Файлы по мостам / Королёв А.А. Диплом / Дипломы / Архив / Мосты больших пролетов (Курс лекций)

(закреплении пилона),

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Особенностью системы показанной на рис. 10.7, является наличие всего одной промежуточной опоры, однако, отсутствие в ней оттяжки, интенсивная работа пилона на изгиб (при загружении одного пролета), дает увеличенные прогибы балки жесткости.

При постановке вант-оттяжек см. рис. 10.8, особого эффекта достичь не удается, т.к. оттяжки являются длинными гибкими элементами, провисают и включаются в работу системы с «опозданием»

(системе присуща повышенная геометрическая нелинейность (изменяемость)).

	опорная ванта
	(оттяжка)
L	L

Рис. 10.8. Схема двухпролетного моста при наличии вант-оттяжек

Увеличение общей жесткости системы дает применение железобетонной

балки жесткости (имеющей большой собственный вес и догружающей пилон) и

жесткого пилона (рис. 10.7) обеспечивающего минимальные смещения, однако при этом повышается сложность и материалоемкость конструкции моста.

В п

L L

Рис. 10.9. Схема двухпролетного путепровода при наличии жесткого пилона

10.3.2. Двухпролетные мосты с неравными пролетами

Рис. 10.10. Вантовый мост через р. шексну в Череповце

Алексей Барановский

110

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

опорная ванта		В п =3,2 м
(оттяжка)		h б =3,3 м
			hп
		α
В п	d	d	d 1
		42,0…50,0	60,25
L 1		L 2
136,5		194,25

Рис. 10.11. Схема вантового моста с неравными пролетами

(на примере моста через р. Шексну в г. Череповце)

Для данной системы имеем:

величина основного пролета	Lmax = 100 … 450 м;
величина бокового пролета	(0,2 … 1,0)× L2, чаще (0,6 … 0,7)× L2 ;

Такое соотношение основного и бокового пролетов обеспечивает необходимый запас по растяжению в оттяжке;

При величине бокового пролета							L1<0,25× L2,				его не подвешивают на
ванты.
высота пилона	hп = (1/3 … ¼)L2;
ширина пилона по фасаду		bn =	(	1		....		1		)× hn ;
			20				35
высота балки жесткости		hб = (	1		....		1		)× L2
			70				120
число вант с одной стороны пилона								от 3 и более;
величина панели	d = 5 … 80 м (при различных балках жесткости);
величина панели

–для металлической балки жесткости – d1 = 1,2…1,3d;

–для железобетонной d1 = 0,7 … 0,8d (уменьшение величины крайней панели

происходит из-за отсутствия в этой части балки жесткости продольной силы, что потребует в железобетонной конструкции мощного армирования).

углы наклона вант	(20 … 80)° ;	(22 … 25)° .
минимальный угол наклона крайней ванты

Алексей Барановский

111

		МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ
		(курс лекций)
		опорная ванта
		(оттяжка)
		около 90 м	120
			302
84	300	151

Рис. 10.12. Схемы мостов через р. Днепр в Киеве и р. Рейн в Кельне

Рис. 10.13. Общий вид и пилон Северинского моста через р. Рейн в Кельне, 1959 г.

(схема моста 52+151+302+48+89+49 м)

Особенностью систем показанных на рис. 10.10 и 10.13, является большая перекрывающая способность, наличие всего одной промежуточной опоры, и более высокая вертикальная жесткость по сравнению с равнопролетными системами.

10.3.3. Трехпролетные мосты

Рис. 10.14. Вантовый мост Броттон, 1977 г., Франция

(центральный пролет моста длиной 320 м)

Алексей Барановский

112

	МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ
	(курс лекций)
опорная ванта
(оттяжка)
	α	hп
В п	d 1	d
L 1	L 2	L 1
74,7	182,6	74,7

Рис. 10.15. Схема трехпролетного моста

(на примере моста через пролив Штремзунд (Швеция), 1956 г., см. также рис. 1.16)

Для данной системы имеем:

величина основного пролета		Lmax = 100 … 400 (465) м;
величина бокового пролета		(0,2 … 1,0	обычно	0,4 … 0,45)× L2
высота пилона	hп = (1/5 … 1/7)L2;
величина панели	d = 5 … 80 м (при различных балках жесткости);
величина панели	d1 = (1,2 … 1,3)× d;

ширина пилона по фасаду, высота балки жесткости, число вант и углы их

наклона те же, что и в двухпролетных мостах с неравными пролетами.

При величине боковых пролетов

L1<0,25× L2,

их не подвешивают на

ванты (см. рис. 10.16).

		50		280			50

Рис. 10.16. Схемы трехпролетных мостов

(на примере мостов через р. Рейн в Леверкузене, и р. Рейн в г. Дюссельдорфе)

Алексей Барановский

113

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Особенностью систем показанных на рис. 10.15 и 10.16, является высокая перекрывающая способность, и более высокая вертикальная жесткость (в

случае устройства в них коротких боковых пролетов, не подвешиваемых на ванты).

Трехпролетные вантовые мосты с разной величиной боковых пролетов применяются достаточно редко.

Рис. 10.17. Проект вантового моста с разной величиной боковых пролетов

10.3.4. Многопролетные мосты и меры повышения их жесткости

Многопролетные вантовые системы применяются достаточно редко. Примерами таких сооружений могут быть мосты, показанные на рис 10.18, там же представлена одна из возможных схем загружения конструкции.

а)		б)
опорная ванта	1	2
(оттяжка)		q

			L 1	L 2	L 2

в) Рис. 10.18. а - мост Рион-Антирион в Греции, б - мост Санниберг в Швейцарии, в – схема многопролетного моста и его работы при загружении одного пролета

(∆ 1<∆ 2

если L1<0,25× L2)

Алексей Барановский

114

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Для многопролетного вантового моста основные размеры и их соотношения,

аналогичны рассмотренным выше, для двух- и трехпролетных.

Особенностями многопролетных вантовых мостов являются:

1. Они многократно статически неопределимы, поэтому в них трудно обеспечить работу гибких элементов в строгом соответствии с расчетом –

сложно контролировать расчетные усилия в вантах;

2.Им присущи большие температурные перемещения;

3.При гибких пилонах в них трудно обеспечить необходимую вертикальную жесткость конструкции – системы эти гибкие.

Меры по повышению жесткости многопролетных вантовых мостов

1. Деление многопролетных вантовых систем на несколько трехпролетных с

помощью промежуточных анкерных опор (аналогично висячим мостам);

2.Применение жестких пилонов (аналогично висячим мостам);

3.Применение горизонтальных предварительно напряженных кабелей жесткости соединяющих вершины пилонов (аналогично висячим мостам) и др. см. рис. 10.19;

A
160	360	160
B

		160	360	360	360	160
C
		160	360	360	360	160
D
		160	360	360	360	160
D	на	15 % жестче схемы А
A 100 % жесткость
C	на	10 % податливее	схемы	А
B	на	300 % податливее	схемы А

Рис. 10.19. Сравнение по жесткости различных вантовых систем

(способы повышения вертикальной жесткости вантовых мостов)

Алексей Барановский

115

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

4. Переход в многопролетных вантовых системах к консольным системам.

Консольно-вантовые или рамно-вантовые системы Моранди, обладают повышенной жесткостью, однако они малоэкономичны из-за большого расхода железобетона на рамные элементы и фундаменты опор.

	невыгодное		ж.б.элементы
	загружение
		q	(16 тросов о 7,4 см
			в бетонной обойме)
45	72,3	46	15
235		235	235

Всего 5 пролетов по 235 м

Рис. 10.20. Пятипролетный консольный мост через оз. Маракаибо, 1962 г., Венесуэла

Решение подобное представленному на рис. 10.20 предлагалось и в Японии для пролетов длиной 1000 м.

10.4. Схемы расположения вант в вантово-балочных мостах

По геометрической схеме расположения вант различают несколько вантовых

систем, основные (наиболее часто используемые) из них:

Алексей Барановский

116

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

1. С общим опиранием вант на пилонах и радиальным их расположением – схема пучок;

2.С раздельным опиранием и параллельным расположением – ярусно-

параллельная схема арфа.

3.С раздельным опиранием вант на пилонах и непараллельным их расположением – ярусно-расходящаяся схема веер;

Схема ПУЧОК (ванты не параллельны между собой и имеют общую точку крепления на пилоне, см. рис. 10.21).

Рис. 10.21. Расположение вант по схеме пучок

а – симметричное, б – несимметричное

Положительные особенности схемы:

1. Все ванты по отношению к верхней расположены круче, следовательно

имеют меньшую длину (благодаря этому повышается их жесткость уменьшается

сечение), схема отличается достаточно высокой общей жесткостью;

2.При круто расположенных вантах на балку передаются относительно

небольшие сжимающие усилия;

3.Упрощается работа пилона (благоприятная работа пилона);

4.Схема допускает несимметричное расположение вант относительно пилона (рис. 10.21).

Отрицательные особенности схемы:

1. Сложная конструкция пилонного узла; 2. Менее благоприятный внешний вид по сравнению с другими схемами.

Схема АРФА (все ванты параллельны между собой и не имеют общих точек крепления на пилоне, см. рис. 10.22).

Алексей Барановский

117

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Рис. 10.22. Расположение вант по схеме арфа

(на примере моста через р. Рейн в г. Дюссельдорфе, см. также рис. 10.16)

Положительные особенности схемы:

1. Благоприятный внешний вид;

2. Упрощение конструкции узлов опирания вант на пилоне.

Отрицательные особенности схемы:

1. Все ванты одинаково пологи, при этом на балку передаются большие сжимающие усилия, ванты имеют меньшую жесткость в сравнении с предыдущей схемой; 2. Схема (как правило) не допускает несимметричного относительно пилона расположения вант;

4. Пилон и балка работают в более тяжелых условиях на изгиб.

Схема ВЕЕР (все ванты не параллельны между собой и не имеют общих точек крепления на пилоне, см. рис. 10.23).

Рис. 10.23. Расположение вант по схеме веер

Главной положительной особенностью схемы является ее благоприятный внешний вид, остальные достоинства и недостатки аналогичны изложенным для предыдущих схем.

Алексей Барановский

118

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Положительные особенности схемы:

1. Благоприятный внешний вид;

2.Упрощение конструкции узлов опирания вант на пилоне.

3.Все ванты по отношению к верхней расположены круче, следовательно имеют меньшую длину (благодаря этому повышается их жесткость уменьшается сечение);

4.Схема отличается достаточно высокой общей жесткостью;

5.При круто расположенных вантах на балку передаются относительно небольшие сжимающие усилия;

6.Упрощается работа пилона;

Отрицательные особенности схемы:

1. Многие ванты пологи, (угол наклона меняется мало) при этом на балку передаются большие сжимающие усилия;

2.Крайние ванты имеют меньшую жесткость;

3.Схема (как правило) не допускает несимметричного относительно пилона расположения вант;

4.Пилон и балка работают в более тяжелых условиях на изгиб.

Существующие другие схемы расположения вант являются комбинацией представленных выше трех.

Рис. 10.24. Мост через р. Аск в Ньюпорте, Англия, 1961 г.

(детали схем арфа, веер и пучок использованы одновременно)

Рис. 10.25. Мост Фли в Дюссельдорфе с основным пролетом 368 м – самым большим пролетом в Германии

(детали схем арфа и веер использованы одновременно)

Алексей Барановский

119