Мостови лагери: видове, функции, монтаж и поддръжка

Артикулацията на моста и спецификацията на лагера са съществени аспекти на мостовото инженерство, осигуряващи дълголетието и функционалността на мостовете. Това изчерпателно ръководство разглежда важността на тези елементи, техните различни видове, критерии за избор и най-добри практики за поддръжка и инсталиране.

Разбиране на мостовата артикулация и мостовите лагери

Артикулацията в мостовото инженерство се отнася до стратегическия дизайн и разположението на опори и лагери, които позволяват необходимите движения и ротации. Това предотвратява ненужното напрежение както върху връхната конструкция, така и върху подструктурата, като гарантира, че мостовете могат да се адаптират към различни сили и движения без повреда.

Как работи мостовият лагер?

Мостовите лагери работят, като прехвърлят натоварванията от надстройката на моста към подструктурата, като същевременно поемат или ограничават относителните движения. Тези движения могат да включват топлинно разширение и свиване, както и движения, причинени от натоварвания от трафик и сили на вятъра. Лагерите позволяват на моста да се огъва и движи, без да причинява структурни повреди, поддържайки целостта и дълготрайността на моста.

Какво е мост със свободен лагер?

Мостът със свободен лагер е вид мост, при който лагерите позволяват движение в множество посоки без значително ограничение. Тези лагери, често еластомерни или плъзгащи лагери, позволяват на надстройката на моста да се разширява, свива и върти свободно в отговор на топлинни промени, промени в натоварването и други сили. Този дизайн обикновено се използва, когато структурата трябва да поеме големи движения и завъртания, без да налага значителни ограничения.

Какъв материал се използва за мостови лагери?

Мостовите лагери се изработват от различни материали, избрани въз основа на вида на лагера и специфичните изисквания на моста. Общите материали включват:

• Каучук и стомана: Използва се в еластомерни лагери, съчетаващи гъвкавост и здравина.
• Политетрафлуоретилен (PTFE): Материал с ниско триене, използван в плъзгащи се повърхности на саксии и сферични лагери.
• Неръждаема стомана: Често се използва в сферични лагери заради своята здравина и устойчивост на корозия.
• Бронзови и композитни материали: Понякога се използва в специализирани лагери заради техните уникални свойства.

Видове и функции на мостови лагери

Лагерите са жизненоважни за прехвърляне на товари от надстройката на моста към подструктурата, като същевременно поемат или ограничават относителните движения. Има няколко вида лагери, всеки от които е подходящ за различни конфигурации и изисквания на моста:

• Еластомерни лагери: Те са съставени от слоеве гума, разделени от стоманени плочи, които обикновено се използват в малки конструкции. Те се справят с движения чрез деформация на срязване и са икономически ефективни за приложения с малки надлъжни, напречни и ротационни движения.
• Лагери на саксии: Те се състоят от ограничен еластомерен диск в стоманен цилиндър, позволяващ значителни въртеливи движения. Те могат също така да поемат транслационни движения, когато е включена плъзгаща се повърхност.
• Сферични лагери: Използвани за големи завъртания, тези лагери използват сферична повърхност, често облицована с PTFE и съчетана с повърхност от неръждаема стомана. Те са по-скъпи поради необходимата механична обработка и обикновено се използват в големи структури.
• Рокерни лагери: Позволявайки въртене около една ос, кобиличните лагери осигуряват торсионно задържане около ортогонална ос спрямо линията на контакт. Те често се използват в железопътни мостове, където ударното натоварване е високо.
• Водещи лагери: Те гарантират, че структурата поддържа правилната траектория на разширение/свиване, без да понася вертикални натоварвания, което е полезно при силно изкривени конструкции или конструкции с много участъци.

Основни съображения за дизайн на мостови лагери и шарнир

Фактори на околната среда и натоварване

1. Температурни промени: Както равномерните, така и диференциалните температурни промени могат да предизвикат значителни движения и напрежения в мостовите конструкции.
2. Свиване на бетона: Свиването на бетонните компоненти, като например плочата на палубата, трябва да се съобрази, за да се избегне ненужно напрежение.
3. Постоянни действия: Собствените товари и насложените мъртви товари упражняват непрекъснати сили, които трябва да бъдат управлявани.
4. Променливи действия: Натоварванията от трафик са основно променливо действие, което лагерите трябва да поемат.
5. Вертикални и хоризонтални натоварвания: И двата вида натоварвания влияят върху избора и дизайна на лагерите.
6. Споразумения за поддръжка: Всяко движение или слягане на опори може да предизвика допълнителни сили и движения, с които лагерите трябва да се справят.
7. Случайни действия: Въздействията от сблъсъци с превозни средства или други инциденти изискват обмисляне при проектирането на лагерите.

Акомодация на движението в мостови лагери

Лагерите трябва да поемат както постоянни (необратими), така и преходни (обратими) движения. Това гарантира, че мостът може да се адаптира към различни условия, без да натрупва напрежение, което може да доведе до повреда.

Управление на въртенето в мостови лагери

Трябва да се вземат предвид завъртанията около надлъжните и напречните оси при опорите. Тези въртения могат или да се настанят в лагерите, или да се съпротивляват от тях. В някои случаи въртенето около вертикална ос, свързано с планово огъване, също трябва да се има предвид, въпреки че това обикновено е минимално.

Хоризонтални премествания в мостови лагери

Хоризонталните измествания възникват от общи промени в структурната дължина и огъване. Правилното разположение на лагера е от решаващо значение за управлението на тези измествания, предотвратяване на ненужно напрежение и осигуряване на структурна цялост.

Оптимизиране на разположението на шарнира с мостови лагери

Ограничителни лагери и разширителни фуги

Намаляването на броя на лагерите и минимизирането на движенията, които трябва да бъдат поети от разширителните фуги, намалява задълженията за поддръжка. Този подход опростява конструкцията и увеличава нейната дълготрайност.

Избягване на повдигане в мостовите лагери

Предотвратяването на повдигане в позициите на лагерите, особено при изкривени конструкции, е от съществено значение. Издигането може да усложни дизайна и да увеличи разходите, така че трябва да се избягва, когато е възможно.

Механични ограничители в мостови лагери

Необходими са механични ограничители, за да се управляват хоризонталните сили и да се гарантира, че топлинното разширение и свиване се извършва правилно. Тези ограничители трябва да бъдат стратегически поставени, за да контролират ефективно движенията.

Гъвкавост при мостове с много участъци с мостови лагери

Използването на тънки стълбове, които позволяват споделяне на натоварването и гъвкавост, предотвратява ограниченията на движението в конструкции с множество разстояния. Това конструктивно съображение подобрява способността на структурата да се адаптира към различни сили и движения.

Подробни шарнирни схеми за мостови лагери

Мостове с един участък

1. Плаваща артикулация: При малки мостове с незначителни хоризонтални сили, платното може да „плува“ върху еластомерни лагери. Тези лагери поемат всички движения чрез деформация на срязване.
2. Артикулация с фиксирана точка: Повечето мостове изискват механични ограничители за управление на хоризонталните сили. Лагери с гърне и направлявани (еднопосочни) лагери се използват за управление на движенията, като неподвижните лагери се справят с надлъжни сили.

Непрекъснати палуби с множество разстояния

При по-дълги разстояния мащабът на движенията се увеличава. Поставянето на неподвижния лагер в центъра на моста гарантира, че термичното разширение се разпределя равномерно, намалявайки напрежението върху конструкцията. Проектирането на кея трябва да отчита хоризонталните сили, произтичащи от действията на спиране и ускорение.

Извити мостови настилки с мостови лагери

Извитите палуби могат да се насочват радиално от фиксирана точка или тангенциално към радиуса на кривината. Радиалното насочване изисква прецизна геометрия за лагерите, докато тангенциалното подравняване ефективно насочва платформата около кривите, поемайки хоризонталните сили със специфични направляващи лагери.

Разширителни фуги в мостови лагери и шарнири

Съвременните мостове използват разширителни фуги за управление на движенията, предотвратяване на локално напукване и поддържане на структурната цялост. Правилната спецификация на тези стави е от решаващо значение, подобно на лагерите, за осигуряване на ефективно приспособяване на движението и минимизиране на поддръжката.

Спецификация и монтаж на мостови лагери

Подготовка на графика на лагерите за мостови лагери

Проектантът на моста трябва да изготви подробен лагерен график, като посочи силите, движенията и работните характеристики. Тази информация помага на дизайнера на лагера да определи проектните стойности и пълните спецификации.

Съображения за монтаж на мостови лагери

Лагерите трябва да се монтират с прецизна ориентация и настройки на температурата, за да поемат пълното разширяване и свиване. Може да са необходими конусни плочи за подравняване на опорните повърхности с окончателната геометрия на моста.

Поддръжка и проверка на мостови лагери

Проектиране за достъпност в мостови лагери

Лагерите трябва да са проектирани за лесна проверка, поддръжка и подмяна. Това включва осигуряване на достъп, средства за облекчаване на натоварването и физическо пространство за изваждане и поставяне на нови лагери.

Упорни галерии за мостови лагери

При опорите галериите улесняват проверката и поддръжката на лагерите. Тези галерии осигуряват необходимия достъп и пространство за работа върху лагери без значителни структурни модификации.

Заключение

Артикулацията на моста и спецификацията на лагера са основни за функционалността и дълготрайността на мостовете. Чрез разбирането и прилагането на оптимизирани проекти и практики за поддръжка, инженерите могат да гарантират, че мостовете ще останат безопасни, издръжливи и ефективни за години напред. Правилната артикулация позволява на мостовете да се адаптират към различни сили и движения, докато добре подбраните лагери пренасят натоварванията ефективно и поемат необходимите измествания и ротации. Чрез прецизен дизайн, монтаж и поддръжка, целостта и ефективността на мостовите конструкции могат да бъдат значително подобрени.