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

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Общая характеристика систем с малым числом вант и многовантовых

Если число вант с одной стороны пилона НЕ превышает 3 … 4 – система называется системой с малым числом вант.

	82
58	280	58

Рис. 10.26. Схема моста с малым числом вант (мост Брунсвик в Канаде)

Рис. 10.27. Схема моста с малым числом вант в Австралии,

(смешанная схема расположения вант на пилоне)

Достоинства таких систем:

1. Простое регулирование усилий в вантах;

2.Меньшее число узлов;

3.Простота (относительная) монтажа.

Недостатки таких систем:

1.Сложность узлов (см. приложения);

2.Мощные балки жесткости;

3.Большие силовые воздействия в элементах системы;

4.Сложность конструкции вант.

Алексей Барановский

120

	МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ
	(курс лекций)
Если число вант с одной стороны пилона превышает 3 … 4 – такая система
называется многовантовой. Число вант одной плоскости с одной стороны пилона
может быть до 15 … 20 штук	и более.
10 вант
из одного троса
d 50…98 мм
		42
(d=6,43 м)
104	255	104

Рис. 10.28. Многовантовая система АРФА моста через р. Рейн у Рееса, 1967 г.

(две плоскости вант, пилоны жестко соединены с двутавровыми балками пролетного строения)

20 вант

Панель 4,486 м

Рис. 10.29. Многовантовая система ВЕЕР моста через р. Рейн у г. Бонна, 1967 г.

(одна плоскость вант, пилоны проходят сквозь коробчатую балку жесткости, опирание пилона на опору – шарнирное)

Достоинства таких систем:

1. Высокая степень унификации из-за повторяемости узлов;

2.Легкая балка (т.к. основная ее работа на сжатие а не на изгиб);

3.Простота конструкции вант и их прикрепления;

4.Повышенная аэродинамическая устойчивость;

5.Живучесть системы (при повреждении одной ванты система выстоит, в принципе

возможно снятие ванты и передача нагрузки с нее на другие без устройства дополнительной временной опоры).

6.Возможность использования вант как монтажных элементов при навесной

сборке, что способствует снижению затрат на вспомогательные устройства;

7.В этих системах меньше сказывается неблагоприятное влияние ползучести и усадки бетона на изгибающие моменты и осевые усилия;

8.Уменьшение эффектов нелинейности.

Алексей Барановский

121

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Недостатки таких систем:

1. Сложность регулирования усилий в вантах;

2.Большое число узлов;

3.Многодельный монтаж.

Учитывая вышеизложенное, следует отметить – в последние годы, в

мостостроении, наблюдается устойчивая тенденция перехода к многовантовым системам.

10.5. Меры повышения жесткости вантово-балочных мостов

Для повышения общей жесткости вантово-балочных мостов можно рекомендовать:

1. Обязательное использование вант оттяжек (т.н. опорных вант), это снижает величины моментов в балке жесткости в 1,5 … 2 раза, за счет уменьшения отклонения вершины пилона. При этом, площадь сечения опорной

ванты, как правило, назначают в 2 … 4 раза больше площади остальных вант;

2. Продление балки жесткости как неразрезной в соседние с вантовой частью

пролеты см. рис. 10.30, что приводит к уменьшению воздействий на опоры на

25 … 60%; при этом длину крайних пролетов подбирают так, чтобы можно было сохранить поперечное сечение балки жесткости принятое в главном пролете;

Рис. 10.30. Схема моста через р. Рейн в г. Кельне (см. также рис. 10.13)

Алексей Барановский

122

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

3. Увеличение числа вант оттяжек в системах арфа и веер, см. рис. 10.31 и 10.32;

Рис. 10.31. Мост Кни-брюкке, через Рейн в Дюссельдорфе, 1969 г.

Рис. 10.32. Схема моста через р. Рейн в г. Дуйсбурге

4. Применение железобетонных конструкций – железобетонных балок жесткости, железобетонных пилонов и вант см. рис. 10.33, 10.34 и п. 8.7.

Использование комбинированной конструкции балки жесткости:

железобетонная балка в боковых (анкерных) пролетах, металлическая в

основном пролете (пример – мост Normandie, см. приложения).

Рис. 10.33. Мост через гавань Днепра в Киеве, 1963 г.

(первый вантовый мост с железобетонной балкой жесткости в СССР)

Алексей Барановский

123

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ
(курс лекций)
18 вант	h б =2,6 мм
108	148

Рис. 10.34. Схема железнодорожного моста через р. Майн (Германия)

(на мосту установлены железобетонные ванты в металлической оболочке с нагнетанием раствора)

5. Применение жестких пилонов см. рис. 10.35;

		141				141

Рис. 10.35. Схема путепровода в г. Леверкузене (Германия)

6. Применение наклонных пилонов см. рис. 10.36, 10.37 и 10.38;

			124
Алексей Барановский

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Рис. 10.37. Мосты Эразма Роттердамского в г. Роттердаме (Голландия), мост AlamiLo в Севилье (Испания), и мост Labem в Чехии

В представленных выше сооружениях, за счет обратного наклона пилона

уменьшена длина оттяжки и усилие в ней, однако при этом углы наклона вант пологие (небольшие), а фундамент пилона должен сопротивляться сдвигу от горизонтальной составляющей усилия в пилоне.

Рис. 10.38. Схема моста через р. Тамар на острове Тасмания (Австралия)

В данном сооружении увеличена длина оттяжки и усилие в ней, однако при этом углы наклона вант большие (система жестче).

7. Применение решетчатых балок жесткости (см. п.7.5).

Для большинства вышеперечисленных мер, вполне возможно и совместное использование их в одном сооружении.

Алексей Барановский

125

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

11. ВАНТОВЫЕ МОСТЫ С РЕШЕТЧАТЫМИ ФЕРМАМИ

При больших и очень больших пролетах монтаж вантово-балочных мостов встречает значительные трудности (в частности, провисают длинные ванты), поэтому висячие конструкции становятся предпочтительнее.

По условиям монтажа и работы основного несущего элемента к висячим мостам близки вантовые мосты с решетчатыми фермами (рис. 11.1). Впервые

такая система была предложена Я.А. Асташевским в 1940 г.

ГИБКИЙ НИЖНИЙ ПОЯС

Рис. 11.1. Вантовый мост с решетчатыми фермами

В таком сооружении натяжение нижнего пояса обеспечивает запас по растяжению во всех элементах фермы. Иногда, для создания запаса по

растяжению, достаточно лишь постоянной нагрузки –	p =	q × (	m		−	1),	где m –
		4				2
число панелей в пролете, q – интенсивность временной нагрузки при						загружении 1/2

пролета, в случае больших панелей этот запас достигается достаточно просто.

Одним из примеров описываемой конструкции является временный рабочий мостовой переход через р. Волгу при строительстве Волжской гидроэлектростанции (рис. 11.2). В его поперечном сечении располагалось 4 фермы и 4 нитки канатной дороги, пропускная способность которой, составляла 20 000 м3 бетона в сутки.

	81
132
97	20	7х97	97
		ГИБКИЙ НИЖНИЙ ПОЯС
241,0		874	318,4

Рис. 11.2. Мост через р. Волгу при строительстве Волгоградской ГЭС

(один из первых в мире мостов большого пролета, имеющий вантовые фермы без балок жесткости)

Алексей Барановский

126

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Положительные особенности решетчатых вантовых ферм:

–являются геометрически неизменяемыми достаточно жесткими конструкциями в случае обеспечения запаса по растяжению;

–расчет этих ферм может вестись без учета деформаций (деформированного состояния);

–даже в случае большой длины пролетов монтаж элементов достаточно прост;

–конструкции присущи высокие аэродинамические характеристики (аэродинамическая устойчивость);

–конструкция монтируется методами навесного монтажа.

Отрицательные особенности решетчатых вантовых ферм:

–фермы статически неопределимы;

–чувствительны к изменению температуры;

–для элементов необходима высокая точность регулирования усилий;

–при больших пролетах конструкции имеют большую панель проезжей части.

Для устранения последнего недостатка возможно устройство балки жесткости что также увеличивает запас конструкции по прочности (см. рис. 11.3 и 11.4).

БАЛКА	d	ПОДВЕСКИ
	D

Рис. 11.3. Вантовый мост с решетчатыми фермами и балкой жесткости

43	5,2
66	3,5
10	1,02
	8,0
	390

3,0

Рис. 11.4. Мост через р. Амударью (на линии газопровода Бухара – Урал)

Гибкий нижний пояс, имеющийся в конструкциях мостов показанных на рисунках 11.3 и 11.4 удобен при монтаже и его натяжении, однако при наличии балки жесткости, гибкого нижнего пояса фермы может не быть (см. рис. 11.5).

Алексей Барановский

127

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Рис. 11.5. Вантовый мост с решетчатыми фермами и балкой жесткости

Основной работой балки жесткости в таких конструкциях является работа на местную нагрузку, поэтому конструкция балки может быть относительно

легкой (увеличение жесткости балки в 2 раза повышает жесткость системы в целом, всего на 1 … 3%).

	Высоту балки обычно принимают:	hб = (	1	...	1	)× L	или	hб =	(	1	...	1	)× d
			120		200					15		20

Для уменьшения панели решетчатой фермы возможна:

– постановка подвесок, при этом уменьшается постоянная нагрузка,

передаваемая на раскосы (один из примеров такого сооружения – пешеходный мост через р. Ангару пролетом 900 м, на Братской ГЭС (см. рис. 11.6));

Рис. 11.6. Схема моста с установленными подвесками

– применение крестовой решетки (двухрешетчатая вантовая ферма), см. рис.

11.7 (одним из примеров может быть мост в Сальвадоре (схема моста

76+158+204+158+76)).

Рис. 11.7. Схема моста с крестовой решеткой

Алексей Барановский

128

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

– более крутая постановка раскосов, среди примеров проект моста через р. Волгу в г. Ярославле (рис. 11.8), мосты через р. Северн у г. Бристоля (рис. 11.9 и 7.26) и через р. Хамбер в Великобритании (см. рис. 8.38).

d=39 м

	194		427		194

Рис. 11.8. Проект моста через р. Волгу

d=18,3

Рис. 11.9. Схема моста через р. Северн (1966 г)

Сравнивая вантовые мосты с решетчатыми фермами и висячие, следует отметить, что для решетчатых ферм характерны:

–конкурентоспособность по величине пролета и способам монтажа;

–геометрическая неизменяемость системы;

–меньшая (в 8 … 10 раз) мощность балок жесткости;

–высокая аэродинамическая устойчивость;

–раскосы, всегда тяжелее подвесок, соответственно для решетчатых ферм характерна сложная конструкция узлов;

–чувствительность решетчатых ферм к изменению температуры.

Алексей Барановский

129