Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УСТАНОВКИ РАСТЯЖКИ

Изобретение относится к установке натяжных арматурных элементов, таких как канаты внутри чехла для получения растяжки, являющейся частью системы подвески сооружения.

В системе подвески с растяжками конструкцию, например, такую, как полотно моста, поддерживает одна или несколько опор при помощи набора растяжек, натянутых под углом между опорой и конструкцией. Растяжка представляет собой трос, состоящий из пучка арматурных элементов, натянутых между двумя концевыми креплениями и, как правило, охваченных чехлом. Такими арматурными элементами часто являются металлические канаты. В случае подвесного моста с растяжками каждый арматурный элемент крепят на опоре и на полотне моста, которое он поддерживает.

В документе ЕР 0421862 описан способ натяжения канатов растяжки, который позволяет уравнять натяжения между различными канатами с использованием индивидуального домкрата, который является намного более легким и более управляемым (особенно на опоре), чем коллективный домкрат. Согласно этому способу натягивают первый канат, который будет являться контрольным. Каждый следующий канат натягивают при помощи индивидуального домкрата, пока его натяжение не достигнет значения натяжения контрольного каната. Во время этой операции натяжение уже закрепленных канатов немного ослабляется, тогда как натяжение нового каната усиливается. Шаг за шагом этот способ позволяет достичь одного значения натяжения различных канатов растяжки.

Для сооружения большого размера используемые растяжки обычно имеют большую длину, которая может достигать нескольких сот метров, поэтому необходимо устанавливать большое число натягиваемых арматурных элементов (канатов или других элементов), чтобы выдерживать нагрузку.

Кроме того, на сооружениях с растяжками очень большой длины (более 500 метров) возникает явление парусности, действующее на систему растяжек, которое может преобладать над действием ветра на мостовое полотно, поэтому приходится значительно увеличивать размеры опор. Так как парусность пропорциональна диаметру чехла, желательно выполнять чехлы растяжек меньшего диаметра, то есть выполнять растяжки более компактными.

Таким образом необходимо достичь сложного компромисса между числом канатов в каждой растяжке, которое желательно увеличить до максимума, чтобы повысить поддерживающую способность растяжки, и ее диаметром, который желательно свести к минимуму из соображений аэродинамики.

Вместе с тем, как правило, в чехле следует оставлять пространство для пропускания арматурных элементов во время установки растяжки. Действительно, растяжки больших мостов являются очень тяжелыми, поэтому трудно представить себе их подъем после предварительной сборки на полотне моста или в сборочной зоне. Как правило, чехол устанавливают по наклонному направлению растяжки, затем устанавливают канаты по одному или небольшими группами, поднимая их при помощи челнока, скользящего в чехле и перемещаемого установленной на опоре лебедкой. Во время подъема последнего каната (или последней группы канатов) в чехле должно остаться достаточно пространства для прохождения челнока. Понятно, что для достижения вышеупомянутого компромисса необходимо свести это остающееся пространство к минимуму.

В документе ЕР 0654562 А эту проблему решили за счет выполнения чехла из нескольких частей, соединяемых вокруг канатов после их натяжения, что позволяет оставить лишь минимальное пространство. Однако предпочтительно, чтобы чехол был выполнен в виде единой детали, а не из нескольких частей. В частности, это обеспечивает лучшую защиту арматурных элементов от воздействий окружающей среды.

Задачей решения является устранение вышеупомянутых недостатков.

Поставленная задача решена в способе установки растяжки, содержащей наклонный чехол и пучок натяжных по существу параллельных арматурных элементов, расположенных в чехле и индивидуально закрепленных в первой и второй зонах крепления, при этом арматурные элементы устанавливают на место группами из N арматурных элементов, где N является числом, равным или большим 1. Чехол и часть арматурных элементов устанавливают, прикладывая к арматурным элементам усилия натяжения по существу одинакового значения. Далее осуществляют следующие этапы:

а) выполняют посредством системы уплотнения на по меньшей мере одном конце чехла уплотнение расположенных в чехле арматурных элементов, натянутых и закрепленных между первой и второй зонами крепления, для их прижатия друг к другу вдоль всего пути установки;

б) пропускают внутрь чехла новую группу арматурных элементов в пространство, оставшееся свободным после уплотнения арматурных элементов;

в) натягивают каждый арматурный элемент новой группы между первой и второй зонами крепления так, чтобы все установленные арматурные элементы имели по существу одинаковое значение натяжения;

г) этапы а) - в) повторяют до завершения установки арматурных элементов.

Такая установка арматурных элементов растяжки позволяет достичь равномерного позиционирования арматурных элементов внутри чехла. Равномерное натяжение между арматурными элементами обеспечивает параллельность их направлений. Их уплотнение на одном или на обоих концах чехла позволяет собрать их компактной группой по всей длине чехла, за счет чего максимально увеличивается свободное пространство для пропускания следующих арматурных элементов. Таким образом значительно снижается потребность в увеличении сечения чехла с целью облегчения введения последних арматурных элементов. Способ позволяет выполнять растяжки небольшого сечения для данного числа арматурных элементов, что сводит к минимуму парусность растяжки.

Для выполнения этапа б) предпочтительно каждый арматурный элемент новой группы временно подсоединяют к челноку, на котором крепят первый фал, проходящий в направлении первой зоны крепления и соединенный с лебедкой подъема, и второй фал, проходящий в направлении второй зоны крепления и соединенный с лебедкой спуска.

Предпочтительно пропускание новой группы арматурных элементов производят, используя лебедку подъема, тогда как лебедку спуска включают, чтобы воздействовать на второй фал в противоположном направлении. После пропускания новой группы челнок можно опять опустить при помощи лебедки спуска, тогда как лебедку подъема задействуют для воздействия на первый фал в противоположном направлении.

Предпочтительно челнок содержит держатель и средства временного крепления каждого арматурного элемента новой группы, размещенные на вогнутой стороне этого держателя. В частном варианте выполнения для челнока используют первый держатель, по меньшей мере, во время первого повторения этапов а) - в), затем по меньшей мере один второй держатель, по меньшей мере, во время второго повторения этапов а) - в) после первого повторения, при этом размеры второго держателя меньше размеров первого держателя. Это позволяет учитывать уменьшающееся пространство, остающееся свободным в чехле по мере пропускания арматурных элементов.

Каждый арматурный элемент может представлять собой канат, содержащий центральную жилу и несколько периферических жил, скрученных вокруг центральной жилы. В этом случае для выполнения этапа б) периферические жилы предпочтительно обрезают в концевом участке каждого арматурного элемента новой группы, а центральную жилу подсоединяют к средствам временного крепления челнока в этом концевом участке.

Челнок может содержать, по меньшей мере, при некоторых повторах этапов а) - в), средства для отвода арматурных элементов новой группы от уже уплотненных арматурных элементов, при этом указанные средства могут содержать по меньшей мере один ролик, установленный с возможностью вращения вокруг оси, по существу перпендикулярной к первому и второму фалам. Этот ролик прижимается к уплотненным арматурным элементам во время подъема челнока и арматурных элементов новой группы, когда свободное пространство уменьшается, чтобы избежать повреждения арматурных элементов от трения. В частности, ролик можно установить в передней части челнока по отношению к направлению движения челнока в чехле во время этапа б).

Предпочтительно этап а) уплотнения установленных арматурных элементов включает в себя уплотнение этих арматурных элементов по профилю, имеющему поперечное сечение с верхним участком по существу круглой формы диаметром порядка внутреннего диаметра чехла. Предпочтительно, по меньшей мере, во время некоторых повторений этапов а) - в) нижний участок поперечного сечения профиля имеет по существу плоскую или вогнутую форму.

На этапе а) уплотнение установленных арматурных элементов предпочтительно производят на двух концах чехла.

Другие особенности и преимущества изобретения будут более понятны из нижеследующего описания неограничивающих примеров его осуществления со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показана принципиальная схема осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением для моста с растяжками;

на фиг. 2А показан пример выполнения средств уплотнения, используемых в одном из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 2В показаны средства уплотнения, изображенные на фиг. 2А, вид в поперечном разрезе;

на фиг. 3А и 3В показаны два примера выполнения клина, используемого в средствах уплотнения, изображенных на фиг. 2А;

на фиг. 4А и 4В показаны виды сверху и с конца челнока, используемого в одном из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 5 показан другой пример выполнения средств уплотнения, используемых в одном из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 6 показана система закрывания и открывания для средств уплотнения, изображенных на фиг. 5.

Изобретение может быть использовано, в частности, при строительстве мостов с растяжками. В данном случае рассматривается растяжка, находящаяся в чехле 5 и проходящая между опорой 20 и полотном 21 моста (фиг. 1). Рассматриваемая растяжка может иметь большую длину, например более 100 метров. Она может содержать большое число арматурных элементов, порядка сотни и более.

Арматурные элементы растяжки представляют собой канаты 4, сгруппированные в пучок, расположенный в чехле 5. Каждый канат натягивают и закрепляют двумя концами в зонах крепления 16а, 16b, расположенных на опоре 20 и на мостовом полотне 21 соответственно. Средства крепления, установленные в зонах 16а и 16b, могут быть классическими и, например, могут содержать крепежный блок, опирающийся на конструкцию и оборудованный конусными отверстиями для захождения конусных кулачков, заклинивающих каждый канат.

На первом этапе способа установки растяжки чехол устанавливают в наклонном направлении между двумя зонами крепления и одновременно первый канат или первую группу канатов натягивают и закрепляют с двух концов. Начиная с этого момента, чехол 5 удерживается уже установленным (установленными) канатом (канатами). Во время этого первого этапа в чехол 5 вводят также подвижное устройство, содержащее челнок 2 и два фала 6а, 6b, которые будут описаны ниже.

Как правило, установка на место первых канатов 4 не создает проблем, поскольку свободное пространство внутри чехла 5 является достаточным для легкого введения канатов. Эти канаты разматывают с бобины 17, находящейся на полотне моста, или подают от места складирования канатов, если они были предварительно разрезаны. Затем их вводят в чехол, например, поднимая их от полотна 21 моста к опоре 20 при помощи установленной на опоре лебедки 15а подъема. На этой стадии можно использовать тот же челнок 2, который будет описан ниже.

Во избежание переплетения уже установленных канатов их располагают таким образом, чтобы они были по существу параллельны между собой по всей своей длине. Для этого каждый канат устанавливают в соответствующие положения на двух крепежных блоках. Эту операцию можно осуществлять, симметрично нумеруя конусные отверстия, занимающие соответствующие положения в блоках, находящихся в зонах 16а и 16b, и вводя каждый канат в отверстия одинакового номера с двух сторон.

Перед креплением каждый канат, введенный в чехол, натягивают таким образом, чтобы различные уже натянутые канаты имели одинаковое натяжение, например, в соответствии со способом, описанным в документе ЕР 0421862. Канаты имеют одинаковую конструкцию и закреплены в соответствующих геометрических положениях на двух блоках, что позволяет придавать различным канатам почти параллельные направления между двумя зонами крепления.

Пространство, занимаемое канатами внутри чехла, может оставаться ограниченным, в том числе в труднодоступной центральной части чехла. Поскольку чехол опирается на уже установленные канаты, нижняя часть его сечения остается свободной для введения следующих канатов.

Однако в определенный момент введение новых канатов в чехол 5 становится затрудненным, так как свободного пространства в чехле недостаточно для беспрепятственного прохождения челнока 2. На уровне каждого крепежного блока необходимо оставить некоторое расстояние между канатами, чтобы иметь возможность выполнить конусные отверстия и одновременно обеспечить достаточную прочность блока. При этом канаты, уже установленные в параллельных направлениях, занимают значительное место в чехле, что может помешать введению следующих канатов.

Для преодоления этих трудностей уже закрепленные канаты 4 уплотняют, чтобы прижать их друг к другу вдоль всего пути установки, и устанавливают челнок 2, на котором крепят новый канат 1 или группу канатов (фиг. 1), предназначенных для пропускания в свободное пространство, остающееся на дне чехла 5.

Во время пропускания нового каната 1 или новой группы канатов челнок 2 протягивают при помощи фала 6а, вытягиваемого лебедкой 15а подъема, установленной на опоре 20. Симметрично на челноке 2 крепят другой фал 6b, который проходит вниз до лебедки 15b спуска. Эту лебедку 15b приводят в действие для опускания челнока 2 после отсоединения от него нового поднятого каната или новой поднятой группы канатов.

Предпочтительно во время подъема нового каната 1 лебедкой 15а приводят в действие также лебедку 15b спуска для воздействия на фал 6b и на челнок в противоположном направлении. Точно так же во время возврата челнока 2 лебедкой 15b приводят в действие также лебедку 15а подъема, чтобы воздействовать на фал 6а и на челнок в противоположном направлении. За счет этого комплекс «челнок-фалы» все время находится в состоянии натяжения во время перемещений челнока по дну чехла 5, что обеспечивает равномерный путь этого комплекса вдоль чехла и сводит к минимуму возможность его переплетения с канатами.

Уплотнение уже установленных канатов производят на по меньшей мере одном конце чехла 5 при помощи системы 3 уплотнения. Идентичные условия натяжения этих канатов обеспечивают распространение этого локального уплотнения вдоль всей растяжки, максимально увеличивая свободное пространство для перемещения челнока 2. Для усиления этого эффекта предпочтительно устанавливают систему 3 уплотнения на каждом конце чехла 5, как показано на фиг. 1.

Как показано на фиг. 2А, система 3 предпочтительно уплотняет уже установленные арматурные элементы 4 по профилю, поперечное сечение которого имеет верхний участок по существу круглой формы, диаметр которого равен внутреннему диаметру чехла или близок к нему. В данном случае чехол 5 ложится на пучок уплотненных канатов, теряя минимум места в верхней части и, следовательно, высвобождая максимум места в нижней части для облегчения прохождения челнока 2.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2А и в поперечном разрезе на фиг. 2В, система 3 уплотнения содержит ремень 11 для опоясывания пучка канатов с установкой между ними клина 10. Клин 10 ограничивает нижний участок поперечного сечения профиля уплотнения.

Клинья 10 могут быть различной формы. На фиг. 3А показан пример выполнения такого клина 10. Он содержит две части: верхнюю часть 12а, непосредственно входящую в контакт с уплотняемыми канатами 4, и нижнюю часть 13, по которой проходит ремень 11.

Как показано на фиг. 3А, верхняя часть 12а клина 10 является плоской, поэтому нижняя часть поперечного сечения профиля уплотнения имеет по существу плоскую форму. Предпочтительно эту верхнюю часть 12а, входящую в контакт с канатами 4, выполняют из эластомерного материала, чтобы избежать повреждения канатов во время их уплотнения. Нижнюю часть 13 клина 10, которая может иметь самые разные формы, выполняют из жесткого материала, например из дерева.

В варианте, показанном на фиг. 3В, верхняя эластомерная часть 12b клина 10 является выпуклой, поэтому нижний участок поперечного сечения профиля уплотнения является вогнутым.

Разумеется, можно использовать и другие системы 3 уплотнения. Они будут тем эффективнее, чем ближе друг к другу будут канаты 4 и чем больше свободного пространства внутри чехла оставит сформированный таким образом пучок.

Например, можно использовать механическую систему, показанную на фиг. 5. Эта система содержит жесткий корпус 24 и верхнюю часть 27, опоясывающую уплотняемые канаты 4. Она содержит также гидроцилиндр 22, закрепленный на верхней части 27 механической системы уплотнения. Этот гидроцилиндр поворачивает корпус 24 вокруг оси 23, связанной с корпусом, обеспечивая открывание и закрывание системы вокруг канатов. Эту систему предпочтительно выполняют с возможностью быстрого открывания и закрывания, чтобы избежать потерь времени на этапе пропускания канатов.

На фиг. 6 схематично показан пример системы закрывания и открывания для механической системы уплотнения, показанной на фиг. 5. На верхней части 27 механической системы закреплен зуб 26. Два других зуба 25 закреплены на корпусе 24. Зубья 25 выполнены таким образом, чтобы зуб 26 заходил между ними при закрывании системы. Такое выполнение позволяет избежать выхода канатов 4 из механической системы, когда она находится в закрытом положении.

Таким образом, уплотнение уже закрепленных канатов 4 позволяет высвободить пространство внутри чехла для прохождения челнока 2 с новым канатом 1. Для установки каната 1 челнок помещают в пространство, остающееся свободным в чехле 5 после уплотнения, то есть на дне чехла, затем приводят в действие лебедку 15а подъема для протягивания челнока 2 при помощи фала 6а вдоль чехла 5.

Когда новый канат 1 доходит до другого конца чехла 5, его отсоединяют от челнока 2 для закрепления в зоне 16а, а закрепленные канаты 4 разуплотняют, демонтируя системы 3. В случае если новый канат 1 не является заранее подготовленным, то есть не обрезан, его обрезают на уровне полотна 21 моста для отделения от бобины 17 и подведения к блоку крепления зоны 16b. Натяжение этого нового каната и его крепление осуществляют так же, как и для предыдущих канатов 4. В частности, после крепления получают равные значения натяжения каната 1 и ранее установленных канатов 4, например, согласно способу, описанному в документе ЕР 0421862.

Профиль уплотнения становится все больше по мере установки новых канатов, что постепенно уменьшает свободное пространство для прохождения челнока 2. Можно использовать несколько взаимозаменяемых челноков разных размеров, при этом начинают операцию с самым большим челноком (который перемещается более устойчиво в чехле, когда свободное пространство еще является относительно большим), а последние канаты поднимают при помощи самого маленького челнока.

Можно также использовать разные системы уплотнения по мере установки новых канатов. Например, можно начать работу с клином типа показанного на фиг. 3А, определяющим плоский в основании профиль уплотнения, и продолжить с клином, показанным на фиг. 3В, определяющим вогнутый в основании профиль уплотнения.

Во время установки новых канатов 1 и до последнего каната можно повторять одни и те же операции. Предпочтительно канаты устанавливают последовательными слоями, начиная с положений в верхней части чехла и постепенно опускаясь к канатам нижних положений.

Предпочтительно челнок 2 имеет конструкцию, которая сводит к минимуму размеры его поперечного сечения. Челнок, показанный на фиг. 4А и 4В, содержит держатель 14, который может опускаться на дно чехла 5 во время перемещений челнока. Предпочтительно этот держатель 14 выполняют из металлического листа и он имеет полукруглую форму.

Предпочтительно держатель 14 челнока 2 выполняют съемным, поэтому его можно использовать, пока пучок установленных канатов не мешает продвижению челнока внутри чехла, и его можно извлечь, когда остающееся пустым пространство становится слишком ограниченным, чтобы обеспечивать беспрепятственное перемещение челнока вместе с его держателем. Можно использовать несколько держателей уменьшающегося размера.

Челнок 2 содержит лоток 7, в который заводят конец нового поднимаемого каната. Таким образом, предназначенный для установки новый канат 1 можно разместить в лотке 7 челнока 2 и закрепить в этом лотке при помощи средств временного крепления. Эти средства (на фиг. 4А и 4В не показаны) можно легко снять, чтобы оператор, работающий на строительстве моста, мог быстро отсоединить канат 1 от челнока 2, чтобы подвести его к зоне 16а крепления.

Обычно канат содержит центральную жилу и шесть периферических жил, скрученных вокруг центральной жилы. Чтобы подсоединить его к лотку 7 челнока согласно одному из вариантов, в концевом участке 1а каната обрезают шесть периферических жил, как показано на фиг. 4а, и центральную жилу закрепляют в небольшом устройстве крепления (не показано), например, с кулачками в виде усеченных конусов, установленном в лотке 7. Эта конструкция позволяет свести к минимуму поперечное сечение лотка и челнока в целом.

Следует отметить, что от одной зоны крепления к другой можно одновременно протягивать несколько канатов. В случае группы из N канатов (N≥1) на челноке размещают N лотков таким образом, чтобы каждый лоток удерживал один из N канатов группы. На фиг. 4А и 4B в качестве примера показаны два лотка 7. Можно менять число N по мере установки канатов, в частности уменьшать это число, чтобы уменьшить габариты челнока 2 в конце установки.

Челнок 2 содержит также средства 8 крепления фалов 6а и 6b, которые могут быть средствами крепления любого типа. Например, конец каждого фала 6а и 6b можно закрепить при помощи винта 8 на основании 19, которое соединено с держателем 14 и зацепляется с лотками 7.

Предпочтительно челнок 2 содержит средства отвода нового каната 1 от закрепленных и уплотненных канатов 4. В представленном варианте выполнения эти средства содержат два ролика 9, установленных с возможностью вращения вокруг осей А, установленных на держателе 14 или на основании 19 и перпендикулярных к фалам 6а и 6b. Эти ролики 9 расположены между держателем 14, фалами 6а, 6b и новым канатом 1, препятствуя переплетению канатов и/или фалов и трению между перемещающимся челноком и уже установленными канатами, которое может привести к их повреждению.

Можно установить только один ролик 9 на челноке, предпочтительно в передней части челнока в направлении перемещения челнока внутри чехла во время подъема.