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

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Территория Турции является сейсмически опасной, поэтому был проведен статистический анализ наблюдавшихся ранее землетрясений, на основе которых составлен прогноз о возможности повторения крупных землетрясений один раз в 60 лет. Принятая конструкция моста согласно проведенным расчетам способна воспринимать сейсмические воздействия любого направления при ускорениях почвы до 0,1g.

Общая схема Босфорского моста изображена на рис. 2, здесь, так же как в Северенском мосту, применены наклонные подвески, что увеличило общую жёсткость пролетного строения. Конструкция коробчатой балки жесткости показана на рис. 3.

Рис. 2. Общая схема моста

Рис. 3. Схема проезжей части моста

Два береговых пролета Босфорского моста равны соответственно 255 (западный) и 231 (восточный) м. Общая длина моста 1560 м, ширина проезжей части 33,4 м. Высота балки жесткости 3,0 м, высота пилонов над поверхностью моря 165 м.

Расход стали на пилоны 4700 т, на пролетное строение 8800 т, на пролетные строения подходов 3000 т, на кабели 5500 т.

Каждый из двух кабелей включает по 19 прядей, состоящих из 548 проволок диаметром 5 мм, с прочностью 160 кг/мм2. Прочность каждой из подвесок 300 т.

Впроцессе проектирования была построена модель в 1/50 натуральной величины, которая испытывалась в аэродинамической трубе в Национальной физической лаборатории в Тедингтоне. Мост рассчитан на ветровые нагрузки со скоростью ветра до 45 м/сек (162 км/ч).

В1988 г. закончено строительство второго параллельного моста через Босфор для пропуска возрастающего потока автомобилей.

Алексей Барановский

180

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

БРУКЛИНСКИЙ МОСТ

С 1870 по 1883 гг. в Нью-Йорке по проекту инженера Г. Линденталя производилось строительство Бруклинского висячего моста (рис. 1). Средний пролет – 486 м, боковые – по

287 м.

Рис. 1. Общие виды Бруклинского моста, его пилонов, кабелей, вант и въездов

Проезжая часть поддерживается четырьмя кабелями диаметром 39,4 см каждый. Кабель состоит из 5282 параллельных проволок диаметром по 3 мм. В плоскости каждого кабеля размещено по 40 наклонных вант с обеих сторон пилонов, предназначенных для увеличения жесткости моста. Главная балка состоит из шести продольных решетчатых ферм, соединенных поперечными балками. Фермы имеют высоту 5,2 м. Отношение высоты балки жесткости к пролету 1:94.

Бруклинский мост предназначен для железнодорожного и автомобильного движения. В первый период эксплуатации моста в крайних полосах проезжей части осуществлялось автомобильное движение, в двух соседних – движение поездов, а в средней части – пешеходное (при реконструкции по мосту были проложены четыре колеи железной дороги). Поперечный разрез моста показан на рис. 2.

Рис. 2 Поперечное сечение моста (до реконструкции)

Алексей Барановский

181

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ ДЖОРДЖА ВАШИНГТОНА

Мост Г. Вашингтона построен через р. Гудзон в Нью-Йорке, имеет стальные решетчатые пилоны высотой 181 м. Длина основного пролета равна 1067 м, расстояние между двумя балками жесткости – 32,29 м. Проезжая часть поддерживается четырьмя кабелями диаметром 91,4 см. Кабели моста состоят из 61 пряди, каждая прядь изготовлена из 434 проволок диаметром 4,9 мм, всего в одном кабеле – 26474 параллельных проволок. Общая длина проволок в кабеле составляет 171000 км. Временное сопротивление проволоки 15500 кг/см2, а условный предел текучести 10500 кг/см2. Подвески, между которыми расположены тротуары, имеют диаметр 78 мм. Каждая поперечная балка закреплена на четырех, подвесках.

Изначально мост был запроектирован двухъярусным, в 1929 г. был сооружен только верхний ярус для восьми полос автомобильного движения (средний проезд, шириной 12,2 м, предназначен для грузового транспорта, боковые – для легкового). В период с 1959 по 1962 гг. к пролетному строению, для увеличения его пропускной способности, был пристроен нижний ярус и образована ферма высотой 9,14 м.

Общие виды моста Джорджа Вашингтона и его поперечное сечение

Алексей Барановский

182

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

ЕЛИЗАВЕТИНСКИЙ (новый) МОСТ В БУДАПЕШТЕ

После разрушения в 1945 г. Елизаветинского висячего моста в Будапеште на его месте был построен новый мост по схеме 57+290+57 м, шириной 27,6 м.

Характерной особенностью его являются качающиеся пилоны, шарнирно прикрепленные к опорам.

Общий вид и проезжая часть моста

Алексей Барановский

183

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ ЧЕРЕЗ МЕССИНСКИЙ ПРОЛИВ (проект)

История создания транспортной связи между островом Сицилия и материковой Италией очень коротка. Первое рассмотрение возможности строительства моста относится к 1969 г., когда Итальянская администрация автомобильных дорог (АNАS) провела международный конкурс идей.

В1971 г. парламент Италии принял закон, в преамбуле которого подтверждалась мысль, что строительство моста, обеспечивающего постоянную железнодорожную и автодорожную связь с островом, представляет собой одну из основных общегосударственных задач самого ближайшего будущего. Было принято решение создать Концессионную компанию, которая должна осуществлять руководство проектированием, строительством и эксплуатацией моста. Компания Stretto di Messina Spa была образована в 1981 г. Акции компании были распределены следующим образом: 51% владеет контролируемая правительством ассоциация крупнейших строительных компаний Istitutozione Ricosruzione Italiana (IRI), а оставшиеся 49 % равными долями разделены между АNАS, министерством железных дорог (FS), региональным правительством области Калабрия (материковый берег) и региональным правительством острова Сицилия.

Летом 1986 г. было разработано технико-экономическое обоснование. А весной 1990 г. Концессионной компании были переданы два предварительных проекта мостового перехода: в первом предусматривался однопролетный висячий мост, во втором – двухпролетный. В результате рассмотрения представленных вариантов конкурсная комиссия остановила свой выбор на однопролетном висячем мосте (рис. 1).

Вконце 1992 г. Stretto di Messina

Spa передала в правительство законченный и укомплектованный должным образом детальный предварительный проект конструкции моста с подробными техническими материалами, которые содержат разделы по обеспечению сохранности окружающей среды, по определению предварительной стоимости строительства и по

срокам разработки окончательного проекта и строительства. Кроме того, в этих материалах приведены схемы соединения моста с существующими автодорожными и железнодорожными сетями материка и Сицилии. Для этого на острове необходимо построить 12-километровую дорогу между пунктом сбора платы за проезд по мосту и автомагистралью А20 Мессина - Палермо и 15-километровую железнодорожную ветку для соединения с вокзалом Мессины. На материковой, калабрийской стороне, необходимо проложить автомобильную дорогу до трассы АЗ Салерно – Реджо-ди-Калабрия и железную дорогу до существующей прибрежной железнодорожной магистрали Скилла – Каннителло. Пункты сбора платы за проезд будут расположены на обоих берегах.

Алексей Барановский

184

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Общую стоимость объекта разделили на два раздела: сооружение моста и прокладка подсоединения к существующим транспортным путям. Помимо детальных расчетов возможной стоимости объекта экономисты проанализировали показатели ближайших аналогов. Таковыми были выбраны: второй мост через Босфорский пролив, построенный в 1988 г., Восточный мост через пролив Большой Бельт (к анализу были приняты данные тендерных торгов) и мост Акаси Кайке, который по величине пролета был наиболее близким к проектируемому мосту через Мессинский пролив. Определение стоимости подъездных путей к мосту не вызвало каких-либо трудностей.

Согласно принятому варианту предварительного проекта пролив предполагается перекрыть одним пролетом висячего моста. Длина пролета составляет 3300 м. Расстояние от оси пилона до берегового анкера главного каната 960 м на сицилийском берегу и 810 м на берегу со стороны Калабрии (следует иметь в виду, что у моста отсутствуют береговые пролеты, по крайней мере, в висячей системе, что хорошо видно из рис. 1. Полная длина моста между анкерными блоками таким образом составляет 5300 м. Высота подмостового габарита равна

70 м.

Общие размеры моста и его высота над уровнем моря не будут создавать впечатление плотины, перегородившей пролив. Его пилоны по высоте сравнимы с прибрежными горами как на острове, так и в Калабрии. Тонкий и гибкий силуэт моста превратит его в элемент природного пейзажа, а волнообразная линия несущих канатов будет продолжать линию гор на обоих берегах.

Расчетная сейсмическая нагрузка соответствует 7,1 балла по шкале Рихтера (горизонтальное пиковое ускорение в уровне поверхности грунта равно 0,58g), что превышает магнитуду землетрясения, разрушившего Мессину в 1908 г. Расчетная скорость ветра на высоте 70 м над уровнем моря составляет 216 км/ч. Заданная пропускная способность моста равна 9000 авт./ч или 140000 авт./сут. Пропускная способность двухпутной железной дороги составляет 200 поездов в сутки. Ширина стальной балки жесткости равна 60,4 м, высота 3,6 м, она рассчитана на 6 «регулярных» полос движения автомобилей (по три полосы в каждом направлении), кроме того, предусмотрены две полосы для аварийного автотранспорта, две

полосы для обслуживания железной дороги и две полосы для пропуска автомобилей обслуживания моста и аварийной эвакуации. Таким образом, на балке жесткости размещаются 12 полос для движения автотранспорта и два железнодорожных пути (рис. 2), ее

полная

площадь

составляет 22 гектара.

Расход металла на балку жесткости достигает 70,5 тыс. т. Расчетная суммарная нагрузка от автомобилей на мосту равна 20 тыс. т. Погонная нагрузка от собственного веса основной конструкции составляет 15 т/ м, а с учетом прочих постоянных нагрузок она равна 23,4 т/м. Деформационные швы на устоях рассчитаны на перемещение ± 3,4 м.

Высота стальных пилонов равна 376 м над уровнем моря (рис. 3), расход металла на одну пилонную опору равен 54 тыс. т. Объем фундамента пилонной опоры на сицилийском берегу составляет 86 тыс. м3, на материковом – 72 тыс. м3.

Алексей Барановский

185

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Система подвески представляет собой две пары главных несущих канатов (рис. 4). Диаметр одного сформированного каната равен 1,24 м. Канат составлен из 88 прядей по 504 проволоки в каждой. Диаметр проволоки 5,38 мм. Предел прочности проволоки равен 1770 МПа. Усилие в каждой паре несущих канатов оттяжки (у анкера) составляет 139 тыс. т.

Объем бетона сицилийского анкера (рис. 5) равен 328 тыс. м3, на материке – 237 тыс. м3.

На

лич

ие

мо

ста

яви

тся

мо щным стимулом развития экономики юга Италии. Однако и процесс его строительства, а затем и последующая эксплуатация, и содержание также привнесут свою долю в заметное оживление этих экономически сравнительно отсталых районов страны.

Ежегодная потребность строящегося объекта в рабочей силе составит 4600 чел. (2600 непосредственно на строительстве моста и 2000 на подъездных путях). После завершения строительства 500 чел. будут заняты на содержании моста и на обслуживании его инфраструктуры. Существующая паромная переправа по аналогии с Лиссабоном и Стамбулом будет сохранена.

Конкурс на консалтинговые услуги при проектировании и строительстве моста выиграла известная американская строительная компания Parson Transportation Group (Вашингтон). В феврале текущего года она представила на рассмотрение Министерству финансов и Министерству общественных работ Италии окончательный вариант технико-экономического обоснования на строительство моста. В соответствии с этим документом строительство продолжится 11 лет (из них четыре года пойдут на подготовительные работы). Стоимость строительства оценена в 5,2 млрд. долл. Мост будет эксплуатироваться в платном режиме.

Активное участие в многочисленных конференциях и совещаниях ведущих специалистов мира, многократно созываемых правительством Италии для обсуждения различных аспектов сооружения моста, принимают японские мостовики. Они собирают всевозможную информацию, которая может послужить им для решения очередной крупной задачи, поставленной перед транспортными строителями Японии. Она заключается в подготовке к строительству нового мостового перехода для обеспечения железнодорожного и автомобильного сообщения между островами Хоккайдо и Хонсю. Длина перехода составит 12 км, в его составе будут построены висячие мосты: два пролетом по 2000 м и два пролетом по 4000 м. Предполагаемая стоимость перехода в четыре раза превысит стоимость Мессинского моста.

Подготовлено по материалам приложения к журналу «Вестник мостостроения» –«Мостостроение Мира» № 1-2, 2001 г., Изд. РИЦ ОАО «Институт Гипростроймост».

Алексей Барановский

186

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ ЧЕРЕЗ РЕКУ ТАХО

В 1966 г. открыт один из крупнейших висячих мостов Европы, который пересекает р. Тахо у входа в порт в Лиссабоне (рис. 1).

Рис. 1. Общие виды моста через р. Тахо

Общая длина моста 3218 м, в том числе над водой 2 км. Висячая часть моста имеет главный пролег 1012,9 м и два боковых пролета по 482,6 м. Высота подмостового габарита, равная 70 м, обеспечивает проход в порт самый крупных океанских судов. Отметка верха пилонов относительно уровня воды равна 190 м. К моменту строительства мост использовался для движения четырех полос автотранспорта в верхнем ярусе (рис. 2а). Проектом было предусмотрено последующее сооружение двухколейной железной дороги на нижнем ярусе

(рис 2 б).

а)	б)
	Рис. 2. Схемы поперечного сечения моста

Алексей Барановский

187

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

На рис. 3 показана общая схема мостового перехода. На левой части рисунка (рис. 3, а) изображена схема моста, по которому открыто автомобильное движение. На правой части (рис. 3, б) показана схема моста после завершения второй очереди строительства. На этом рисунке видны ванты и дополнительный кабель, которые увеличат грузоподъемность моста и тем самым обеспечат пропуск железнодорожного транспорта по нижнему ярусу. Дополнительный кабель запроектирован из 20 канатов диаметром 75 мм, предварительно свиваемых из стальной проволоки. Короткие ванты состоят из 8 предварительно свитых стальных канатов, каждый диаметром 67 мм. Длинные ванты состоят из 12 канатов того же диаметра.

Рис. 3. Схема моста

Фермы пролетного строения выполнены неразрезными на протяжении 6 пролетов (главного, двух боковых и трех береговых). Общая длина ферм составляет 2275 м. Таким образом, этот мост имеет самые длинные в мире неразрезные фермы жесткости. Высота фермы между осями поясов равна 10,6 м, что составляет 1/95 главного пролета. Ферма жесткости поддерживается двумя главными кабелями, диаметр каждого равен 700 мм.

Кабель состоит из 37 прядей по 304 оцинкованной проволоки в каждой (всего 11248 проволок диаметром 4 мм). Площадь поперечного сечения кабеля равна 2190 см2. На изготовление главных кабелей потребовалось 54 тыс. км проволоки. Стрела провисания главных кабелей равна 106 м, или 1:9,5 длины главного пролета.

Фермы жесткости поддерживаются подвесками из стальных канатов, расположенных на расстоянии 22,8 м. Каждая подвеска диаметром 57 мм выполнена из троса, состоящего из оцинкованной проволоки.

В центре главного пролета основные кабели, присоединены непосредственно к поясам ферм жесткости при помощи специальных муфт длиной 2,6 м, выполненных из литой стали и прикрепленных к кабелю высокопрочными болтами. Такое жесткое закрепление кабеля к ферме жесткости уменьшает продольные смещения пролетного строения от воздействия продольных сил и увеличивает жесткость системы в целом.

Алексей Барановский

188

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ ЧЕРЕЗ РЕКУ ХАМБЕР

Мост через р. Хамбер (Эстуарский мост) у г. Халл (Великобритания) (рис. 1.) построен в 1981 г., имеет третий по величине центральный пролет в мире – 1410 м – рассчитан на пропуск четырех полос автомобильного движения по коробчатой металлической балке обтекаемого очертания. Высота балки жесткости 4,5 м, ширина 28,5 м (h/L=1:313, В/L=1:45). Пилон высотой 155 м, сечение железобетонных стоек 6× 6 м, внутри стоек находится лифт. Пилон выполнен на 50 мм: выше проектной отметки, так как по расчету в процессе эксплуатации деформации ползучести бетона составят 20 мм, деформации упругого сжатия –

30 мм.

Рис. 1. Общий вид и схема моста

Пролетное строение рассчитано на воздействие ветра со скоростью до 160 км/ч. Расчетные значения вертикальных перемещений – 3,5 м (L/430), горизонтальных – 4,5 м.

Масса кабеля (рис. 2) 11 000 т, усилие в нем 19400 т, оно воспринимается 14000 проволок диаметром 5 мм. Масса балки жесткости 17 000 т.

Рис. 2. Кабели моста

Алексей Барановский

189