Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Металлические мосты Минимаркер Вантовые мосты с балками жесткости

Вантовые мосты с балками жесткости

Страница 3 из 5

Схемы мостов. С середины 50–х годов в мостостроении получили распространение комбинированные вантовые системы, широко используются двухпролетные и трехпролетные схемы.

Схемы вантовых мостов с балками жесткости и радиальным расположением вант

Рис. 6.4 – Схемы вантовых мостов с балками жесткости и радиальным расположением вант

Расположение вант, при котором все они сходятся на вершине пилона (рис. 6.4), получило условное название радиально–вантового. При такой схеме может оказаться сложной конструкция опирания вант на пилоне. Поэтому целесообразны схемы с опиранием каждой пары вант, симметричных относительно пилона, в различных точках по его высоте. При этом ванты могут быть параллельны друг другу (рис. 6.5, а) или непараллельны – веерные (рис. 6.5, б). Преимуществом раздельного опирания каждой пары вант служит также возможность регулирования их натяжения подъемом или опусканием опорных частей на пилоне. С точки зрения вертикальной жесткости моста и расхода материала на ванты предпочтительны радиальные, или веерные, ванты. При параллельном их расположении в более тяжелых условиях работает пилон из–за его изгиба горизонтальными составляющими усилий в вантах, особенно если ванты во всех точках опирания жестко связаны с пилоном. В то же время такое расположение вант при двух и более их плоскостей в поперечном сечении моста более благоприятно по архитектурным соображениям, так как при радиальном расположении вант пересечение косых линий, идущих под разными углами к горизонту, зрительно воспринимается менее спокойным. В некоторых мостах эти схемы расположения вант использованы в комбинации друг с другом или при некотором их изменении.

Схемы вантовых мостов с балками жесткости и вантами, закрепленными в различных точках по высоте пилона

Рис. 6.5 – Схемы вантовых мостов с балками жесткости и вантами, закрепленными в различных точках по высоте пилона: а – через р. Рейн в Дюссельдорфе (ФРГ, 1969 г.); б – то же, в Кельне (ФРГ, 1959 г.)

Во многих построенных мостах балка жесткости поддерживается с каждой стороны пилона небольшим числом вант (1–4). При этом каждая ванта работает иногда на значительные усилия и состоит из большого числа стальных канатов или пучков параллельных проволок. Конструкции опирания таких вант на пилонах и закрепления в балках жесткости оказываются сложными. Поэтому в последнее время получают распространение многовантовые системы, в которых балка жесткости поддерживается с каждой стороны пилона значительно большим числом вант, каждая из которых образуется одним–двумя стальными канатами или пучками параллельных проволок.

Например, мост через р. Рейн у г. Бонна в ФРГ, построенный в 1977 г., имеет одну плоскость вант, расположенную по оси моста в пределах разделительной полосы проезда (рис. 6.6, а). Ванты поддерживают балку жесткости коробчатой конструкции в двадцати точках с каждой стороны пилона. Мост через р. Рейн у г. Реес (ФРГ, 1967 г.) имеет в поперечном сечении две плоскости вант. Пилоны жестко соединены с двутавровыми балками, поддерживаемыми десятью вантами с каждой стороны пилона (рис. 6.6, б). Каждая ванта этого моста состоит из одной закрытого каната диаметром 50–98 мм. Большое число вант, поддерживающих балку жесткости, благоприятно для балки, так как уменьшается ее рабочее сечение, существенно упрощаются конструкция вант и их крепления к балке и пилону. Многовантовые системы обладают более высокой аэродинамической устойчивостью, чем системы с малым числом вант, что ограничивает развитие колебаний вант и пролетного строения в целом с большими амплитудами. Недостаток многовантовых систем – трудность регулирования силы натяжения большого числа вант в процессе монтажа конструкций. При высокой степени статической неопределимости таких систем неточности в длине и начальном натяжении отдельных вант могут привести к перераспределению усилий в элементах системы от эксплуатационных нагрузок и воздействий в неблагоприятную сторону. Кроме того, большое число, хотя и более простых элементов и узлов многовантовой системы, делает монтаж ее трудоемким.

Схемы многовантовых мостов с балками жесткости через р. Рейн

Рис. 6.6 – Схемы многовантовых мостов с балками жесткости через р. Рейн

При наличии мощных монтажных кранов более технологичными могут оказаться конструкции с небольшим числом вант. Поэтому решение о числе вант в каждом конкретном случае принимается на основании технико–экономического анализа возможных вариантов.

В некоторых мостах приняты наклонные по фасаду пилоны. Например, в мосте через р. Дунай в г. Братиславе, построенном в ЧССР в 1972, г., пилон наклонен в сторону меньшего пролета (рис. 6.7, а). Такой наклон пилона и размещение на его вершине конструкций ресторана разгружают оттяжку и ее закрепление в устое. Однако это увеличивает длину и пологость вант в основном пролете моста, усложняет монтаж пилона, а также конструкцию и условия работы опоры, на которую он опирается. В мосту через р. Томар в Австралии (о. Тасмания, 1968 г.) пилон, наоборот, наклонен в сторону большего пролета моста (рис. 6.7. б). Такое решение позволило уменьшить речной пролет, опирая одновременно пилон на скалу вне русла, и поставить более круто ванты, поддерживающие балку в этом пролете. При этом увеличилась длина и пологость оттяжек, усложнились условия монтажа пилона.

Схемы вантовых мостов с балками жесткости и наклонными пилонами через р. Дунай и р. Томар

Рис. 6.7 – Схемы вантовых мостов с балками жесткости и наклонными пилонами через р. Дунай и р. Томар

Наклонные пилоны не приносят каких–либо ощутимых технико–экономических преимуществ. Их применяют в отдельных случаях с учетом местных условий, а также по архитектурным соображениям.

При прочих равных условиях жесткость вантовых мостов в известной мере зависит и от их схемы. Например, двухпролетные мосты без вант–оттяжек, связывающих вершину пилона с опорой моста (см. рис. 6.4, б), обладают меньшей жесткостью, чем мосты с оттяжками (см. рис. 6.4, а). Наличие вант–оттяжек ограничивает перемещения вершины пилона при загружении одного из пролетов моста временной нагрузкой и уменьшает тем самым прогибы в этом пролете. Особенно благоприятны в этом отношении схемы, в которых балки жесткости в боковых пролетах трехпролетных и в меньшем пролете двухпролетных мостов не поддерживаются вантами. Примером такого решения может служить Московский мост через р. Днепр в г. Киеве, сооруженный в 1977 г. по проекту Киевского филиала Союздор проекта (рис. 6.8. а).

Схемы вантовых мостов с балками жесткости

Рис. 6.8 – Схемы вантовых мостов с балками жесткости: а – через р. Днепр; б – через станционные железнодорожные пути в Людвигсхафене (ФРГ, 1969 г.)

Для повышения жесткости рассматриваемых вантовых мостов целесообразно устраивать дополнительные промежуточные опоры балок в боковых пролетах под узлами прикрепления к ним вант, превращая последние в оттяжки (см. рис. 6.5, а), При такой схеме, кроме того, облегчается работа верхней ванты–оттяжки, что позволяет упростить ее конструкцию и сопряжение с соответствующей вантой основного пролета. Для увеличения жесткости моста можно также устроить жесткие в направлении вдоль моста пилоны (рис. 6.8, б). Кроме того, увеличить жесткость вантового пролетного строения можно, продлевая неразрезные балки жесткости в пролеты, примыкающие к перекрываемым вантовой системой (см. рис. 6.5 и 6.7). Таким решением достигается также уменьшение отрицательных опорных реакций на опоре, в которой заанкерены ванты–оттяжки.

Вантовые системы в многопролетных мостах требуют дополнительных мер по повышению их вертикальной жесткости. Большие прогибы многопролетного моста возникают при загружении временной нагрузкой одного из его пролетов. Они обусловлены тем, что ванты–оттяжки ограничивают перемещения вершин только крайних пилонов, в то время как вершины остальных пилонов имеют значительные перемещения, вызываемые деформациями балок жесткости и вант (рис. 6.9).

Схемы деформации мостов

Рис. 6.9 – Схемы деформации мостов

Одной из эффективных мер повышения вертикальной жесткости многопролетного вантового моста является расчленение его на трехпролетные системы, жесткость которых может быть достигнута указанными выше приемами. Примером использования такой меры может служить один из вариантов моста через пролив Большой Бельт в Дании, в котором многопролетная вантовая система разделена на две трехпролетные системы с устройством на их стыке достаточно мощной промежуточной анкерной опоры. Не менее эффективна мера повышения жесткости многопролетного моста – устройство жестких в направлении вдоль моста пилонов. При этом жесткими могут быть как все, так и единичные пилоны. Так по одному из вариантов моста через пролив Большой Бельт в многопролетную систему введен только один жесткий пилон, разделивший ее на две двухпролетные системы, работающие на временную нагрузку практически изолированно друг от друга.

Вантовые мосты, как мосты с ездой понизу, обычно имеют в поперечном сечении две плоскости вант, поддерживающие каждая соответствующую ей балку жесткости коробчатого или двутаврового сечения (рис. 6.10), между которыми размещают конструкцию проезжей части. При этом или ванты и балки располагают в вертикальных плоскостях, или ванты наклонены к плоскостям балок (рис. 6.10, а, б). Расположение вант в наклонных плоскостях способствует повышению пространственной жесткости пролетного строения. В последнее время начали широко применять мосты с одной плоскостью вант по оси моста в пределах разделительной полосы проезда (рис. 6.10, в). Концентрация вант в одной плоскости позволяет несколько снизить расход стали на ванты и узлы их крепления к балкам жесткости и пилонам. Такие мосты предпочтительны в эстетическом отношении: при любом ракурсе обозрения моста отсутствует неприятное зрительное впечатление, вызываемое пересечением большого числа наклонных вант при двух их плоскостях. Кроме того, для проезжающих по мосту в этом случае в значительной мере скрадывается впечатление езды понизу. Некоторый недостаток мостов с одной плоскостью вант – более интенсивная работа на кручение балочной части пролетного строения при расположении временной нагрузки на половине ширины моста. В связи с этим ее устраивают в виде коробчатой конструкции, лучше сопротивляющейся кручению.

Схемы расположения вант в поперечном сечении моста

Рис. 6.10 – Схемы расположения вант в поперечном сечении моста

Основные размеры мостов. Основные размеры вантовых мостов с балками жесткости – это пролеты, длина панелей, высота балки жесткости, углы наклона вант и высота пилонов.

Наибольший пролет, равный 457,2 м, имеет мост Хугли в Индии. Однако проектные предложения и исследования свидетельствуют о возможности применения пролетов 600–800 м и более. При равном числе вант с каждой стороны пилона пролеты двухпролетных систем могут быть одинаковыми или разными (см. рис. 6.4, а), Меньший в последнем случае составляет обычно 0,60–0,75 от большего пролета. В трехпролетных и многопролетных системах боковые пролеты обычно составляют 0,40–0,45 от основного.

При необходимости относительный размер боковых пролетов может быть уменьшен с одновременным сокращением числа вант, поддерживающих в этих пролетах балку жесткости. В пределе балка жесткости может не поддерживаться вантами в боковых пролетах (см. рис. 6.8, а), размер которых обычно равен 0,18–0,35 от основного. Размер панели системы, а следовательно, и число вант, поддерживающих балку жесткости, могут меняться в очень широких пределах. Например, в мосту через р. Клайд (Шотландия, 1971 г.) балка жесткости в основном пролете, равном 305 м, поддерживается только двумя вантами, а панель системы равна более 100 м. В то же время в многовантовых системах (см. рис. 6.6 и 6.8, б) она может быть уменьшена до 5–10 м. Так как системы с малым и большим числом вант имеют свои достоинства и недостатки, то размер панели и число вант выбирают на основании совокупного рассмотрения в каждом отдельном случае конструктивных, технологических, экономических и эстетических соображений.

С целью уменьшения разницы в усилиях, действующих в вантах, размер панелей, расположенных на участках балки, примыкающих к пилонам, иногда принимают несколько больший, чем на остальной ее длине (см., например, рис. 6.8, б). В многовантовых системах панель, примыкающую к пилону, делают большей, чем остальные, для того, чтобы избежать устройства очень коротких и жестких вант (см. рис. 6.6).

Балка жесткости в средней панели основного пролета трехпролетной системы и в концевой панели большего пролета двухпролетной системы не обжимается распором вант. Поэтому размер этих панелей принимают обычно на 20– 30% больше остальных.

Однако в ряде построенных мостов средняя панель трехпролетной системы принята такой же, как и у всех остальных, или даже несколько меньшей. Этим обеспечены более высокая погонная жесткость балочной части пролетного строения в пределах этой панели и, следовательно, лучшее продольное распределение временной нагрузки между двумя симметричными относительно середины пролета группами вант, поддерживающих балочную часть моста. Для получения наиболее экономичной по расходу материала конструкции необходимая вертикальная жесткость моста должна обеспечиваться в основном жесткостью вант на растяжение, а не изгибной жесткостью балки. Жесткость балки, а значит, и ее высота должны определяться из условий работы балки на местный изгиб в пределах панели системы. В эксплуатируемых мостах высота балки жесткости составляет 1/60–1/110 от длины основного пролета. Однако ее можно принимать и меньшей, особенно в многовантовых системах.

Угол наклона вант и связанное с ним возвышение пилонов над балочной частью влияют на вертикальную жесткость системы и расход материала на ее элементы. Опыт сооружения вантовых мостов показывает, что угол наклона вант к оси балки жесткости целесообразно принимать в пределах 20–65°.

Меньшее значение относится к углу наклона верхней ванты, а большее к углу наклона ванты, ближайшей к пилону. Однако есть мосты с более пологими вантами. Например, в Брати: лавском мосту (см. рис. 6.7, а) угол наклона верхней ванты основного пролета к оси балки составляет около 16°, что затруднило ее эффективное использование.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика