RU2816146C1 - Сборно-разборный ледорез с наклонными и направляющими рамами для защиты объектов на реках с суровым ледовым режимом военного инженера иванова - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для защиты опор искусственных сооружений. Сборно-разборный ледорез выполнен с наклонными рамами. Режущее ребро шапочного бруса опущено до уровня установки направляющих рам. В носовой части шапочный брус, брусья направляющих рам и свайный куст объединены в единый узел. Направление основных сил ледовой нагрузки совпадает с направлением наклонных стоек рам. Технический результат – повышение надежности ледореза и сокращение материалоемкости. 7 ил.

Description

Изобретение относится к строительству искусственных сооружений, преимущественно временных мостов, касается защиты опор мостов и защиты шпунтовых ограждений, при возведении опор капитальных мостов, от ледоходов.

Известны шатровые ледорезы для защиты опор временных мостов, выполненных из вертикальных свай в три ряда. Средний ряд свай срезан выше, чем боковые. Верх свай в каждом ряду объединен наклонными насадками. Все наклонные насадки объединены в носовой части в один узел. В продольных и поперечных рядах сваи объединены связями, в верхней части боковые грани образуют шатер.

Основными недостатками шатровых ледорезов являются: невозможность защитить опоры при больших ледовых нагрузках при толщине льда до 2,0 м; огромная материалоемкость, низ режущего ребра находится на высоте 1,5 м от уровня меженных вод, УМВ, уровня ледостава, УЛС; нет ледорезов для УВЛ от 6,0 м до 15 м. Лимитирующим элементом является подкос, а основная древесина - сваи мало загружены, не работают.

Для обеспечения надежности, при ледовых нагрузках более МН, 100 тс и толщина льда до 2,0 м, сокращения материалоемкости, повторяемости, сокращения сроков строительства, изготовления конструкций на заводах, стройдворах или стройплощадках в полевых условиях, для увеличения параметров по ширине опоры до 7 м и увеличения амплитуды колебания от УМВ, УЛС до уровня высокого ледохода, УВЛ 15 м ледорез выполнен из отдельных наклонных и направляющих рам.

Для достижения поставленных целей ледорез разделен на две части - свайный или ряжевый фундамент и надстройку. Свайный фундамент или ряжевый запроектирован отдельно, так как составляющие ледовой нагрузки действуют по-разному.

На Фиг. 1 изображен предлагаемый ледорез, вид сбоку; Фиг. 2 тоже план рам и свай. Сборно-разборный ледорез с наклонными и направляющими рамами для защиты объектов на реках с суровым ледовым режимом состоит из свай 1, направляющих рам 2 расположенных на УМВ, УЛС до носовых свай и объединенных по длине объединяющим брусом 3 и скреплены накладками и болтами. Сваи, направляющие рамы, объединяющие брусья между собой скреплены болтами и накладками. Головы свай объединены в прямоугольной части поперечными горизонтальными насадками 4, а в носовой части продольными свайными насадками 5. Головы свай и насадка скреплены металлическими накладками и болтами. В прямоугольной части поперек продольной оси ледореза, а в носовой части вдоль трех рядов свай. Вдоль осей ледореза установлено три ряда продольных опорных брусов 6. Средний ряд состоит из трех брусьев, а в боковых рядах по два бруса. Стыки расположены в разбежку, а брусья между собой и свайными насадками скреплены болтами, штырями, накладками. При сокращении поперечных рядов свай и при ледовой нагрузке более МН, 100 тс свайные насадки везде устанавливают вдоль осей ледореза. На насадки устанавливают пакеты прокладных брусьев 7. Между собой брусья в пакете и к свайным насадкам закреплены болтами, накладками, штырями. При применении свай-сплоток или для сокращения числа поперечных рядов свай насадки устанавливают в два или три яруса. При ширине рамы 1,8 м и удлинении одной стойки на 1,0 м обеспечен уклон режущего ребра 1:1,8. Для обшивки пролет в 2,0 м оптимальный. Сечение бруса обшивки определено расчетом. Стойки рам 8, раскосы 9 выполнены из бруса и объединены болтами, тяжами 10. В мостостроении принят брус с минимальным сечением 15×15 см. В среднем ряду стойки рам расположены нормально к режущему ребру. При таком научно-техническом решении направление основных сил ледовой нагрузки совпадает с направлением стоек рам, обеспечивая древесину работать на сжатие вдоль волокон и получен ошеломляющий технический результат. Одновременно: увеличена ледовая нагрузка; сокращена материалоемкость; обеспечена надежность.

Расчетное сопротивление древесины вдоль волокон всегда больше, чем под углом в 3,25 раза. 130 кг/см²/40 кг/см²=3,25 раза

Расчетная площадь сжатия бруса 22×22 см всегда больше расчетной площади подкоса в 2,9 раза, 22/7,5=2,9 раза.

В среднем ряду четыре бруса. Используя лучшие прочностные свойства древесины можно увеличить технический результат 40,6 раза, 3,25×2,9×4=40,6 раза.

Возможно в 40,6 раза увеличить ледовую нагрузку.

При применении бруса 15×15 см получен технический эффект в 3,25×15/7,5×4=26 раз.

Материалоемкость снижена (22×22) см / (15×15) см = 2,15 раза. В среднем ряду четыре бруса 4×2,15=8,6 раза. В среднем материалоемкость снижена в 6 раз.

Первое бревно каждого дерева идет на брус для опор, второе и третье идут для бруса 15×15 см с обзолом на надстройку и брус для обшивки ледореза. Изготовление рам, продольных и поперечных блоков и сборка всей конструкции происходит на заводах заготовки деревянных конструкций, стройдворах, на строительных площадках, в полевых условиях. На опорные брусья устанавливают продольные и поперечные ряды рам и объединяют болтами. Разбирают и перевозят плоскими или объемными блоками к месту монтажа. Изменение уклона шатровых рам в поперечной плоскости происходит при удлинении стоек рам в боковых рядах. Уклон режущего ребра во всех вариантах 1:1,8. Продольные ряды собираются из рам шириной 1,8 м при всех вариантах. Материалоемкость надстройки зависит от двух параметров - ширины опоры и УВЛ. Изменяя длину стоек рам и ширину рам, собирают конструкцию с заданными параметрами. Для ледорезов 4,0 м установлено две поперечные и две шатровые рамы. Для ледорезов шириной более 4,0 м дополнительно устанавливают два ряда опорных брусьев. В поперечном ряду и шатровой части устанавливают по 4 рамы необходимой ширины. Севернее линии Архангельск - Киров - Уфа - Усть-Каменогорск - Благовещенск - Николаев на Амуре вскрытие рек происходит бурно при отрицательных температурах наружного воздуха, при прочном ледяном покрове с образованием заторов, поэтому необходимо выполнять уклон шатровых рам в поперечной плоскости до 1:1,9. Уклон регулируют путем удлинения стоек рам в боковых рядах.

УВЛ увеличен за счет установки в кормовой части поперечных рядов рам 12 веером. Шаг 0,1 м позволяет плавно регулировать УВЛ. В последних пролетах режущего ребра 13 ледовые нагрузки меньше, так как там битый лед. Прочное ледяное поле уже разрушено у наклонных поперечных рядов рам. Наклонное режущее ребро шапочного бруса опущено до уровня направляющих рам до УМВ, УЛС и объединен с брусьями направляющих рам в одном узле 14. Торцы брусьев обшивки, шапочного бруса, направляющих рам закрыты от ударов льдин кустом свай 15 в носовой части. Куст свай с направляющими рамами объединен хомутом на болтах. Часть уголка - режущего ребра закреплена к носовой сваи на болту. Окончание забивки сваи происходит вместе с уголком. Затем уголок объединяют сваркой с уголком расположенным по всей длине режущего ребра.

По длине шатровые рамы объединены брусом, накладками и болтами. Низ шатровых рам объединен с боковыми стойками рам и поперечным брусом накладками и болтами 16. Поперечный брус объединяет поперечные, продольные, шатровые рамы и прирублен к перечным рамам и стойкам среднего ряда. Шапочный брус выполнен из двух брусьев стоек наклонных шатровых рам с боков и двух брусьев снизу и сверху. Брусья в местах стыков расположены вразбежку. Все брусья объединены в один пакет накладками и болтами. Опирание наклонных стоек рам на опорные брусья выполнено с упором на брус На Фиг. 3 приведен вариант с продольными свайными насадками. Соединение без врубки обеспечивает простоту изготовления и надежность конструкции. В кормовой части Фиг. 4 соединение наклонных стоек рам с опорными брусьями выполнено лобовой врубкой, с увеличенной площадью снятия. На Фиг. 4 приведен вариант ледореза с продольными свайными насадками. Узел в кормовой части, Фиг. 5 выполнен с веерной рамой и прокладными брусьями. Узел без веерной рамы с прокладными брусьями, Фиг. 6. В носовой части установлены две треугольные рамы 17 из спаренных пакетов. В среднем ряду установлен подкос 18. Брусья обшивки шатровых рам установлены нормально к режущему ребру шапочного бруса, чтобы разгрузить раскосы. Сопряжение носовой части с прямоугольной защищено двумя металлическими поясами. В поперечном направлении металлические пояса установлены по всей длине ледореза, свинчены болтами и закреплены гвоздями. На практике, иногда, всю носовую часть полностью защищают листовым прокатом от ударов отдельно плавающих льдин.

При воздействии большого ледяного поля на наклонное режущее ребро шапочного бруса, Фиг. 7 происходит вгрызание кромки ледяного поля. При дальнейшем вгрызании появляются опережающие трещины. Вступают в работу наклонные части ледореза по периметру носовой части на уровне воды. При наползании ледяного поля на наклонные грани ледореза происходит разрушение кромки льда большого ледяного поля от изгиба, изгибных напряжений на большие полосы и отдельные льдины. Ледовая нагрузка будет максимальной при вгрызании большого ледяного поля на всю ширину ледореза. Главным прорывным научно-техническим решением явилось определение направления действия основных сил ледовой нагрузки и расположение стоек рам в одном направлении с направлением действия основных сил, обеспечивая работать древесину на сжатие вдоль волокон.

Испытание конструкции построенной в натуральную величину для УВЛ - равного 8 м, подтвердило надежность по условиям прочности, деформациям, устойчивости и содержит большие запасы. Все указанные цели достигнуты из-за применения совокупности многих прорывных и научно-технических решений и получен ошеломляющий технический результат. Эффект, технический результат обеспечен при всех вариантах изменения параметров: УВЛ о УМВ, УЛС до 15 м, ширины опоры до 7,0 м, толщины льда до 2,0 м, при высокой прочности льда на реках Российской Федерации, Азии, Европы и Северной Америки, при ледовой нагрузке более МН, 100 тс. Снижена материалоемкость до 600% при всех более 1000 вариантов сооружения.

Claims (1)

1. Сборно-разборный ледорез, характеризующийся тем, что он выполнен с наклонными продольными, поперечными, шатровыми рамами, установленными веером в кормовой части рамами, а также с двумя направляющими рамами для объединения наклонного режущего ребра шапочного бруса с рамами и сваями, установленными на всю длину ледореза и объединенными накладками, брусьями, привинченными к головам свай, при этом рамы изготовлены из бруса сечением 15×15 см, продольные рамы выполнены шириной 1,8 м, продольные и поперечные рамы объединены связывающими брусьями, свинчены болтами, установлены на опорных брусьях с возможностью изменения длины стоек рам и изменения угла наклона рам, по длине рамы объединены накладками, свинчены болтами, при этом стойки рам и раскосы выполнены из бруса и объединены болтами и тяжами, уклон режущего ребра шапочного бруса составляет 1:1,8, а низ наклонного режущего ребра шапочного бруса объединен с брусьями направляющих рам и сваями в носовой части ледореза в один узел, свайные насадки установлены поперек или вдоль осей ледореза в один, два или три яруса, кроме того, при ширине ледореза 4,0 м установлено две шатровые рамы, а при ширине ледореза более 4,0 м установлены два продольных ряда спаренных продольных опорных брусьев, объединенных со свайными насадками болтами, штырями, накладками, и четыре поперечные рамы изменение уклона шатровых рам в поперечной плоскости до 1:1,9 регулируют длиной стоек рам в боковых рядах, брусья обшивки шатровых рам установлены перпендикулярно к режущему ребру шапочного бруса и объединены с брусьями шатровых рам металлическим уголком, металлическими поясами, свинчены болтами, закреплены ершами, гвоздями по всей длине в продольном и поперечном направлениях.

Images