Последнее обновление: 14.10.2023

Техническое свидетельство о пригодности опорных частей к применению:

Техническое свидетельство № 6979-23 от 06.10.2023 г. ФАУ ФЦС

Предложения по поставкам тангенциальных скользящих и шаровых сегментных опорных частей

1. Состояние вопроса

Основные типы опорных частей, применяемые для автодорожных мостов в настоящее время — резино-металлические, тангенциальные, секторные, катковые и стаканные изготовляются по типовым проектам, действующим без принципиальных изменений в течение нескольких десятилетий. Эти опорные части характеризуются достаточной простотой изготовления. Конструктивные решения типовых опорных частей характеризуются использованием в них наряду с крупногабаритными и тяжелыми элементами (балансиры, катки) малоразмерных деталей (соединительные планки, сепараторы, уплотнители и др.); подвесные металлические или изготовленные из резиноподобных материалов кожухи не обеспечивают надежной защиты опорных частей от прямого попадания в них воды и грязи с пролетных строений, что приводит к быстрому выходу опорных частей из строя.

Выполненные НИИ Мостов обследования опорных частей на ряде действующих мостов показали, что опорные части достаточно часто выходят из строя, что выражается в значительных наклонах катков, разрушениях соединительных деталей, расплющивании цилиндрических поверхностей балансиров, загрязнении пространства между подвижными элементами металлических опорных частей, выдавливанию фторопласта и растрескиванию резины опорных частей из синтетических материалов.

2. Основные характеристики конструкций опорных частей, изготовляемых ООО «СК Стройкомплекс-5»

Предлагаемые технические решения опорных частей включают конструкции трех типов: тангенциальные скользящие, шаровые сегментные и шаровые сегментные с применением листового фторопласта.

Основные параметры шаровых сегментных опорных частей приведены в документе «Основные параметры шаровых сегментных опорных частей производства ООО «СК Стройкомплекс-5» (примеры)».

2.1. Тангенциальная скользящая опорная часть (конструктивная схема) состоит из нижнего и верхнего балансиров, контактирующих по цилиндрической поверхности, что обеспечивает поворот опорного сечения; плиты скольжения, имеющей нижнюю поверхность из полированной нержавеющей стали, которая контактирует с верхней поверхностью верхнего балансира, на которой сформирован антифрикционный слой, а также защитных кожухов, линейки с указателем перемещений и транспортных креплений. Плиты скольжения имеют боковые борта-упоры (силовые или водоотбойные), причем для продольно или поперечно подвижных (ТСПЛ и ТСПП) силовые упоры устанавливаются с 2 сторон. Для всесторонне подвижных опорных частей (ТСПВ) используются только водоотбойные борта. Неподвижные опорные части (ТСН) не имеют плиты скольжения, а на верхнем балансире антифрикционный слой не формируется.

Тангенциальные скользящие опорные части на заводе

Тангенциальная скользящая опорная часть на объекте

Опорная часть на мосту через р. Москву у с. Спас на МКАД

2.2. Шаровая сегментная опорная часть (конструктивные схемы) состоит из нижнего и верхнего балансиров (опорной плиты и шарового сегмента), контактирующих по сферической поверхности, причем одна из контактных поверхностей выполнена из полированной нержавеющей стали, а на другой сформирован антифрикционный слой, что обеспечивает поворот опорного сечения; плиты скольжения, имеющей нижнюю поверхность из полированной нержавеющей стали, которая контактирует с верхней поверхностью верхнего балансира (шарового сегмента), на которой сформирован антифрикционный слой; линейки с указателем перемещений и транспортных креплений. Плиты скольжения всех типов опорных частей имеют боковые борта-упоры (силовые или водоотбойные), причем для неподвижных опорных частей (ШСН) силовые упоры устанавливаются со всех 4 сторон опорной части, для продольно или поперечно подвижных (ШСПЛ) — с 2 сторон. Для всесторонне подвижных опорных частей (ШСПВ) используются только водоотбойные борта.

Шаровые сегментные опорные части на мосту на КЗС Санкт-Петербурга

Основной особенностью тангенциальных скользящих и шаровых сегментных опорных частей является использование в составе антифрикционного слоя армированных (тканых) антифрикционных материалов типа «Даклен-1», несущей основой которых являются полиэфирные ткани из волокон СВМ (типа «кевлара»).

Антифрикционность ткани обеспечивается вплетением в СВМ с лицевой поверхности фторопластовых нитей. В качестве связующего используются материалы на основе эпоксидных смол. Антифрикционный слой формируется по специальной технологии, разработанной НИИ «Химволокно» и характеризуется высокой прочностью, износостойкостью и стабильностью показателей в широком диапазоне температур (от −50° до +60°С) и нагрузок. Измеренные НИИ Мостов при стендовых испытаниях коэффициенты трения антифрикционного слоя по полированной нержавеющей стали не превышают требуемых п. 2.28 СНиП 2.05.03-84 (менее 0.02 при положительных температурах и не выше 0.05 при температуре −40°С).

Антифрикционная ткань «Даклен-1» под микроскопом

Антифрикционный слой, кроме минимального коэффициента трения, характеризуется также как надежный материал, защищающий металл от коррозии.

НИИ Мостов и Физико-техническим институтом им. Акад. А. Ф. Иоффе были выполнены комплексные исследования важнейшего элемента тангенциальных скользящих опорных частей — пар скольжения.

Результаты исследований показали, что потребительские свойства антифрикционного слоя сохраняются при температурах до −50°С, после 250 тысяч циклов испытаний, при искусственном загрязнении тонкомолотым песком. Долговечность антифрикционного слоя оценивается не ниже 50 лет эксплуатации в обычных и суровых климатических условиях и в жарком климате.

Тангенциальные скользящие и шаровые сегментные опорные части могут применяться при любых величинах вертикальных и горизонтальных нагрузок, температурных и изгибных перемещений опорных сечений пролетного строения, что и определяет параметры каждой опорной части.

Разработаны и согласованы технические условия на изготовление таких опорных частей, а также Руководства по монтажу и эксплуатации.

2.3. Шаровая сегментная опорная часть с применением листового фторопласта (конструктивные схемы) состоит из нижнего и верхнего балансиров (опорной плиты и шарового сегмента), контактирующих по сферической поверхности, причем одна из контактных поверхностей выполнена из полированной нержавеющей стали, а на другой закреплен фторопластовый лист, снабженный лунками, заполняемыми смазкой (сферическая пара обеспечивает поворот опорного сечения); плиты скольжения, имеющей нижнюю поверхность из полированной нержавеющей стали, которая контактирует с верхней поверхностью верхнего балансира (шарового сегмента), на которой закреплен фторопластовый лист, снабженный лунками, заполняемыми смазкой, линейки с указателем перемещений и транспортных креплений.

Опорные части с применением листового фторопласта

Плита скольжения неподвижной опорной части с применением листового фторопласта

Сборка опорной части с применением листового фторопласта

Плиты скольжения имеют боковые борта-упоры (силовые или водоотбойные), причем для продольно или поперечно подвижных (ШСПЛФ) — силовые упоры устанавливаются с 2 сторон. Для всесторонне подвижных опорных частей (ШСПВФ) используются только водоотбойные борта. Неподвижные опорные части (ШСНФ) выполнены круглыми в плане с силовым бортом кольцевого очертания. Эти опорные части изготовляются по Техническим условиям, согласованным СоюздорНИИ, и по всем основным параметрам они аналогичны опорным частям, выпускаемым германской фирмой «Maurer Sohne» и тульским объединением «Мехстроймост».

Плита скольжения продольно подвижной опорной части

2.4. Опорные части минимизированные.

В 2010 г. в целях повышения эффективности и создания достойной конкуренции резино-металлическим опорным частям (РОЧ) был разработан параметрический ряд шаровых сегментных опорных частей минимизированных (см. конструктивную схему).

От традиционных опорных частей новые конструкции отличаются не только минимальными размерами (как правило, не превышающими размеры РОЧ соответствующей грузоподъемности), но и иным типом транспортных креплений, использованием сварных соединений всех сопрягаемых элементов и существенно меньшей стоимостью (см. прайс-листы). Технические и эксплуатационные показатели минимизированных опорных частей не уступают традиционным. Основные параметры опорных частей минимизированных.

2.5. Опорные части, работающие на отрицательные опорные реакции.

Одной из наиболее трудных задач при разработке конструкций опорных частей является обеспечение работы их не только на положительные (направленные вниз) опорные реакции, но и на отрицательные (отрывные) воздействия. Различные фирмы-поставщики и разработчики опорных частей решают эту задачу «в лоб», соединяя элементы опорной части болтами. При этом работа ее на основные нагрузки и обеспечение перемещений существенно ухудшаются, т.к. затяжка болтов нерегулируемо сжимает перемещающиеся элементы опорной части.

Нами было предложено использование внешних высокопрочных болтов в сочетании с тарельчатыми пружинами. Впервые такое решение было опробовано для опорных частей, использованных в опорных узлах перекрытия спорткомплекса «Арена-Рига» в 2005 году. Опыт был положительным. Поэтому в 2011 году для моста через р. Терек в Чеченской республике мы предложили подобные решения для опорных частей, которые должны воспринимать отрицательные нагрузки от сейсмических воздействий (см. конструктивную схему).

Опорная часть, работающая на отрицательные нагрузки

По собственной конструкторской документации мы изготовили 28 шаровых сегментных опорных частей на нагрузки вертикальные 300 и 100 т, отрицательные — 30 и 10 т соответственно, горизонтальные поперечные также 30 и 10 т. Для неподвижных опорных частей продольная нагрузка составляла 160 т.

2.6. Опорные части скольжения.

Опорные части скольжения – конструкция, которая предназначена только для обеспечения свободы линейных перемещений – для применения в случаях, когда жесткость пролетного строения, фермы или другой структуры достаточно велика, и поворотом опорного сечения можно было бы пренебречь.

Такие опорные части могут быть неподвижными, линейно и всесторонне подвижными. Ограничений в грузоподъемности практически нет. Проектируются индивидуально.

Для фирмы «Кислородмонтаж» был изготовлен комплект таких опорных частей на вертикальную нагрузку 72 т:

Антифрикционные кубики опорных частей скольжения

3. Условия поставки

Опорные части поставляются ООО «СК Стройкомплекс-5», располагающим необходимыми производственными возможностями и опытом. В частности, такие опорные части на нагрузки от 50 до 2620 т применены на мостах через р. Москву и канал им. Москвы на МКАДе, на мосту через р. Оку у г. Каширы, на мосту через р. Белую в г. Уфе, на эстакадах МКАД и 3-го кольца Москвы, на путепроводе в г. Вентспилсе (Латвия), на объектах Эстонии, Казахстана, Украины, на Кольцевой автодороге вокруг Санкт-Петербурга, на Олимпийских стройках г. Сочи и др. объектах. К концу 2013 г. изготовлено и передано заказчикам более 4200 опорных частей различных модификаций для более, чем 110 объектов.

ООО «СК Стройкомплекс-5» поставляет опорные части партиями по согласованному с Заказчиком графику при условии обеспечения финансирования работ с авансированием (предоплатой) в объеме 40—50% от стоимости первой партии опорных частей. Первая партия опорных частей в количестве 10—15 изделий может быть отправлена в адрес Заказчика через 1.0—1.5 месяца со дня получения предоплаты.

Дальнейшая оплата производится в сроки, обусловленные договором на поставку, например, за 10—15 дней перед отгрузкой с завода каждой партии в объеме, соответствующем стоимости отгружаемых изделий. Соответственно определяются и сроки поставки последующих партий.

Стоимость поставок определяется по конкретным условиям применения опорных частей. Как показал опыт, стоимость опорных частей, изготовляемых ООО «СК Стройкомплекс-5» не превышает цены аналогичных опорных частей, изготовляемых Тульским предприятием «Мехстроймост» и в 1.3—1.5 раза ниже стоимости опорных частей фирмы «Maurer Sohne».

В состав документации, сопровождающей отправку, включаются:

технические условия на изготовление;
руководство по эксплуатации;
паспорт на партию изделий с указанием сертификатов примененных материалов;
счет-фактура и другие финансовые документы.

4. Особенности проектирования

При проектировании объектов с использованием тангенциальных скользящих и шаровых сегментных опорных частей необходимо учитывать следующее:

расчеты опор и пролетных строений производятся, исходя из коэффициента трения в опорных частях, определяемого по п. 2.28 СНиП 2.05.03–84*. При этом на неподвижную опорную часть передаются суммарные усилия от трения во всех подвижных опорных частях (со своими знаками);
крепление опорных частей к пролетным строениям и опорам предусматривается в случаях, когда постоянная нагрузка составляет менее 60% от суммарной, причем горизонтальные усилия (продольные для неподвижных опорных частей и/или поперечные для неподвижных и продольно подвижных опорных частей) превышают 10% от величины постоянной вертикальной нагрузки;
размеры опорных частей назначаются по согласованию с поставщиком (см. Условия поставки), исходя из следующих параметров, задаваемых при оформлении заказа:
- вертикальные нагрузки на каждую опорную часть (постоянные и суммарные);
- горизонтальные нагрузки (продольные и поперечные) — в случаях, когда они превышают силы трения;
- расчетные углы поворота вдоль и поперек оси моста;
- допускаемое давление на бетон подферменников и на бетон железобетонных пролетных строений;
- необходимость крепления опорных частей к опоре и пролетному строению;
- дополнительные условия (например, необходимость специальных покрытий при строительстве в условиях агрессивных сред);
- наличие продольных и/или поперечных уклонов и необходимость устройства клиновых прокладок между верхней поверхностью опорной части и пролетным строением;
по требованию проектной организации поставщик даст справку о стоимости опорных частей в базовых или текущих ценах для включения в смету. Причем окончательная стоимость определится договором между поставщиком и потребителем (строительной организацией или заказчиком);
в «Руководстве по установке и эксплуатации опорных частей» приведены методические правила назначения величин смещения плиты скольжения относительно верхнего балансира (шарового сегмента) в зависимости от температуры установки (замыкания) пролетного строения. Но рекомендуется задавать величины расчетных перемещений с достаточным запасом, чтобы имелась возможность монтировать опорные части без разборки и упомянутых смещений при достаточном диапазоне температур монтажа (например, при температурах от −15° до +20°С). Такое решение существенно снижает возможность ошибок при проведении строительно-монтажных работ;
при проектировании (привязке) пролетных строений необходимо учитывать, что ось опирания (опорного сечения), соответствующая оси опорной части, перемещается относительно пролетного строения в зависимости от его температурных деформаций. В связи с этим в опорных узлах пролетных строений могут потребоваться дополнительные вертикальные ребра. Впрочем, это условие в равной степени относится и к стаканным опорным частям;
тангенциальные скользящие опорные части, как более простые в применении, рекомендуются для использования на мостах, расположенных на прямых участках пути или автодороги при расстоянии между опорными частями в поперечном направлении менее 10 м, а также при замене вышедших из строя катковых или секторных опорных частей. Шаровые сегментные опорные части следует применять в остальных случаях, а также при необходимости обеспечения минимальной высоты опорной части, например, по архитектурным соображениям. Выбор между шаровыми сегментными опорными частями с применением антифрикционной ткани и листового фторопласта определяется, в основном, технологическими факторами, но тип антифрикционного материала может быть оговорен дополнительно в контракте на поставку.

Примерная область применения тангенциальных скользящих и шаровых сегментных опорных частей в разрезных автодорожных пролетных строениях

Нагрузка на опорную часть, т	Длины пролетных строений, м
	металические			стале-железобетонные		железобетонные
	балки	фермы	коробки	балки	коробки	балки	коробки
50*	20—30			20—25		15—20
100*	25—40		20—30	25—30		20—30
150*	30—45	30—35	30—40	30—40	20—35	30—35	20—30
200	35—50	35—40	35—40	35—45	30—40	35—40	20—30
300	40—60	35—45	40—50	40—50	35—50		35—45
400	50—65	45—55	45—60	45—55	40—55		40—50
500	55—70	50—60	50—65	50—65	45—60		45—55
600	60—75	55—65	55—70	55—70	55—70		50—60
800	70—85	65—80	65—80	65—80	65—80		55—70
1000	80—100	70—90	70—90	70—90	70—90		60—80
1200	90—120	80—100	80—100	80—100	80—100		70—90
1500		90—120	90—120		90—110		80—100
2000		100—140	100—140		100—130		90—120
2500		120—160	120—160		110—140		100—140
3000		140—200	140—200		120—160

*) могут эффективно применяться взамен резиновых опорных частей (РОЧСП)

Наша фирма имеет также большой опыт изготовления опорных частей типовых и индивидуальных конструкций (шарнирных, однокатковых и др.). Стоимость и сроки изготовления определяются договорами с Заказчиками.