close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8289

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8289
(13) C1
(19)
(46) 2006.08.30
(12)
7
(51) E 01F 5/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ЗАСЫПНОЕ СООРУЖЕНИЕ ПОД НАСЫПЬЮ
BY 8289 C1 2006.08.30
(21) Номер заявки: a 20030639
(22) 2003.06.23
(43) 2004.12.30
(71) Заявитель: Научно-исследовательское и экспериментально-проектное
республиканское унитарное предприятие "Институт БелНИИС" (BY)
(72) Авторы: Минин Александр Васильевич; Мордич Александр Иванович;
Шепелевич Николай Иосифович;
Коноплицкий Алексей Леонидович
(BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательское и экспериментально-проектное республиканское унитарное предприятие "Институт БелНИИС" (BY)
(56) SU 1579944 A1, 1990.
RU 2181812 C1, 2002.
RU 2128264 C1, 1999.
SU 1350225 A1, 1987.
SU 1548312 A1, 1990.
SU 1696639 A1, 1991.
(57)
1. Засыпное сооружение под насыпью, включающее опоры, размещенную на них плиту перекрытия и подпорные стенки, отличающееся тем, что подпорные стенки объединены
и жестко сопряжены с плитой перекрытия, понизу подпорные стенки снабжены консолями, направленными вовнутрь отверстия сооружения, причем концы консолей оперты на
фундаментные подушки с эксцентриситетом относительно плоскости подпорных стенок.
2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что сопряжение консолей подпорных стенок с фундаментными подушками выполнено шарнирным с возможностью поворота консолей относительно плоскости опирания.
3. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что сопряжение консолей подпорных стенок с фундаментными подушками выполнено шарнирно-подвижным с возможностью поворота и горизонтального смещения консолей относительно плоскости опирания.
4. Сооружение по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что фундаментные подушки, подпорные стенки и плита перекрытия выполнены из монолитного железобетона.
5. Сооружение по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что фундаментные подушки
выполнены в виде свайного ростверка, сваи в котором расположены поочередно с эксцентриситетом на обе стороны от его продольной оси.
Фиг. 1
BY 8289 C1 2006.08.30
Изобретение относится к строительству искусственных сооружений автомобильных и
железных дорог и может быть использовано при возведении водопропускных засыпных
сооружений через водотоки и путепроводов тоннельного типа.
Известно водопропускное сооружение, устраиваемое в насыпях автомобильных и железных дорог для отвода ливневых и паводковых вод и выполняемое в виде водопропускной трубы из сборных железобетонных элементов и содержащее перекрытие (свод), боковые (подпорные) стенки и нижнюю грань, которая выполняет функцию фундамента [1].
Известное сооружение имеет ограниченные размеры пролета (до 4 м) и недостаточно
долговечно. Оно характеризуется недостаточной пропускной способностью и эксплуатационной надежностью.
Известно водопропускное сооружение, включающее фундамент, боковые стенки, донную часть, блок перекрытия в виде свода, грунтовую засыпку, входной и выходной оголовки из габионов или матрасов "Reno" [2]. Известное сооружение имеет высокую пропускную способность водного потока.
Недостатком известного сооружения является сложность и трудоемкость его выполнения, недостаточная эксплуатационная надежность.
Наиболее близким к предлагаемому является водопропускное сооружение под насыпью, включающее опоры, размещенную на них плиту перекрытия и подпорные стенки
выпуклого (от продольной оси сооружения) очертания, опертые на фундаменты. Сверху
концы подпорных стенок оперты на консоли плиты перекрытия [3] (прототип).
Известное засыпное сооружение имеет увеличенные размеры отверстия и, соответственно, повышенную водопропускную способность без увеличения скорости водного потока.
Недостатком известного технического решения является то, что шарнирное соединение подпорных стенок с консольными свесами плиты перекрытия приводит к повышенной деформативности этого узла. Указанное приводит к тому, что насыпь дороги в этом
месте при эксплуатации может быть повреждена, и через стык перекрытия и подпорных
стенок может происходить фильтрация воды из насыпи с постепенным разрушением сопрягаемых элементов.
Таким образом, известное засыпное сооружение характеризуется недостаточной надежностью и долговечностью. Шарнирное сопряжение плиты и подпорных стенок не позволяет в полной мере реализовать перераспределение усилий между этими элементами
под нагрузкой при эксплуатации и поэтому сооружение излишне материалоемко.
Предлагаемое техническое решение решает задачу снижения материалоемкости засыпного сооружения, повышение его надежности и долговечности.
Для решения поставленной задачи в засыпном сооружении под насыпью, включающем опоры, размещенную на них плиту перекрытия и подпорные стенки выпуклого очертания, подпорные стенки объединены и жестко сопряжены с плитой перекрытия. Понизу
подпорные стенки снабжены консолями, обращенными вовнутрь пропускного отверстия
сооружения, а консоли консолей оперты на фундаментные подушки с эксцентриситетом
относительно плоскости подпорных стенок.
При этом в засыпном сооружении сопряжение нижних консолей подпорных стенок с
фундаментными подушками может быть выполнено шарнирным с возможностью поворота и шарнирно-подвижным с возможностью поворота и горизонтального смещения консолей относительно плоскости опирания.
Кроме того, фундаментные подушки, подпорные стенки и плита перекрытия могут
быть выполнены из монолитного железобетона.
При этом фундаментные подушки выполнены в виде свайного ростверка, сваи в котором расположены поочередно с эксцентриситетом на обе стороны от его продольной оси.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается от известного новыми признаками:
1) подпорные стенки объединены и жестко сопряжены с плитой перекрытия;
2
BY 8289 C1 2006.08.30
2) понизу подпорные стенки снабжены консолями, обращенными вовнутрь пропускного отверстия сооружения;
3) консоли оперты на фундаментные подушки с эксцентриситетом относительно плоскости подпорных стенок;
3) сопряжение консолей подпорных стенок с фундаментными подушками выполнено
шарнирным с возможностью поворота консолей относительно плоскости опирания;
5) сопряжение консолей подпорных стенок с фундаментными подушками выполнено
шарнирно-подвижным с возможностью поворота и горизонтального смещения консолей
относительно плоскости опирания;
6) фундаментные подушки, подпорные стенки и плита перекрытия выполнены из монолитного железобетона.
7) фундаментные подушки выполнены в виде свайного ростверка;
8) сваи в ростверке расположены поочередно с эксцентриситетом по обе стороны от
его продольной оси.
Перечисленные выше признаки предлагаемого технического решения при его осуществлении обеспечивают достижение поставленной цели сверхсуммарного результата и
превосходят известные, а в приведенной сумме перечисленные признаки не известны.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено
предлагаемое засыпное сооружение, поперечный разрез по оси насыпи, на фиг. 2 - то же,
продольный разрез по A-A на фиг. 1 вдоль оси сооружения, на фиг. 3 - то же, разрез по
Б-Б на фиг. 1, а на фиг. 4 - схема работы сооружения под нагрузкой.
Сооружение (фиг. 1-3) размещено в теле насыпи 1 и является засыпным. Оно включает плиту перекрытия 2, подпорные стенки 3, снабженные понизу консолями 4, выступающими внутрь пропускного отверстия сооружения и опертыми на фундаментные подушки
5. Подпорные стенки 3 объединены и жестко сопряжены с плитой перекрытия 2.
Подпорные стенки 3 могут быть оперты на фундаментные подушки 5 консолью 4 шарнирно с возможностью поворота и шарнирно-подвижно с возможностью поворота и горизонтального смещения консоли 4 под нагрузкой. В этом случае может быть обеспечена
передача только сжимающей нагрузки на фундаментную подушку без передачи изгибающего момента и горизонтального усилия (распора).
Фундаментные подушки 5 могут быть выполнены в виде свайного ростверка. Сваи 6
размещены в виде "змейки" с эксцентриситетом относительно продольной оси ростверка
5. Причем соседние сваи 6 располагаются поочередно оппозитно относительно указанной
оси. При этом свайный фундамент устраивают в случае пересечения постоянного водотока или при грунтах с недостаточной несущей способностью.
Рассматриваемое сооружение может быть как однопролетным, так и многопролетным.
В последнем случае под плитой 2 параллельно подпорным стенкам могут устроить свайные однорядные опоры 7, позволяя существенно увеличить отверстие сооружения.
На сухих логах при малых водостоках, а также при использовании сооружения в качестве скотопрогона под насыпью или путепровода тоннельного типа при качественных
грунтах свайные фундаменты могут не устраиваться.
При эксплуатации засыпное сооружение, размещенное в теле насыпи дороги 1, испытывает воздействие вертикальной постоянной нагрузки на плиту 2 от давления грунта и
временной нагрузки от движущегося по дороге транспорта. Возникающие в сечениях плиты 2 изгибающие моменты вызывают ее прогиб и вследствие жесткого объединения плиты 2 с подпорными стенками 3, в сечениях последних также возникают изгибающие моменты, вызывающие выгиб стенок 3 к насыпи (фиг. 4).
Уменьшению величины изгибающих моментов в сечениях стенок 3 и плиты 2 перекрытия способствует эксцентричное опирание стенок 3 на фундаментные подушки посредством консолей 4. При этом шарнирное или шарнирно-подвижное (в зависимости от
высоты насыпи) опирание консолей 4 на фундаментные подушки 5 обеспечивает высокие
адаптационные способности сооружения при нагружении.
3
BY 8289 C1 2006.08.30
Шарнирное опирание целесообразно применять при высоте насыпи (над верхом сооружения) свыше 2 м. При этом на подпорные стенки 3 воздействует значительное горизонтальное давление грунта насыпи 1, для восприятия которого дополнительно используются горизонтальная составляющая реакции фундамента 5.
Шарнирно-подвижное опирание консолей 4 на фундаментные подушки 5 целесообразно применять при высоте насыпи менее 2 м. При положении колесной нагрузки P на
перекрытии 2 происходит поворот (со смещением) подпорных стенок 3. При этом грунт
засыпки 1 оказывает дополнительный горизонтальный реактивный отпор на стенки 3, что
приводит к снижению значений изгибающих моментов в сечениях стенок и плиты перекрытия.
Указанное позволяет существенно снизить величины внутренних усилий в сечениях
несущих элементов и уменьшить материалоемкость сооружения.
При предложенном способе опирания консолей 4 на фундаментные подушки 5 под
подошвой подушек реализуется практически равномерное давление на грунт и при его
достаточной несущей способности не требуется устройство свайного ростверка. Это особенно эффективно для скотопрогонов и сухих логов, где гидрологические условия не требуют устройства свайных фундаментов из условия размыва.
На постоянных водотоках свайные ростверки устраивают из условий местных и общих размывов. Поэтому опирание консолей 4 подпорных стенок 3 на ростверк 5 может
осуществляться шарнирным и шарнирно-подвижным. В этом случае на ростверк 5 передается лишь вертикальное сжимающее усилие. Изгибающий момент, возникающий в
плоскости подошвы ростверка 5, обусловленный эксцентричным приложением вертикального усилия сжатия, воспринимают сваи 6, расположенные в виде "змейки" с эксцентриситетом по обе стороны от продольной оси ростверка 5. При этом изгибающий момент
на сваи 6 не передается, а они работают на сжатие различной величины в каждом ряду.
Предложенная конструкция ростверка 5 и расположения свай 6 позволяет примерно в
два раза сократить количество свай, по сравнению с их обычным двухрядным расположением и обеспечить требуемую высокую несущую способность фундаментов сооружения.
Выполнение фундаментных подушек 5, подпорных стенок 3 и плиты перекрытия 2 из
монолитного железобетона позволяет просто и надежно обеспечить требуемое сопряжение элементов сооружения и перераспределение усилий между ними при нагружении, что
позволяет создать надежное и долговечное засыпное сооружение.
Таким образом, по сравнению с аналогами [1, 2] и прототипом [3] в предлагаемом сооружении при наличии приведенных выше признаков удалось в наиболее полной мере
снизить усилия в расчетных сечениях элементов засыпного сооружения за счет их эффективного перераспределения, включить в работу реактивный отпор грунта насыпи за подпорными стенками. Кроме того, в предлагаемом засыпном сооружении, в отличие от известных [1-3], полностью исключены швы между элементами и обеспечена сплошность
перекрытия и подпорных стенок.
В результате не только снижена материалоемкость сооружения, но и существенно повышена эксплуатационная надежность и долговечность, полностью исключена фильтрация воды из насыпи, силикатизация и размораживание бетона конструкций. В отличие от
известных, предлагаемое засыпное сооружение может применяться в широких пределах
перекрываемых пролетов - от 4 до 18 метров.
Предлагаемое засыпное сооружение возводят в той же последовательности, что и прототип [3]. Сначала устраивают фундаменты 5, забивают сваи 7 промежуточных опор, устанавливают арматурные каркасы (не показаны) консолей 4 и подпорных стен 3, устанавливают опалубку этих элементов и бетонируют, обеспечив выпуски арматуры кверху.
Затем устанавливают поддерживающие устройства (подмости) для опалубки плиты перекрытия 2. На палубе размещают арматуру плиты 2 и заводят выпуски арматуры из опор 7 и
подпорных стенок 3. После бетонирования плиты 2 образуется замкнутое вверху железо4
BY 8289 C1 2006.08.30
бетонное строение, жестко связанное с железобетонными стенками 3 и опертое на фундаменты 5. После устройства гидроизоляции по наружным поверхностям плиты 2 и стенок 3
производят отсыпку насыпи 1 с послойным уплотнением у стенок 3. В отдельных случаях
за стенками 3 может устраиваться подушка из щебня или песчано-гравийных смесей.
Таким образом, технология возведения засыпного сооружения традиционна и не требует дополнительных трудозатрат.
Предлагаемое техническое решение будет реализовано в дорожном строительстве как
в Республике Беларусь, так и в Российской Федерации. Его применение несомненно позволит повысить эксплуатационную надежность автомобильных дорог как общей сети,
так и местных, сельскохозяйственных.
Источники информации:
1. ОСТ 35-27.0-85. Звенья железобетонные круглых и прямоугольных водопропускных труб под железные и автомобильные дороги. - M.: Минтрансстрой, 1986.
2. Патент РФ 2181812. МПК E 01F 5/00, E 01D 4/00, 2002.
3. А.с. СССР 1579944, МПК5 Е 01F 5/00, 1990.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
331 Кб
Теги
by8289, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа