Спосіб закріплення крупногабаритних залізобетонних конструкцій на зчепі залізничних платформ

Спосіб закріплення крупногабаритних залізобетонних конструкцій на зчепі залізничних плат 3 тонних конструкцій на зчепі залізничних платформ використовуються турнікети, встановлені на зовнішніх платформах зчепу та оснащені верхніми рухомими частинами, а для амортизації поздовжніх ударів - демпфірувальні елементи у вузлах зчеплення платформ, причому закріплення залізобетонних конструкцій здійснюється на верхніх рухомих частинах турнікетів з попереднім поздовжнім зміщенням верхніх рухомих частин від вертикальної осі кожного турнікета на величину, що дорівнює 0,5 величини деформації всіх демпфірувальних елементів, розташованих між платформами зчепу, згідно винаходу вказане поздовжнє зміщення верхніх рухомих частин турнікетів здійснюють у напрямку від середини зчепу платформ. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Ознака корисної моделі, пов'язана зі зміною попереднього поздовжнього зміщення верхніх рухомих частин турнікетів у напрямку від середини зчепу платформ, дозволяє змінити весь процес динамічного навантаження на залізобетонну конструкцію при поздовжніх поштовхах в протилежному напрямку. Якщо залізобетонну конструкцію розмістити та закріпити згідно із запропонованим способом, то утримуючим завжди буде передній (по ходу руху зчепу платформ) опорний турнікет. Це пояснюється тим, що при дії на залізобетонну  Fін конструкцію інерційної сили першим вичерпує свій вільний хід (який дорівнює 0,5 величини деформації внутрішніх демпфірувальних елементів зчепу) верхня рухома частина переднього (по ходу руху зчепу платформ) турнікета. В той же час на задньому (по ходу руху зчепу платформ) турнікеті верхня рухома його частина не вибирає свого вільного ходу, бо він спеціально вибраний втричі більшим, ніж вільний хід верхньої рухомої частини на передньому турнікеті. Отже, виявляється, що залізобетонна конструкція закріплена за передній свій кінець (по ходу руху зчепу платформ). Інер Fін ційна сила прикладена в середині конструкції і напрямлена по ходу руху зчепу платформ, а утри F муюча сила у тр прикладена до переднього кінця конструкції і напрямлена в протилежному (ходу руху зчепу) напрямку. Таким чином, на ділянці залізобетонної конструкції між її переднім кінцем  Fін та точкою прикладання інерційної сили виникають тільки стискаючі зусилля. Стискаючі зусилля будуть діяти також і в зоні, розташованій між дальнім кінцем конструкції та її серединою. Весь динамічний процес, описаний вище, має таку просту аналогію: стержень, що летить горизонтально і стикається переднім своїм кінцем з перешкодою, зазнає у всіх своїх перерізах тільки стискаючі зусилля. Таким чином, нами показано, що зміна напрямку зміщення рухомих верхніх частин турнікетів «у напрямку від вузла зчеплення платформ» дає можливість виключити розтягуючі зусилля в транспортованих залізобетонних конструкціях. Це, в свою чергу, забезпечує збереження їх експлуа 49302 4 таційної якості на стадії транспортування залізницею. Покажемо, як здійснюється розміщення і закріплення залізобетонної конструкції на прикладі зчепу з двох залізничних платформ з використанням запропонованого способу. На Фіг.1 показано зчеп із двох платформ, завантажених крупногабаритною залізобетонною конструкцією згідно запропонованого способу, Фіг.2 - зчеп із двох платформ у динаміці, завантажений згідно запропонованого способу. Перед розміщенням крупногабаритної залізобетонної конструкції 1 на зчепі з двох платформ 2, оснащених демпфірувальними елементами 3, 4, 5, 6 та обладнаних рухомими турнікетами 7, верхню рухому частину 8 кожного турнікета зміщують по нижній частині 9 так, щоби після цього довжина її вільного поздовжнього ходу у напрямку від середини зчепу платформ дорівнювала половині ( ), а в напрямку середини зчепу - полуторній (3 ) максимальній односторонній (стискання чи розтягування) деформації двох демпфірувальних елементів 4 і 5, розміщених між платформами зчепа. Крупногабаритну залізобетонну конструкцію 1 закріплюють на верхніх рухомих частинах 8 кожного з турнікетів 7. Спочатку детально проаналізуємо динаміку прототипу (див. Фіг.1 опису винаходу-прототипу). Нехай напрям руху (удару) зчепу задано вектором швидкості V0 (так, як показано на Фіг.2 цього опису), причому в залізобетонній конструкції виникає  Fін поздовжня інерційна сила , прикладена до центра її мас. Для такого випадку внутрішні демпфірувальні елементи у вузлі зчеплення платформ включаються в роботу після поздовжнього зміщення верхніх рухомих частин на величину відносно нижніх частин турнікетів вправо. При цьому на задньому (по ходу руху) турнікеті зміщення відбувається у напрямку вузла зчеплення платформ на величину (з одночасним вичерпуванням повного ходу рухомої частини цього турнікета по нижній в зазначеному напрямку). Це призведе до того, що першим вступає у взаємодію з виступом нижньої нерухомої частини упор верхньої рухомої частини турнікета, розміщеного на задній по ходу руху  Fу тр платформі зчепу. Реакція зазначеного упора передається через верхню рухому частину заднього турнікета на транспортовану залізобетонну конструкцію. На передньому (по ходу руху) турнікеті поздовжнє зміщення відбувається в напрямку від вузла зчеплення платформ на ту ж величину і верхня рухома його частина розташується після цього посередині нижньої його частини. В залежності від подальшого стискання-розтягування внутрішніх демпфірувальних елементів у вузлі зчеплення платформ відбувається подальше зміщення верхньої рухомої частини переднього турнікета по нижній, проте це зміщення ніколи не буде більшим за величину ±2 , яка дорівнює максимальній величині стискання-розтягування двох внутрішніх демпфірувальних елементів. Це означає, що верхня рухома частина переднього турнікета не вибе 5 ре весь робочий хід, що дорівнює в даний момент величині ±2 . А це, в свою чергу, означає, що згідно способу-прототипу несучим (утримуючим) завжди буде задній (по ходу руху зчепу) турнікет для  F заданого напрямку удару о . Згідно із законами динаміки у залізобетонній конструкції виникає відповідна силі удару горизонтальна інерційна сила  Fін , що прикладена до центра її мас (ЦМ). Причо F му зазначимо, що напрям сили реакції у тр турнікета, яка утримує залізобетонну конструкцію на зчепі платформ, є протилежним напряму інерцій F ної сили ін . Це означає, що залізобетонну конструкцію закріплено за її задній кінець (по ходу руху зчепу) і у всіх її перерізах, які розташовані між заднім і переднім турнікетами виникають значні розтягуючі навантаження. Зазвичай ця зона розтягуючих зусиль в залізобетонній конструкції складає 9-18м, тому в ній, як показують натурні експерименти, і виникають найбільші тріщини, околи і оголення арматури. Аналогічно відбуваються динамічні процеси при ударі зчепу платформ у протилежному напрямку, тільки несучим (утримуючим) у цьому випадку буде турнікет, що розташований справа від вузла зчеплення платформ. Тепер розглянемо динаміку силових процесів, які відбуваються у зчепі залізничних платформ, завантажених згідно із запропонованим способом (Фіг.2). Тут також зміщують верхні рухомі частини 1 2 2 8 турнікетів 7 на величину , але це зміщення здійснюють у напрямку від вузла зчеплення платформ. Це призводе до того, що при дії поздо F вжніх інерційних сил ін першим вступає у взаємодію з виступом нижньої нерухомої частини 9 упор верхньої рухомої частини 8 турнікета 7, розміщеного на передній по ходу руху платформі зче Fу тр па (турнікет В). Реакція зазначеного упора передається через верхню рухому частину 8 турнікета В на залізобетонну конструкцію 1, причому  Fу тр напрям реакції турнікета В є протилежним  Fін напряму інерційної сили . Тобто в цьому випадку виявляється, що залізобетонна конструкція 1 утримується (закріплена) за передній свій кінець 49302 6  Fін (по ходу руху зчепу), а інерційна сила , як і раніше, прикладена в центрі її мас (Фіг. 2). Отже, на ділянці між закріпленням (утримуванням) конструкції на турнікеті В та точкою прикладання інерцій F ної сили ін виникають тільки стискаючі навантаження. Те ж саме можна сказати і про ділянку, що розташована між заднім турнікетом А та центром мас (ЦМ) залізобетонної конструкції 1. Відстань між торцями сусідніх платформ зчепа може змінюватись в залежності від деформації демпфірувальних елементів 4-5 і дорівнює L±2 . Величина поздовжнього ходу верхньої рухомої частини 8 кожного турнікета 7 по нижній 9 у напрямку від вузла зчеплення платформ конструктивно необхідна для компенсації максимальної деформації 2 стискання середніх демпфірувальних елементів 4 і 5 під час руху зчепа у складі поїзда. Завдяки цьому виключається можливість передачі тягового зусилля у демпфірувальних елементах 4 і 5 через залізобетонну конструкцію 1. Отже, нами показано, що зміна напрямку поздовжнього зміщення верхніх рухомих частин турнікетів на величину на протилежний дає можливість виключити розтягуючі навантаження в транспортованих залізобетонних конструкціях. В результаті застосування запропонованого способу закріплення залізобетонних конструкцій якісно змінюється вся картина динамічних процесів, які відбуваються в залізобетонних конструкціях при залізничних перевезеннях. З багатьох літературних джерел добре відомо, що експлуатаційні властивості залізобетонних конструкцій суттєво залежать від напряму прикладання силових навантажень (див., наприклад, Б.В. Якубовский, «Железобетонные и бетонные конструкции». - М.: «Высшая школа», 1970. -728с.). Співвідношення між унормованими розрахунковими опорами залізобетонних конструкцій на стискання та на розтягування складає десять до одного. Специфіка експлуатації цих конструкцій є такою, що вони в проектному положенні добре сприймають стискання і не розраховані на використання при дії розтягуючих навантажень. Таким чином, запропонована ознака дозволяє отримати очікуваний технічний результат: шляхом ліквідації горизонтальних розтягуючих зусиль в залізобетонних конструкціях забезпечити збереження їх експлуатаційної якості на стадії транспортування залізницею. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 49302 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601