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

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Длина мостового перехода с подходами, м	8 143,0
Длина моста, м	2 110,0
Длина судоходного (основного) пролета, м	408,0
Самый большой пролет в мире для однопилонных вантовых систем
Длина бокового пролета, м	148,0
Высота подмостового габарита, м	14,0
Общий вес металлоконструкций, т	17 223,0
	в среднем 0,537 т/кв.м
Расстояние до оси соседнего железнодорожного моста, м	67,0
Срок строительства (10.1995 … 10.2000), мес.	60

ВАНТОВОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ

Балка жесткости Длина, м

Ширина поверху (без обтекателей), м

Ширина понизу, м

Высота, м

Габарит проезда, служебные проходы, м Расчетные нагрузки Наибольшая толщина листа, мм

В анкерной опоре балка жестко защемлена Общий вес металлоконструкций, т

Пилон Высота, м

Поперечные размеры стоек, м

Расстояние между осями стоек поперек моста, м Общий вес металлоконструкций, т

148,0 + 408,0

L1 = 0,36хL2 (обычно 0,6 … 0,7)

15,2

В/L = 1/26

7,5

3,6 (3,76)

Нб/L = 1/113 (обычно 1/100 … 1/120)

0,75 + 11,5 + 0,75 А11, НК80 40

5 025,0

0,595 т/кв.м (обычно 0,440)

149,1

Нп/L = 1/2 … 1/3 (обычно 1/3 … 1/4)

6,0х3,0 и 3,6х3,0

Вп/Нп = 1/25 … 1/50 (обычно 1/25 … 1/35)

19,5 и 15,2

1 991,0

0,321 т/кв.м (обычно 0,225)

Алексей Барановский

220

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Ванты (изготовлены англ. фирмой BRIDON)
Количество смонтированных вант, шт.			130 (65 пар)
Количество пар вант в основном пролете, шт.			34
Количество пар вант в боковом пролете, шт.		31
Количество пар вант закрепленных на устое, шт.		26
	Система		- многовантовый "веер"
Общая длина вант, м	26 000,0
Минимальная длина ванты, м			60,0 (± 5 мм)
Максимальная длина ванты, м			394,0 (± 5 мм)
Диаметр спирального закрытого каната ванты, мм	72
Максимальная несущая способность, тс	260,0
Разрывное усилие, тс	590,0
Для канатов d=70 мм по ГОСТ 7676-73 нормативное разрывное усилие - 452,0 тс
Шаг крепления вант на устое, м	1,8
Шаг крепления вант на балке жесткости (панель), м			10,5 и 15,75
(обычно в многовантовых мостах 8 … 15 м)
Минимальный угол наклона, град.	20
	(обычно не менее 22 … 25 град.)
Общий вес вант, т	855,0
	0,138 т/кв.м (обычно 1,140)
БАЛОЧНОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ
Общая длина, м	1 521,0
Схема, м			56,0 + 11х132,0
Высота балки, м	3,6
Ширина по осям вертикальных стенок коробки, м	5,4
Расчетное перемещение деформационного шва, м	1,4
Общий вес металлоконструкций, т	9 410,0
	0,405 т/кв.м (обычно не более 0,355)
ОПОРЫ
Диаметр свай, м			0,6 … 1,42
Количество свай на мост, шт.	498
Длина свай, м			17,0 … 32,5
Объем монолитного железобетона, куб.м	41 340,0
Объем сборного железобетона, куб.м	2 100,0
Длина анкерной опоры (устоя) по фасаду моста, м	31,0

Алексей Барановский

221

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ «РИОН – АНТИРИОН» ЧЕРЕЗ КОРИНФСКИЙ ЗАЛИВ

Мост «Рион – Антирион» пересечет Коринфский залив у г. Патры в Западной Греции (рис. 1). Окончание строительства намечено на 2005 год.

Рис. 1. Местоположение моста

Автодорожный мостовой переход состоит из главного моста длиной 2290 м и шириной 26,30 м и двух подходных сооружений длиной 378 м и 252 м, расположенных на берегах залива. Опоры главного моста предстоит возвести в местах с исключительно сложными условиями: большая глубина воды (до 65м), мощный слой слабого аллювиального грунта (скальное основание находится приблизительно на глубине 800м от дна залива) и высокая сейсмическая активность, характеризующаяся медленно протекающими, но значительными по величине тектоническими сдвигами.

Учитывая весь спектр перечисленных проблем, для главного моста была выбрана многопролетная вантовая конструкция с тремя центральными пролетами по 560 м каждый и двумя боковыми пролетами по 305 м длиной

Рис. 2. Вариант моста

Алексей Барановский

222

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Высокая сейсмичность района и низкие прочностные характеристики грунта основания опор моста «Рион – Антирион» поставили специалистов перед необходимостью поиска самых необычных инженерных решений. Конструкция моста должна выдерживать возможные смещения тектонических разломов. Смещение одной части главного моста относительно другой может доходить до 2 м по горизонтали. При этом пилоны могут одновременно получить некоторый наклон из-за соответствующих деформаций грунта основания в подошве фундамента на дне моря. Для проверки теоретических предпосылок и оптимизации конструкции основания, была выполнена уменьшенная модель пилона и усиленного грунтового основания. Модель была испытана в центрифуге, которая воспроизводила расчетные загружения опор (землетрясение, навал судов и т.д.). По результатам проведенных испытаний была пересмотрена основная концепция конструкции в направлении ее большей оптимизации. В частности были сделаны выводы в пользу целикового (от подошвы до вершины) пилона и неразрезной, полностью поддерживаемой вантами, а поэтому изолированной от пилона балки жесткости. Четыре демпферных устройства соединяют верх палубы с каждым пилоном и ограничивают перемещение палубы во время землетрясения.

Рис. 3. Демпферные устройства соединяющие верх палубы с пилоном

Интересно решение фундаментов промежуточных опор моста в условиях низких прочностных характеристик грунтов, большой глубине воды (до 65 м) и высокой сейсмичности района. Пилонные опоры имеют бетонные фундаменты диаметром 90 м и высотой 65 м, через которые все нагрузки, действующие на мост, передаются на грунт в основании. Несущая способность неоднородных и слабых грунтов, лежащих под подошвой фундамента, повышается путем забивки стальных труб диаметром 2 м, толщиной стенки 20 мм, длиной от 20 до 30 м. Расстояние между трубами 7 м и менее. Площадь усиливаемого грунта в основании пилонной опоры 12 500 м2. Фундамент опирается на усиленный грунт через слой каменного материала с подобранным гранулометрическим составом.

Рис. 4. Конструкция фундамента

Алексей Барановский

223

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ ЧЕРЕЗ РЕКУ САВВУ

Двухпутный железнодорожный мост через р. Савву в Белграде (Югославия), построен в 1978 г. Для такого рода сооружений, мост имеет наибольший из существующих в настоящее время основной пролет – 253,7 м (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема и детали конструкции моста

Езда, с целью обеспечения необходимой жесткости, применена на балласте по ортотропной плите.

Боковые пролеты моста короткие – 50,15 и 50,5 м. Оттяжки пролетного строения заанкерены в береговые неразрезные пролетные строения посредством специальных анкерных элементов.

Ширина моста 14,5 м, т. е. 1/17,5 пролета при наличии боковых неразрезных пролетов обеспечивает поперечную жесткость моста.

Высота коробчатой балки жесткости 4,43 м, т. е. составляет 1/57 пролета; наибольшая толщина пакетов поясов 50 мм.

Каждая коробка балки жесткости имеет размеры 3,2× 4,43 м. Горизонтальные и вертикальные листы коробки усилены против потери устойчивости продольными внутренними ребрами жесткости из уголков 150× 100× 12 мм. Через каждые 2,5 м в коробках поставлены внутренние рамы, заменяющие диафрагмы; в тех же сечениях располагаются и поперечные ребра ортотропной плиты балластного корыта. Через каждые 15 м в коробках даны

Алексей Барановский

224

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

поперечные связи, к поперечным ребрам ортотропной плиты здесь добавляются сквозные фермы, образующие вместе с поперечными связями внутри коробок жесткие поперечные диафрагмы. Толщина листов коробок от 12 до 50 мм.

Расчетный вертикальный прогиб моста имеет 1:500 от длины пролета. Опорные части металло-неопреновые. Балку жесткости монтировали продольной надвижкой.

Пилоны моста металлические, имеют высоту 52,5 м над уровнем мостового полотна, возвышение низа конструкции моста над расчетным судоходным уровнем – 16,0 м. Стойки пилонов заделаны в балку жесткости (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема пилонов моста

Канаты вант моста из параллельных проволок диаметром 7 мм в количестве 240 … 290 заключены в полиэтиленовые трубки диаметром 180 мм при толщине их до 12 мм.

Расход металла 5237 т, т. е. 0,57 т/м2.

Исследованиями установлены критические скорости ветра для колебаний моста, равные 130 … 160 км/ч, чему соответствует ветровое давление 1,3 … 2,8 Па.

Алексей Барановский

225

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ САНИБЕРГ

Мост через р. Ландкварт – один из крупнейших в Швейцарских Альпах.

Конструкция представляет собой пятипролетную вантовую систему с высокими промежуточными опорами (50…60 м) и низкими пилонами. Малая высота пилонов продиктована требованиями ландшафтного проектирования. Длина самого большого пролета составляет 140 м. Благодаря тому что мост в плане расположен на кривой малого радиуса, его монолитное пролетное строение удалось выполнить неразрезным с деформационными швами, расположенными только на устоях. Это обстоятельство во многом обеспечило высокую продольную и поперечную устойчивость высоких опор в уровне пролетного строения. Даже при неуравновешенном загружении пролетного строения временной нагрузкой, изгибающий момент по высоте стоек опор не увеличивается, а уменьшается по мере приближения к фундаменту. Монтажные работы на мосту закончены в 1998 г., срок ввода дороги 2006 г.

Мост прекрасно вписался в великолепный альпийский пейзаж и не только не «испортил» его, но, наоборот, по мнению специалистов, украсил. Мост Санниберг, являясь поистине совершенным конструктивным решением, стал настоящим произведением искусства.

Общий вид моста

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

Алексей Барановский

226

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

СЕВЕРИНСКИЙ МОСТ В КЕЛЬНЕ

В 1959 г. был построен вантовый городской мост в Кельне. Общая длина неразрезного металлического строения около 690 м. Шестипролетная неразрезная балка с пролетами 49,1+89,1+47,8+302+150,7+52,5 м в двух судоходных пролетах поддержана вантами, опирающимися на А-образный пилон. Общий вид моста показан на рис. 1.

Рис. 1. Общий вид моста

Единственный металлический пилон этого моста с радиально расположенными вантами изображен на рис. 2. Ширина проезжей части для четырехполосного автомобильного транспорта и двух трамвайных путей равна 19 м. Вместе с тротуарами по 5,25 м общая ширина между перилами составляет 29,5 м. Ванты выполнены из пучков канатов с временным сопротивлением проволоки 14000 кг/см2. Расстояние между осями двух главных балок 22,3 м. Коробчатое сечение этих балок принято с учетом размещения коммуникаций. Ноги пилона имеют вид коробчатой стальной конструкции с толщиной стенок от 12 до 30 мм. Высота над высшим навигационным уровнем 9,1 м. Подходы к мосту выполнены в нескольких уровнях.

Рис. 2. Общий вид пилона моста

Алексей Барановский

227

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

МОСТ ТАТАРА

Татара – вантовый мост полной длиной 1480 м и центральным пролетом 890 м. Движение по мосту было открыто 1 мая 1999 г. Мост запроектирован под четыре полосы движения автотранспорта.

Пилон

В соответствии с начальным вариантом предполагалось строительство А-образного пилона. Однако при такой форме возникали недопустимые колебания пилона из его плоскости не только на стадии строительства, но и на стадии эксплуатации моста. После определения динамических характеристик конструкции и природы механизма колебаний специалисты остановили свой выбор на пилоне в виде перевернутой Y, поскольку такое очертание обладало более высокими аэродинамическими свойствами. Для снижения амплитуды колебаний от вихревого воздействия ветра в результате многочисленных испытаний в аэродинамической трубе было принято решение придать элементам пилона поперечное сечение в виде прямоугольника со срезанными углами.

Ванты

Так как с увеличением пролета собственная частота колебания вант понижается (самая длинная ванта – 460 м имеет первую собственную частоту колебаний 0,225 Гц), в аэродинамической трубе было проверено поведение вант в зоне низкочастотных колебаний, вызванных воздействием дождя. Кроме того, была определена эффективность антивибрационных средств путем постепенного увеличения демпфирующих устройств, а также приданием поперечному сечению вант формы, повышающей аэродинамическую стабильность.

Балка жесткости

Для обеспечения аэродинамической стабильности, балка жесткости выполнена плоской коробчатого сечения, состоящего из трех секций, с внешними обтекателями. Правильность такого решения бала подтверждена испытаниями в аэродинамической трубе.

Аэродинамическая устойчивость

Для оценки динамического поведения гибких систем большой протяженности не достаточно изучать в аэродинамических трубах лишь отдельные элементы конструкции, т.к. деформации моста под действием ветровой нагрузки велики и по длине моста происходит большое изменение ветровых характеристик. Поэтому была создана полная модель моста в масштабе 1:70. Кроме того, для оценки влияния топографии местности на воздействие ветрового потока были проведены испытания модели сооружения и окружающего его ландшафта в масштабе 1:200.

Алексей Барановский

228

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Стадии монтажа

Из-за отсутствия возможности устройства временных опор, единственным способом сооружения центрального пролета являлся навесной монтаж. Максимальный вылет консоли составлял 435 м. Прежде чем приступить к монтажу, были выполнены проверки на различных стадиях работ. Эти проверки проводились не только с использованием аналитических методов, но и путем испытания в аэродинамической трубе. За время проведения монтажа на площадку дважды обрушивался тайфун. Особую опасность представлял тайфун, прошедший непосредственно перед замыканием консоли (максимальные порывы ветра достигали 25 м/с). Однако он не нанес никакого урона, и благодаря принятым мероприятиям замыкание прошло успешно.

После окончания строительства моста, для подтверждения динамических качеств сооружения, полученных при проектировании, были определены действительные характеристики собственных колебаний балки жесткости в вертикальном и горизонтальном направлениях, имеющие фундаментальное значения для оценки устойчивости сооружения к воздействию ветра и землетрясениям. В результате проведенных испытаний, измеренный логарифмический декремент балки жесткости оказался в диапазоне, удовлетворяющем требованиям проекта.

Алексей Барановский

229