210041813A (en) Girder Joint