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

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Лекция 2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ

5.КЛАССИФИКАЦИЯ ВИСЯЧИХ МОСТОВ

5.1.Классификация по назначению

5.2.Классификация по числу пролетов

5.3.Классификация по материалу балки жесткости

5.4.Классификация по материалу несущей нити

5.5.Классификация по восприятию распора

5.6.Классификация по распределению нагрузки (между нитью и балкой)

5.7.Классификация по геометрической схеме

6.КЛАССИФИКАЦИЯ ВАНТОВЫХ МОСТОВ

6.1.Классификация по назначению

6.2.Классификация по числу пролетов

6.3.Классификация по материалу балки жесткости

6.4.Классификация по материалу вант

6.5.Классификация по восприятию распора

6.6.Классификация по числу плоскостей вант

6.7.Классификация по геометрической схеме

7.ЭЛЕМЕНТЫ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ ИХ КОНСТРУКЦИЯ И МАТЕРИАЛЫ

7.1.Кабели висячих мостов

7.2.Ванты вантовых мостов

7.3.Концевые крепления или анкеры кабелей и вант

7.4.Пилоны висячих и вантовых мостов

7.5.Балки жесткости висячих и вантовых мостов

Алексей Барановский

30

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

5. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИСЯЧИХ МОСТОВ

Классификацию висячих мостов проводят:

–по назначению;

–по числу пролетов;

–по материалу балки жесткости;

–по материалу несущей нити;

–по восприятию распора;

–по распределению нагрузки (между нитью и балкой);

–по геометрической схеме.

Рис. 5.1. Типы и системы висячих мостов

Алексей Барановский

31

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

5.1. Классификация по назначению

По назначению различают мосты:

–железнодорожные;

–автодорожные;

–городские;

–пешеходные;

–трубопроводные;

–совмещенные.

5.2. Классификация по числу пролетов

По числу пролетов различают мосты:

–однопролетные (рис. 2.1);

–двухпролетные (рис. 5.1 а – встречаются крайне редко);

–трехпролетные (рис. 5.1 б, л);

–многопролетные (рис. 5.1 г).

Балка жесткости может быть как разрезной, так и неразрезной системы (рис. 5.1 б, в).

5.3. Классификация по материалу балки жесткости

По материалу балки жесткости различают мосты:

–металлические;

–железобетонные;

–сталежелезобетонные.

5.4. Классификация по материалу несущей нити

По материалу несущей нити различают мосты:

– кабельные висячие мосты – имеют нить, выполненную из канатов или высокопрочной проволоки;

Алексей Барановский

32

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

– цепные висячие мосты – имеют нить, выполненную из прокатного металла (с

40 -х г.г. ХХ века практически не используется, т.к. цепь получается тяжелой и трудоемкой).

5.5. Классификация по восприятию распора

По восприятию распора различают мосты:

–распорные висячие мосты – усилие в оттяжке передается на анкерную опору

(рис. 2.1, 5.1 в, д, е, ж, з, и, к);

–безраспорные висячие мосты – распор воспринимается балкой жесткости (в

таких мостах, балка жесткости работает не только на изгиб, но и на сжатие, что увеличивает расход материала на ее изготовление, однако в схеме моста отсутствуют

дорогостоящие анкерные опоры), (рис. 5.1 а, б, г, л).

5.6. Классификация по распределению нагрузки (между нитью и балкой)

По распределению нагрузки (между нитью и балкой):

– гибкие висячие мосты – имеют балку малой изгибной жесткости, вся нагрузка воспринимается гибкой нитью, а балка является лишь элементом проезжей

части (такие мосты в последние годы практически не строятся);

– комбинированные висячие мосты имеют распределение нагрузки между балкой достаточной изгибной жесткости и гибкой нитью.

5.7. Классификация по геометрической схеме

По геометрической схеме различают мосты:

–классической системы «нить – балка» (рис. 5.1 а, б, в, г),

–системы повышенной жесткости (рис. 5.1 д, е, ж, з, и, к, л), в этих системах вертикальные прогибы имеют величину на 30 … 50% меньше чем в предыдущих.

Увеличения жесткости висячей системы (с любым числом пролетов) добиваются следующими способами:

– применение двух кабелей (система С.А. Цаплина) (рис. 5.1 д);

Алексей Барановский

33

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

–прикрепление кабеля к балке жесткости (рис. 5.1 е, л);

–постановка дополнительных восходящих и нисходящих вант (рис. 5.1 ж);

–использование наклонных подвесок (рис. 5.1 з);

–применение обратного, предварительно напряженного кабеля (рис. 5.1 и, 5.2);

–комбинация вышеперечисленных способов (рис. 5.1 к).

Рис. 5.2. Висячая система с обратным кабелем

Алексей Барановский

34

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

6. КЛАССИФИКАЦИЯ ВАНТОВЫХ МОСТОВ

Классификацию вантовых мостов проводят:

–по назначению;

–по числу пролетов;

–по материалу балки жесткости;

–по материалу вант;

–по восприятию распора;

–по числу плоскостей вант;

–по геометрической схеме.

Рис. 6.1. Типы и системы вантовых мостов

Алексей Барановский

35

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

6.1. Классификация по назначению

По назначению различают мосты:

–железнодорожные;

–автодорожные;

–городские;

–пешеходные;

–трубопроводные;

–совмещенные.

6.2. Классификация по числу пролетов

По числу пролетов различают мосты:

–однопролетные (рис. 2.2, 6.1 а, б);

–двухпролетные (рис. 6.1 в, д, е – в отличие от висячих мостов встречаются очень

часто);

–трехпролетные (рис. 6.1 г, ж);

–многопролетные.

Вантовые мосты с числом пролетов более 3, как правило, не строят.

6.3. Классификация по материалу балки жесткости

По материалу балки жесткости различают мосты:

–металлические;

–железобетонные;

–сталежелезобетонные.

6.4. Классификация по материалу вант

По материалу вант различают:

–гибкие ванты – изготовлены из канатов;

–жесткие ванты – выполняются из проката или из канатов с оболочкой из предварительно напряженного железобетона.

Алексей Барановский

36

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

6.5. Классификация по восприятию распора

По восприятию распора различают мосты:

–распорные (обычно однопролетные) (рис. 6.1 а, б);

–безраспорные (т.н. вантово-балочные – cable-stayed bridge) (рис. 6.1 в, г, д, е,

ж), эти мосты получили за последние годы наибольшее распространение. В

зарубежной литературе такие мосты именуются символом современного мостостроения.

6.6. Классификация по числу плоскостей вант

По числу плоскостей вант различают мосты:

– с одной плоскостью вант, в отличие от висячих мостов, у которых, как правило, две

плоскости, (рис. 6.1 з, 6.2);

В последние годы применение одноплоскостных систем расширяется, т.к. они особенно целесообразны при наличии широких разделительных полос современных автомагистралей. Преимуществом этих систем являются:

–определенные архитектурные достоинства (ванты при любом ракурсе взгляда не образуют хаотических пересечений и не закрывают обзора местности);

–ванты хорошо работают на симметричные относительно оси моста загружения;

–вантовая плоскость не мешает монтировать балку жесткости из сборных элементов заводского изготовления.

К недостаткам таких систем следует отнести наличие широкой разделительной полосы.

–с двумя вертикально поставленными или двумя наклонно поставленными

плоскостями вант (рис. 6.1 з);

Двухплоскостные системы позволяют создать более компактные размеры пролетных строений, достичь снижения действий крутящих моментов, кроме того, им присущи более благоприятные аэродинамические свойства.

– с тремя и более плоскостями вант (рис. 6.2).

а)

б)

Рис. 6.2. Одно и трехплоскостные вантовые системы.

(а – автодорожный путепровод в Дюссельдорфе, б – мост через р. Рейн у Леверкузена)

Алексей Барановский

37

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

6.7. Классификация по геометрической схеме

По геометрической схеме различают мосты:

– решетчатые вантовые фермы (рис. 2.2 а, 6.1 а), имеют специально подобранную схему расположения вант, обеспечивающую их постоянную работу на растяжение и геометрическую неизменяемость (такие конструкции были

распространены в 30-е г.г. прошлого века, в настоящее время из-за большой трудоемкости и относительно малой перекрывающей способности применяются редко);

– вантово-балочные мосты – конструкции простые по схеме, эффективные по расходу материалов и трудоемкости, геометрически неизменяемые за счет совместной работы с балкой (рис. 6.1 б, в, г, д, е, ж).

В зависимости от расположения вант различают вантово-балочные мосты различных систем:

–«пучок», или радиальная (рис. 6.1 б);

–«арфа», или ярусно-параллельная (рис. 6.1 в);

–«веер», или ярусно-расходящаяся (рис. 6.1 г);

–«звезда», или ярусно-сходящаяся (рис. 6.1 д, 6.3);

–смешанная – например, «арфа – пучок – веер» (рис. 6.1 е).

Рис. 6.3. Мост через р. Эльбу в г. Гамбурге, 1962 г.

(схема моста 31+64+171,87+64+79,95, угол наклона вант около 20° )

Если число вант с одной стороны пилона 4 … 5 или более – система называется многовантовой, как правило, это «арфа» или «веер» (рис. 6.1 ж).

Учитывая схожесть висячих мостов повышенной жесткости (рис. 5.1 е, ж, з, к) и вантовых мостов с решетчатыми вантовыми фермами (рис. 2.2 а, 6.1 а), различают их по двум признакам:

–если кабель непрерывный от пилона до пилона, если усилие в кабеле на порядок превышает усилия в наклонных подвесках или восходящих (нисходящих) вантах – мост считается висячим;

–если пролетное строение состоит из отдельных вант, усилия в которых одного порядка – мост считается вантовым.

Алексей Барановский

38

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

7. ЭЛЕМЕНТЫ ВИСЯЧИХ И ВАНТОВЫХ МОСТОВ ИХ КОНСТРУКЦИЯ И МАТЕРИАЛЫ

К основным элементам мостов обычно относят:

–кабели висячих мостов;

–ванты вантовых мостов;

–концевые крепления или анкеры кабелей и вант;

–пилоны мостов;

–балки жесткости мостов.

7.1. Кабели висячих мостов

Кабели являются главными несущими элементами висячего моста, поддерживая с помощью подвесок балку жесткости, они передают усилия на пилоны. Кабели могут быть двух типов:

–из витых канатов заводского изготовления (рис. 7.1);

–из параллельных проволок (рис. 7.2).

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

Рис. 7.1. Кабели из витых канатов

(канаты закрытые несущие д, е – с одним слоем зетобразной проволоки и сердечником, ж, з – с двумя слоями зетобразной проволоки и сердечником)

Алексей Барановский

39