Подшипники моста: типы, функции, установка и обслуживание

Шарнирное сочленение моста и характеристики подшипников являются важными аспектами мостостроения, обеспечивающими долговечность и функциональность мостов. В этом подробном руководстве рассматривается важность этих элементов, их различные типы, критерии выбора и лучшие практики обслуживания и установки.

Понимание сочленения моста и опор моста

Под артикуляцией в мостостроении подразумевается стратегическое проектирование и размещение опор и подшипников, которые обеспечивают необходимые движения и вращения. Это предотвращает чрезмерную нагрузку как на надстройку, так и на основание, гарантируя, что мосты могут адаптироваться к различным силам и движениям без повреждений.

Как работает мостовой подшипник?

Подшипники моста работают, передавая нагрузки от пролетной части моста на подконструкцию, одновременно компенсируя или ограничивая относительные перемещения. Эти движения могут включать тепловое расширение и сжатие, а также движения, вызванные транспортными нагрузками и силой ветра. Подшипники позволяют мосту изгибаться и перемещаться, не вызывая структурных повреждений, сохраняя целостность и долговечность моста.

Что такое свободный несущий мост?

Свободный несущий мост — это тип моста, подшипники которого позволяют движение в нескольких направлениях без значительных ограничений. Эти подшипники, часто эластомерные или скользящие, позволяют пролетной части моста расширяться, сжиматься и свободно вращаться в ответ на температурные изменения, изменения нагрузки и другие силы. Эта конструкция обычно используется там, где конструкция должна выдерживать большие перемещения и вращения без наложения существенных ограничений.

Какой материал используется для подшипников моста?

Подшипники моста изготавливаются из различных материалов, которые выбираются в зависимости от типа подшипника и конкретных требований моста. Общие материалы включают в себя:

• Резина и сталь: Используется в эластомерных подшипниках, сочетающих гибкость и прочность.
• Политетрафторэтилен (ПТФЭ): Материал с низким коэффициентом трения, используемый в скользящих поверхностях чашечных и сферических подшипников.
• Нержавеющая сталь: Часто используется в сферических подшипниках из-за его прочности и устойчивости к коррозии.
• Бронза и композиционные материалы: Иногда используется в специализированных подшипниках из-за их уникальных свойств.

Типы и функции мостовых опор

Подшипники имеют жизненно важное значение для передачи нагрузок от пролетной части моста на подконструкцию, одновременно компенсируя или ограничивая относительные перемещения. Существует несколько типов подшипников, каждый из которых подходит для различных конфигураций и требований мостов:

• Эластомерные подшипники: Они состоят из слоев резины, разделенных стальными пластинами, обычно используемых в небольших конструкциях. Они справляются с движениями за счет сдвиговой деформации и экономически эффективны для применений с незначительными продольными, поперечными и вращательными движениями.
• Подшипники горшка: Они состоят из ограниченного эластомерного диска внутри стального цилиндра, допускающего значительные вращательные движения. Они также могут компенсировать поступательные движения, если в комплект входит скользящая поверхность.
• Сферические подшипники: Эти подшипники, используемые для больших вращений, имеют сферическую поверхность, часто покрытую ПТФЭ и сочетающуюся с поверхностью из нержавеющей стали. Они дороже из-за необходимости механической обработки и обычно используются в крупных конструкциях.
• Рокерные подшипники: Позволяя вращение вокруг одной оси, коромысловые подшипники обеспечивают ограничение скручивания вокруг оси, ортогональной линии контакта. Их часто используют на железнодорожных мостах, где высоки ударные нагрузки.
• Направляющие подшипники: Это гарантирует, что конструкция сохраняет правильный путь расширения/сжатия без возникновения вертикальных нагрузок, что полезно в сильно перекошенных или многопролетных конструкциях.

Ключевые факторы, касающиеся опор моста и конструкции сочленений

Факторы окружающей среды и нагрузки

1. Изменения температуры: Как равномерные, так и дифференциальные изменения температуры могут вызвать значительные перемещения и напряжения в конструкциях мостов.
2. Усадка бетона: Необходимо учитывать усадку бетонных компонентов, таких как плиты перекрытия, чтобы избежать чрезмерного напряжения.
3. Постоянные действия: Статические нагрузки и наложенные статические нагрузки создают постоянные силы, которыми необходимо управлять.
4. Переменные действия: Транспортные нагрузки являются основной переменной нагрузкой, которую должны выдерживать подшипники.
5. Вертикальные и горизонтальные нагрузки: Оба типа нагрузок влияют на выбор и конструкцию подшипников.
6. Поддержка расчетов: Любое перемещение или осадка опор может вызвать дополнительные силы и движения, с которыми подшипникам придется справиться.
7. Случайные действия: При проектировании подшипников необходимо учитывать воздействия столкновений транспортных средств или других аварий.

Аккомодация движения в опорах моста

Подшипники должны выдерживать как постоянные (необратимые), так и кратковременные (обратимые) движения. Это гарантирует, что мост сможет адаптироваться к различным условиям, не накапливая напряжения, которые могут привести к повреждению.

Управление вращением опор моста

Необходимо учитывать повороты вокруг продольной и поперечной осей на опорах. Эти вращения могут либо фиксироваться в подшипниках, либо им противодействовать. В некоторых случаях необходимо также учитывать вращение вокруг вертикальной оси, связанное с изгибом плана, хотя оно обычно минимально.

Горизонтальные смещения в опорах моста

Горизонтальные смещения возникают в результате общих изменений длины конструкции и изгиба. Правильное размещение подшипников имеет решающее значение для управления этими смещениями, предотвращения чрезмерных напряжений и обеспечения структурной целостности.

Оптимизация сочленения с помощью мостовых опор

Ограничительные подшипники и компенсаторы

Уменьшение количества подшипников и минимизация перемещений компенсаторов уменьшают затраты на техническое обслуживание. Такой подход упрощает конструкцию и увеличивает ее долговечность.

Как избежать подъема опор моста

Крайне важно предотвратить подъем в опорных точках, особенно в перекошенных конструкциях. Поднятие может усложнить проектирование и увеличить затраты, поэтому его следует избегать, когда это возможно.

Механические ограничители в опорах моста

Механические ограничители необходимы для управления горизонтальными силами и обеспечения правильного теплового расширения и сжатия. Эти ограничения должны быть расположены стратегически так, чтобы эффективно контролировать перемещения.

Гибкость многопролетных мостов с опорами моста

Использование тонких опор, обеспечивающих распределение нагрузки и гибкость, предотвращает ограничения движения в многопролетных конструкциях. Такое конструктивное решение повышает способность конструкции адаптироваться к различным силам и движениям.

Подробные схемы шарнирного сочленения опор моста

Однопролетные мосты

1. Плавающая артикуляция: В небольших мостах с незначительными горизонтальными нагрузками настил может «плавать» на эластомерных подшипниках. Эти подшипники компенсируют все движения за счет деформации сдвига.
2. Артикуляция с фиксированной точкой: Большинству мостов требуются механические ограничители для управления горизонтальными силами. Подшипники горшка и направляющие (однонаправленные) подшипники используются для управления движениями, а фиксированные подшипники воспринимают продольные силы.

Непрерывные многопролетные настилы

При более длинных пролетах величина движений увеличивается. Размещение фиксированного подшипника в центре моста обеспечивает равномерное распределение теплового расширения, снижая нагрузку на конструкцию. Конструкция пирса должна учитывать горизонтальные силы, возникающие в результате торможения и ускорения.

Изогнутые настилы моста с опорами моста

Изогнутые деки можно направлять либо радиально от фиксированной точки, либо по касательной к радиусу кривизны. Радиальное ведение требует точной геометрии подшипников, а тангенциальное выравнивание эффективно направляет деку на поворотах, воспринимая горизонтальные силы с помощью специальных направляющих подшипников.

Компенсаторы в опорах и шарнирах мостов

В современных мостах используются компенсаторы для управления движениями, предотвращения локального растрескивания и поддержания структурной целостности. Правильная спецификация этих соединений, как и подшипников, имеет решающее значение для обеспечения эффективной адаптации движения и минимизации технического обслуживания.

Спецификация и установка мостового подшипника

Подготовка графика подшипников для опор моста

Проектировщик моста должен подготовить подробную схему подшипников с указанием сил, перемещений и эксплуатационных характеристик. Эта информация помогает разработчику подшипников определить расчетные значения и полные характеристики.

Рекомендации по установке опор моста

Подшипники следует устанавливать с точной ориентацией и температурными настройками, чтобы обеспечить полное расширение и сжатие. Для выравнивания несущих поверхностей с окончательной геометрией моста могут потребоваться конические пластины.

Техническое обслуживание и проверка подшипников моста

Конструкция для обеспечения доступности в опорах моста

Подшипники должны быть спроектированы таким образом, чтобы их можно было легко осматривать, обслуживать и заменять. Это включает в себя обеспечение доступа, средств для снятия нагрузки и физического пространства для извлечения и установки новых подшипников.

Галереи абатментов для опор моста

Галереи на абатментах облегчают осмотр и обслуживание подшипников. Эти галереи обеспечивают необходимый доступ и пространство для работы с подшипниками без существенных структурных модификаций.

Заключение

Шарнирное сочленение моста и характеристики подшипников имеют основополагающее значение для функциональности и долговечности мостов. Понимая и внедряя оптимизированные конструкции и методы обслуживания, инженеры могут гарантировать, что мосты останутся безопасными, долговечными и эффективными на долгие годы. Правильное сочленение позволяет мостам адаптироваться к различным силам и движениям, а правильно подобранные подшипники эффективно передают нагрузки и компенсируют необходимые смещения и вращения. Благодаря тщательному проектированию, монтажу и техническому обслуживанию можно значительно повысить целостность и эксплуатационные характеристики мостовых конструкций.