Файлы по мостам / Королёв А.А. Диплом / Дипломы / Архив / Мосты больших пролетов (Курс лекций)
.pdf
Алексей БАРАНОВСКИЙ
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ
КУРС ЛЕКЦИЙ. 2003 г.
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
БАРАНОВСКИЙ Алексей Анатольевич
старший преподаватель кафедры «МОСТЫ» ПГУПС МПС России
(тел. (812) 168-8109, (812) 168-8171)
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ Курс лекций
Курс лекций составлен в 2002 – 2003 годах по материалам предоставленным доцентом МАКСАРЕВЫМ Евгением Дмитриевичем и дополнен из источников приведенных в списке литературы.
В работе содержатся сведения, предназначенные для студентов всех форм обучения изучающих проектирование мостов и выполняющих курсовые и дипломные проекты по дисциплине «Мосты больших пролетов».
Алексей Барановский |
1 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
СОДЕРЖАНИЕ
Лекция 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТАХ
1. |
КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК |
7 |
2. |
ПРИНЯТАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ |
21 |
3. |
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
22 |
4. |
ОСОБЕННОСТИ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
26 |
|
4.1. Положительные особенности |
26 |
|
4.2. Отрицательные особенности |
28 |
Лекция 2 |
|
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
|
|
5. |
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИСЯЧИХ МОСТОВ |
31 |
|
5.1. Классификация по назначению |
32 |
|
5.2. Классификация по числу пролетов |
32 |
|
5.3. Классификация по материалу балки жесткости |
32 |
|
5.4. Классификация по материалу несущей нити |
32 |
|
5.5. Классификация по восприятию распора |
33 |
|
5.6. Классификация по распределению нагрузки (между нитью и балкой) |
33 |
|
5.7. Классификация по геометрической схеме |
33 |
6. |
КЛАССИФИКАЦИЯ ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
35 |
|
6.1. Классификация по назначению |
36 |
|
6.2. Классификация по числу пролетов |
36 |
|
6.3. Классификация по материалу балки жесткости |
36 |
|
6.4. Классификация по материалу вант |
36 |
|
6.5. Классификация по восприятию распора |
37 |
|
6.6. Классификация по числу плоскостей вант |
37 |
|
6.7. Классификация по геометрической схеме |
38 |
7. |
ЭЛЕМЕНТЫ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ ИХ КОНСТРУКЦИЯ И |
|
МАТЕРИАЛЫ |
39 |
|
|
7.1. Кабели висячих мостов |
39 |
|
7.2. Ванты вантовых мостов |
46 |
Алексей Барановский |
2 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
7.3. Концевые крепления или анкеры кабелей и вант |
48 |
7.4. Пилоны висячих и вантовых мостов |
49 |
7.5. Балки жесткости висячих и вантовых мостов |
56 |
Лекция 3 |
|
СИСТЕМЫ ВИСЯЧИХ МОСТОВ |
|
8. СИСТЕМЫ ВИСЯЧИХ МОСТОВ С БАЛКАМИ ЖЕСТКОСТИ |
63 |
8.1. Однопролетные висячие мосты |
65 |
8.2. Двухпролетные висячие мосты |
68 |
8.3. Трехпролетные висячие мосты |
69 |
8.4. Многопролетные висячие мосты |
72 |
8.5. Меры повышения жесткости многопролетных висячих мостов |
75 |
8.6. Безраспорные висячие мосты с балкой жесткости |
78 |
8.7. Особенности применения железобетонных балок жесткости |
80 |
8.8. Дополнительные меры повышения жесткости висячих мостов |
81 |
Лекция 4 |
|
СИСТЕМЫ ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
|
9. МОСТЫ С РАДИАЛЬНО-ВАНТОВЫМИ ФЕРМАМИ (висячей системы) |
90 |
9.1. Общие сведения |
90 |
9.2. Краткий обзор схем радиально-вантовых ферм |
94 |
9.2.1. Простая радиально-вантовая ферма |
96 |
9.2.2. Радиально-вантовая ферма с наклонными сходящимися подвесками |
97 |
9.2.3. Радиально-вантовая ферма с наклонными несходящимися подвесками |
97 |
9.2.4. Четырехдисковая радиально-вантовая ферма |
98 |
9.2.5. Лучевая ферма |
99 |
9.2.6. Лучевая ферма с повышенным средним узлом |
100 |
9.2.7. Двухдисковая ферма с радиальным заполнением дисков |
101 |
9.3. Проверка статической определимости радиально-вантовых ферм |
101 |
10. ВАНТОВО-БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ |
103 |
10.1. Особенности вантово-балочных мостов, роль в них балки жесткости |
104 |
10.2. Цели и способы регулирования усилий |
106 |
10.3. Схемы вантово-балочных мостов |
108 |
10.3.1. Двухпролетные мосты с равными пролетами |
109 |
10.3.2. Двухпролетные мосты с неравными пролетами |
110 |
10.3.3. Трехпролетные мосты |
112 |
10.3.4. Многопролетные мосты и меры повышения их жесткости |
114 |
10.4. Схемы расположения вант в вантово-балочных мостах |
116 |
10.5. Меры повышения жесткости вантово-балочных мостов |
122 |
11. ВАНТОВЫЕ МОСТЫ С РЕШЕТЧАТЫМИ ФЕРМАМИ |
126 |
Алексей Барановский |
3 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
Лекция 5 ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ
12. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
131 |
12.1. Общие сведения о статическом расчете висячих мостов |
132 |
12.2. Эскизный расчет элементов висячих мостов |
134 |
12.2.1. Расчеты кабеля и оттяжки |
135 |
12.2.2. Расчеты подвесок |
136 |
12.2.3. Расчеты пилона |
137 |
12.2.4. Расчеты анкерной опоры |
139 |
12.2.5. Расчеты балки жесткости |
141 |
12.3. О возможной величине пролета висячих мостов |
142 |
12.4. Общие сведения о статическом расчете вантовых мостов |
144 |
12.5. Эскизный расчет элементов вантовых мостов |
145 |
12.5.1. Расчеты вант |
146 |
12.5.2. Расчеты пилона |
146 |
12.5.3. Расчеты балки жесткости |
146 |
13. ДИНАМИЧЕСКИЙ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ВИСЯЧИХ |
|
И ВАНТОВЫХ МОСТОВ |
148 |
13.1. Общие сведения |
148 |
13.2. Динамическая устойчивость |
149 |
13.3. Аэродинамическая устойчивость |
153 |
13.3.1. Причины аэродинамической неустойчивости мостов |
155 |
13.3.2. Меры по повышению аэродинамической устойчивости |
163 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
166 |
ПРИЛОЖЕНИЯ |
168 |
Мост Акаси Кайке (Akashi Kaikyo) |
169 |
Восточный мост через пролив Большой Бельт |
177 |
Мост через пролив Босфор |
179 |
Бруклинский мост |
181 |
Мост Джорджа Вашингтона |
182 |
Елизаветинский (новый) мост в Будапеште |
183 |
Мост через Мессинский пролив (проект) |
184 |
Мост через реку Тахо |
187 |
Мост через реку Хамбер |
189 |
Мосты в Японии (между островами Хонсю и Сикоку) |
190 |
Висячий газопроводный переход через реку Амударью у поселка Келиф |
193 |
Висячий аммиакопровод через реку Днепр |
194 |
Вантовый мост в Братиславе |
195 |
Мост Броттон через реку Сену |
196 |
Железобетонный вантовый мост через реку Ваал в Нидерландах |
198 |
Алексей Барановский |
4 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
Мост |
через реку Даугаву в Риге |
202 |
Мост |
через реку Днепр в Киеве |
205 |
Мост Книбрюкке в Дюссельдорфе |
206 |
|
Мост Isles, Монреаль в провинции Квебек в Канаде |
207 |
|
Мост через автодорогу М-25 в Lyne В Великобритании |
208 |
|
Вантовый мост через Неву на КАД вокруг Санкт-Петербурга |
210 |
|
Железнодорожный мост через реку Некка |
213 |
|
Мост Нормандия (Normandie) |
214 |
|
Вантовый мост через реку Обь у Сургута |
219 |
|
Мост «Рион – Антирион» через Коринфский залив |
222 |
|
Мост через реку Савву |
224 |
|
Мост Санниберг |
226 |
|
Северинский мост в Кельне |
227 |
|
Мост Татара |
228 |
|
Мост Фли через реку Рейн в Германии |
230 |
|
Мост через реку Шексну в Череповце |
232 |
|
Транспортный переход через пролив Эресунн |
234 |
|
Мосты системы Extradosed |
238 |
|
СХЕМЫ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ |
241 |
|
МОСТОВ |
||
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ |
253 |
|
Алексей Барановский |
5 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
Лекция 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТАХ
1. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
2.ПРИНЯТАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ
3.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ
4.ОСОБЕННОСТИ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ
4.1.Положительные особенности
4.2.Отрицательные особенности
Алексей Барановский |
6 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
1. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Идея применения гибких растянутых элементов растительного происхождения (лианы, бамбук) для перекрытия рек и ущелий возникла, очевидно, на заре человеческого общества. Достаточно достоверные исторические данные свидетельствуют о постройке таких мостов в Древнем Египте, Юго-Восточной Азии (Индии и Китае), Центральной и Южной Америке. Переход от примитивных конструкций висячих мостов к современным системам относится к XVII – XVIII вв. и связан с именами Веррантиуса (Испания), Финлея (Англия) и Пойе (Франция).
Рис. 1.1. Одна из возможных примитивных конструкций висячего моста
Этапы развития конструктивных решений висячих мостов, можно условно разделить на несколько периодов:
Первый период – относящийся к XVIII в., представлен небольшими цепными мостиками:
–1741 г., Англия, р. Тисс с величиной пролета 21 м (это первый висячий мост, описанный в литературе, конструктивная схема которого близка к современным схемам. Особенностью этого моста было наличие самостоятельной проезжей части, соединенной с цепью подвесками. Мост служил для прохода горнорабочих);
–1796 г., США с величиной пролета 29 м и др.
Алексей Барановский |
7 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
В первый период, продолжавшийся примерно до 1810 г. строили, как правило, цепные мосты небольших пролетов, обладавшие значительным собственным весом и сравнительно небольшой грузоподъемностью. Основными несущими элементами этих мостов являлась цепь, составленная из колец или отдельных жестких элементов, соединенных между собой болтами (шарнирами).
Второй период – XIX в., характерен широким внедрением новых материалов чугуна и стали, давших толчок развитию мостостроения, и выявлявших экономические преимущества висячих мостов по сравнению с каменными:
–1820 г., Англия р. Твид, мост с основным пролетом длиной 110 м (мост оказался примерно в четыре раза дешевле каменного моста такой же длины);
–1826 г., Англия, Менейский мост с основным пролетом длиной 177 м (стрела провисания кабеля 1:12, мост прослужил около 100 лет).
Со второй четверти XIX в. начали широко применяться кабельные висячие мосты, в которых основной несущий элемент (цепь) был заменен тросом (проволочным кабелем):
–1834 (1840) г., Швейцария (близ Фрайбурга), мост с основным пролетом длиной 265 (273) м (в этом сооружении впервые применен кабель из проволок,
в то время мост являлся уникальным по своим размерам);
–1850 г., г. Будапешт, р. Дунай, мост Ланцхид с основным пролетом 202 м (каменные пилоны моста выполнены в виде триумфальных арок и скульптур львов), в 1944 г. мост перестроен;
–1883 г., США, Нью-Йорк, Бруклинский мост с основным пролетом 486 м, что почти вдвое увеличило мировой рекорд по величине пролета (рис. 1.2);
Рис. 1.2. Бруклинский мост
Алексей Барановский |
8 |
МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)
– 1890 г., Англия, р. Темза – мост-замок Тауэр, этот мост стал своего рода символом Лондона, его достопримечательностью (рис. 1.3). Центральный пролет моста разводной, величиной 63 м.
Рис. 1.3. Тауэрский мост
(нижняя часть моста разводная, сверху (в галереях) находится пешеходный проход, возможно там же расположены несущие кабели, проходящие между башнями)
Третий период – XX, начало XXI в. – характерен интенсивным сооружением висячих мостов:
–1903 г., США, г. Нью-Йорк, Вильямсбургский мост с центральным пролетом величиной 488 м;
–1905 г., г. Будапешт, р. Дунай, мост Елизаветы с пролетом 290 м, это один из последних помпезных, вычурных сооружений XIX в. (в 1944 г. разрушен, восстановлен в 1964 г. в современном стиле);
–1926 г., США, р. Делавар в Филадельфии мост с центральным пролетом 533 м;
–1937 г., США, г. Сан-Франциско, мост Золотые Ворота с центральным пролетом величиной 1280 м (рис. 1.4) (пилоны высотой 227,5 м несут нагрузку 22000 т, высота фермы жесткости 7,6 м, поддерживается двумя кабелями из параллельных проволок диаметром 92,7 см каждый);
Алексей Барановский |
9 |