Особенности конструкций башен

Башни вертикально подъемных мостов могут быть решетчатыми и сплошностенчатыми.

Башни решетчатой конструкции представляют собой пространственные стержневые системы, основными несущими элементами которых являются две пары стоек – передние и задние. По верховому и низовому фасадам передние и задние стойки башен попарно объединяют решеткой, обычно раскосной (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Очертания задних стоек решетчатых башен

а – полигональное по всей длине; б – прямолинейное; в – прямолинейное отдельными участками

С учетом характера работы башен и с целью уменьшения расхода металла в мостах старых проектировок очертание задних стоек башен принималось полигональным с расположением узлов по параболе (рис. 2.3, а). С целью упрощения конструкции и технологии изготовления в настоящее время задние стойки, как правило, делают прямолинейными (рис. 2.3, б). Возможно решение, когда очертание задних стоек делают прямолинейным с различными углами наклона на отдельных участках (рис. 2.3, в).

Между собой пары передних и задних стоек соединяются вертикальными продольными связями, причем распорки связей располагаются в тех же плоскостях, что и распорки решеток по фасадам башен (рис. 2.4, а). При небольшой ширине башен В _б, когда ее величина близка к шагу распорок λ, связи устраиваются крестовыми, что характерно для железнодорожных мостов (рис. 2.4, б). При большой ширине устанавливают две или несколько панелей крестовых связей или переходят к полураскосной решетке (рис. 2.4, в).

Рис. 2.4. Решетчатые башни

а – раскосная решетка фермы башни; б – крестовая решетка связей; в – полураскосная решетка связей

Сплошностенчатые башни выполняют в виде пилонов, устанавливаемых на верховых и низовых сторонах опор разводного пролета. Обычно верховую и низовую башни на каждой опоре связывают поверху горизонтальным ригелем, образуя жесткую П-образную раму, при этом ригель используют для установки на нем механизмов разводки. Стенки таких башен выполняют из железобетона или металла.

Размеры башен понизу определяются устойчивостью против опрокидывания вдоль и поперек оси моста, а также конструктивными соображениями.

При установке на отдельно стоящие опоры размер башен поперек оси моста B _б должен удовлетворять условиям:

и ,

а размер b _б вдоль оси

… ,

где H _б – высота башни,Г – габарит проезжей части (габарит приближения строений).

Длина башен при установке их на смежные с разводным стационарные пролетные строения со сквозными главными фермами с ездой понизу должна иметь величину

,

а ширина понизу может быть уменьшена до величины , где h _б – высота башни над верхним поясом башенного пролетного строения.

Прикрепление задних стоек башен к верхним поясам главных ферм башенных пролетных строений должно производиться только в узлах.

Поперечные размеры сплошностенчатых башен-пилонов определяются необходимостью размещения в башнях противовесов, лестниц и подъемников (лифтов).

Размер башен поверху d _б определяется условиями размещения механического оборудования на оголовке. При этом обычно размер башен поверху получается меньше размера понизу: .

В случае задние стойки становятся вертикальными, конструкция башни упрощается, но увеличивается расход металла на башню. Если принять величину d _б минимально необходимой, задние стойки могут иметь различное очертание (см. рис. 2.3).

Высоту башни H _б от низа конструкции до оси главных шкивов (рис. 2.5) находят из условия движения пролетного строения

и из условия опускания противовеса

,

где: h _ф – габаритная высота вертикально-подъемного пролетного строения;

h_п – высота подъема пролетного строения;

а ₁ = 3...5 м – расстояние от верха разводного пролетного строения до оси главного шкива;

а ₂ = 1,5...3,0 м – расстояние от верха противовеса до оси главного шкива;

h _пр – высота противовеса;

h _оп – величина опускания противовеса;

а ₃ > 1,0 м - расстояние от верха проезжей части (от головки рельсов) до низа противовеса;

h^¢_с – расстояние от низа пролетного строения до верха проезжей части;

D l _т – вытяжка канатов несущих тросов, принимаемая равной 2% от их длины.

Рис. 2.5. Схема к назначению высоты башен вертикально-подъемных мостов

Если по мосту проходит электрифицированная железная дорога, то величина а ₃ измеряется от низа противовеса до верхнего элемента конструкции подвески контактного провода, при этом а ₃ ≥ 0,5 м, а h_с равно расстоянию от указанного элемента до низа пролетного строения.

Для обеспечения нормального движения разводного пролетного строения необходима вертикальность передних стоек башен.

Для регулирования положения передних стоек в процессе монтажа и придания им вертикальности после загрузки противовесов задние стойки башни первоначально присоединяют к узлам В1 верхнего пояса башенных пролетных строений (см. рис. 2.3) с использованием специального винтового домкратного приспособления, передающего нагрузку от стоек на узлы в период монтажа через шпильки с резьбой (рис. 2.6, а).

Рис. 2.6. Конструкция узлов В1 и Н0 башни

а – прикрепление задней стойки башни к верхнему поясу башенного пролетного строения в узле В1; б – опирание передней стойки на опорный узел Н0 главной фермы башенного пролетного строения

Одновременно на монтажный период опирание передних стоек на опорные узлы (крайние узлы Н0 нижнего пояса) производят с помощью болтов-шарниров (рис. 2.6, б), а крайние панели верхнего пояса в пределах башен прикрепляют к передним стойкам в узлах В0 временными монтажными болтами. Диаметр болтов-шарниров и толщина дополнительных накладок в узлах Н0 определяются прочностью металла на смятие. После окончания монтажа и регулирования положения передних стоек с приданием им вертикального положения производится окончательная сборка всех упомянутых узлов с использованием высокопрочных болтов.

Для доставки обслуживающего персонала и необходимого оборудования в павильоны управления и машинные помещения, расположенные на оголовках, в каждой башне устраиваются лестничные ходы и лифтовые подъемники грузоподъемностью не менее 500 кг.

В современных вертикально-подъемных мостах на оголовках башен размещается все механическое оборудование моста, обеспечивающее движение разводного пролетного строения. Нагрузка от механизмов воспринимается системой поперечных и продольных балок.

Основными несущими элементами оголовков являются две поперечные балки – передняя 7 и задняя 4 (рис. 2.7). Передняя поперечная балка по отношению к задней расположена в пониженном уровне. К поперечным балкам прикрепляются две пары продольных подшкивных балок 2, 14, на которые опираются подшипники осей главных шкивов, а также вспомогательные балки 11, воспринимающие нагрузку от редукторов, электродвигателей и иного механического оборудования.

Рис. 2.7. Оголовок башни

1 – ось опирания рабочего мостика; 2 – крайняя продольная (подшкивная) балка; 3 – окаймляющая балка; 4 – задняя поперечная балка; 5 – раскос решетки фермы башни; 6 – задняя стойка башни; 7 – передняя поперечная балка; 8 – ось передней стойки башни; 9 – ось главной фермы; 10 – передняя стойка башни; 11 – вспомогательные балки; 12 – балка ленточного подъемника; 13 – ось моста; 14 – внутренняя продольная (подшкивная) балка

Помимо основных механизмов разводки на оголовках башен монтируются ленточные подъемники, предназначенные для восприятия нагрузки от противовесов в процессе монтажа, а также при регулировании, ремонте и смене несущих тросов. Балки ленточного подъемника 12 могут устанавливаться на оголовках башен различным образом, например размещаться между внутренними продольными подшкивными балками.

Рис. 2.8. Ленточный подъемник

1 – внутренняя подшкивная балка; 2 – лента ленточного подъемника; 3 – наддомкратная балка; 4 – поддомкратная балка; 5 – цилиндрический коротыш; 6 – гидравлический домкрат; 7 – несущие тросы; 8 – узел крепления несущих тросов к противовесу; 9 – противовес; 10 – узел крепления лент к противовесу

Ленточный подъемник (рис. 2.8) включает двухстенчатую поддомкратную балку 4, на которую устанавливаются гидравлические домкраты 6, двухстенчатую наддомкратную балку 3 и стальные ленты 2, проходящие между стенками поддомкратной и наддомкратной балок. При этом поддомкратные балки прикрепляются к ребрам жесткости внутренних подшкивных балок, а наддомкратные балки устанавливаются на домкраты свободно и имеют возможность вертикального перемещения вдоль ребер жесткости, которые фактически выполняют роль направляющих при перемещениях наддомкратных балок. В стенках поддомкратных и наддомкратных балок, а также в лентах 2 сделаны отверстия.

При нормальной эксплуатации в совпадающие отверстия в лентах и поддомкратной (или наддомкратной) балки вставлены цилиндрические коротыши 5, при этом ленты оказываются просто подвешенными к указанным балкам.

При монтаже, а также при необходимости разгрузки несущих тросов в процессе эксплуатации с целью их замены, регулирования механического оборудования или проведения иных работ ленты присоединяются нижними концами к проушинам 10 противовеса 9.

Рис. 2.9. Схема работы ленточного подъемника

а – начальная стадия подъема противовеса; б – подъем противовеса в соответствии с ходом штока домкрата Δ; в – начало второго этапа подъема противовеса; г – завершение второго этапа подъема противовеса

1 – внутренняя подшкивная балка; 2 – лента; 3 – наддомкратная балка; 4 – цилиндрический коротыш; 5 – гидродомкрат; 6 – поддомкратная балка

В совпадающие отверстия в лентах и в наддомкратной балке вставляются стальные цилиндрические коротыши К1 (рис. 2.9, а). С помощью гидравлических домкратов 5 производится подъем наддомкратной балки 3 и подвешенного к ней на лентах 2 противовеса до совпадения отверстий в ленте и в поддомкратной балке 6, куда вставляется вторая группа цилиндрических коротышей К2 (рис. 2.9, б). Затем давление в гидродомкратах снимается, коротыши в наддомкратной балке разгружаются и извлекаются из отверстий, штоки гидродомкратов опускаются до совпадения отверстий в наддомкратной балке с очередными отверстиями в лентах, куда вставляются освобожденные ранее коротыши (рис. 2.9, в). В гидродомкраты вновь подается давление, коротыши в поддомкратной балке разгружаются и извлекаются, и все операции повторяются (рис. 2.9, г). Таким образом осуществляется пошаговый подъем противовеса на необходимую велиину, обеспечивающую полную разгрузку канатов несущих тросов. На конечном этапе вся нагрузка от противовеса передается на поддомкратную балку ленточного подъемника.

Шаг отверстий в лентах и величина подъема противовеса за один цикл определяется величиной хода штока гидродомкратов Δ _д.

Для загружения канатов несущих тросов все операции повторяются в обратном порядке, обеспечивая пошаговое опускание противовеса, передачу нагрузки от противовеса на канаты и разгружение балок ленточного подъемника.