Результат интеллектуальной деятельности: Опора моста

Изобретение относится к мостостроению, в частности к опорам мостов через реки.

Известна опора моста, имеющая поперечное сечение в виде неравностороннего пятиугольника, причем опора установлена так, чтобы самый острый угол пятиугольника был ориентирован против направления водного потока (см. Ротенбург И.С., Вольнов B.C., Поляков М.П. Мостовые переходы. - М.: Высшая школа, 1977, с. 216, рис. VI. 30, г).

Основными недостатками опоры моста с указанным поперечным сечением являются относительная неравная жесткость на изгиб в различных направлениях и ограниченная степень обтекаемости опоры водным потоком.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является опора моста, имеющая поперечное сечение в виде круга (см. Федотов Г.А. "Изыскания и проектирование мостовых переходов". М., АСАДЕМА, 2005, с. 83, рис. 4.9).

Основными недостатками опоры моста - прототипа являются относительно ограниченные устойчивость, жесткость и обтекаемость.

Задачей изобретения является повышение устойчивости, жесткости и обтекаемости опоры моста.

Для решения поставленной задачи в опоре моста, имеющей поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины, поперечное сечение опоры моста выполнено в виде треугольника Рело, причем опора моста установлена так, чтобы один из углов треугольника Рело был ориентирован против направления течения водного потока.

Сущность изобретения заключается в том, что поперечное сечение опоры моста выполнено в виде треугольника Рело, причем одним из углов этого треугольника опора ориентирована против направления водного потока. Такой новый признак, как выполнение поперечного сечения опоры моста в виде треугольника Рело, позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что у опоры моста повышается боковая поверхность и прочность. Второй новый признак, такой как ориентация одного из углов треугольника Рело против направления течения водного потока, позволяет достигнуть нового свойства, заключающегося в заметном уменьшении сопротивления опоры моста движению водного потока.

Вышеуказанные новые признаки и новые свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть эффектов, заключающихся в повышении устойчивости, жесткости и обтекаемости опоры моста. Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенное отличие".

На фиг. 1 изображена опора моста, поперечное сечение.

Опора моста включает ствол 1, грани 2 которого в поперечном сечении образуют треугольник Рело. Один из углов 3 треугольника Рело ориентируется против направления течения водного потока 4.

Треугольник Рело представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса a, центры которых находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной a.

У круга ширина в любом направлении одна и та же - она равна диаметру круга. К фигурам, имеющим постоянную ширину, относится также треугольник Рело.

Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Рело обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна a, то его площадь равна . Следовательно, при равных площадях, треугольник Рело имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с опорой моста круглого сечения, опора моста с сечением в виде треугольника Рело имеет больший периметр, а следовательно, большую боковую поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеивания поверхностных напряжений и повышения трещиностойкости.

Поверхность у железобетонной опоры моста с таким сечением по сравнению с железобетонной опорой моста круглого сечения увеличивается более чем на 5%.

У треугольника Рело по сравнению с кругом той же площади диаметр практически во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, жесткость сечения и в целом железобетонной опоры моста увеличивается.

Железобетонная опора моста предложенной конструкции может изготовляться на месте строительства в виде монолитного элемента. Углы при вершинах треугольника Релло равны 120°, т.е. сложности армирования угловых зон не возникают.

При сооружении опоры моста один из углов сечения нужно ориентировать против направления течения водного потока. Как уже отмечалось, углы при вершинах треугольника Рело равны 120°, это более чем на 30% меньше угла, образованного касательными пересекающимися линиями, куда может вписаться круг. Как показывают исследования, если коэффициент формы сечения опоры при обтекании его водным потоком для круга равен 10, то для треугольника Рело, ориентированного одним из трех углов навстречу течению водного потока, коэффициент формы сечения опоры уменьшается до значений 9,0-9,5 в зависимости от скорости течения водного потока.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения по сравнению с прототипом заключается в повышении устойчивости, жесткости и обтекаемости опоры моста при одинаковых затратах материалов.