2.4.1. Висячие мосты

К висячим относятся мосты, включающие в конструкции провисающие нити, воспринимающие полезную поперечную нагрузку и имеющие очертания соответствующие или близкие очертанию веревочной кривой от передающейся на нить поперечной нагрузки.

Схема такого моста приведена на рис.2.67

Рис.2.67. Схема висячего моста
Рис.2.67. Схема висячего моста

Его основными элементами являются: канат (или кабель), балка жесткости, подвески, пилоны и анкерные устройства.

Кабель может состоять из пучков проволоки, канатов, прядей и в зависимости от величины пролетов висячих мостов достигать в диаметре до 1 м. Он работает на растяжение как гибкая нить.

Балки жесткости включают главные продольные и второстепенные поперечные балки, которые вместе с проезжим полотном составляют пролетное строение и обеспечивают функциональное назначение моста. В зависимости от величин пролетов и нагрузок на них конструкции балок могут быть как решетчатыми, так и сплошностенчатыми.

121

Пилоны обеспечивают передачу нагрузки от кабеля на фундаменты, они могут быть выполнены стальными или железобетонными. Конструктивные схемы пилонов достаточно многообразны (см. рис. 2.68): А-образные (б, в, г) П-образные (д, е,) U-образные (ж), одностоечные (а) и другие [30], [5], [91]

Рис. 2.68. Формы пилонов висячих и вантовых мостов
Рис. 2.68. Формы пилонов висячих и вантовых мостов

Подвески предназначены для обеспечения совместной работы кабелей и балок жесткости и передачи части нагрузок с балок на кабели. Они выполняются из канатов различного диаметра, направлены вертикально или наклонно. Для передачи на грунт усилий от натяжения кабеля используют анкерные опоры гравитационного типа, плитные и скальные анкеры.

Прочность материала канатов и кабелей висячих мостов в несколько раз больше, чем элементов из обычной строительной стали. Это следует учитывать при расчете не только с позиций обеспечения условий нормальной эксплуатации (допустимых прогибов, углов перелома проезда и так далее), но и с позиций надежности - исключения опасности резонанса под подвижными и ветровыми нагрузками и обеспечения аэродинамической устойчивости.

Катастрофа Такомского моста пролетом 854 м. (1940 г.) послужила причиной тщательного исследования аэродинамической устойчивости, результатами которого стала теория сопротивления висячих мостов ветровым воздействиям. Были внесены конструктивные изменения в проекты мостов.

При использовании висячих конструкций мостов могут быть перекрыты пролеты 2000 м и более. На рис. 2.69 показаны схемы построенных и проектных решений наиболее крупных мостов [71].

122

Рис. 2.69. Схемы большепролетных висячих мостов (выполненные и проекты): а - один из первых проектов моста между Сицилией и Италией; б - над рекой Хамбер в Англии; в - над проливом Акаши в Японии; г - над рекой Нарроу в США; д - через Босфор у Истамбула между Европой и Азией; е - над рекой Тео в Португалии; ж - над рекой Северн возле Бристоля в Англии
Рис. 2.69. Схемы большепролетных висячих мостов (выполненные и проекты):
а - один из первых проектов моста между Сицилией и Италией;
б - над рекой Хамбер в Англии;
в - над проливом Акаши в Японии;
г - над рекой Нарроу в США;
д - через Босфор у Истамбула между Европой и Азией;
е - над рекой Тео в Португалии;
ж - над рекой Северн возле Бристоля в Англии

Усложнение системы подвесок в висячих мостах направлено на повышение жесткости и уменьшение величин изгибающих моментов в балке жесткости, так как в подобных мостах невыгодным для балки жесткости является загружение временной нагрузкой на длине 0,4 - 0,5 главного пролета. Такое загружение вызывает S-образный изгиб балки и появление разнозначного изгибающего момента в балке.

На рис. 2.70 приведен график, отражающий рост максимальных величин пролетов мостов запроектированных в последние годы [95].

Здесь упоминается о новом проекте моста через Мессинский пролив в Италии (Messina, Italy), пролет которого достигает 3300 м. Реализация этого проекта запланирована в 2004г.

Некоторые сведения о параметрах этого моста:

  • -Общая длина моста 3660 м
  • -Длина среднего пролета 3300 м
  • -Высота пилона 376 м
  • -Общая длина кабеля между анкерами 5300 м

123

  • -Диаметр кабеля (2 x 2 = 4 шт.) 1,24 м
  • -Количество канатов в кабеле 88 шт
  • -Количество проволок в канате 504 шт
  • -Диаметр проволоки 5,38 мм
  • -Вес кабеля 1,00 т/м
  • -Общий вес всех канатов и кабелей 166 000 т
Рис. 2.70. Величины пролетов и год ввода в эксплуатацию крупнейших висячих мостов: 1 - Мессинский пролив (стадия проектирования); 2 - Акаши, Япония (в монтаже); 3 - Большой Белт, Дания; 4 - Хамбер, Халл, Канада, 1981; 5 - Верразано Нарроу, Нью-Йорк, США, 1964; 6 - Золотые Ворота, США,1937; 7 - Маннами Байзан Зето, Япония; 8 - Джорж Вашингтон, Нью Йорк, США, 1931
Рис. 2.70. Величины пролетов и год ввода в эксплуатацию крупнейших висячих мостов:
1 - Мессинский пролив (стадия проектирования); 2 - Акаши, Япония (в монтаже); 3 - Большой Белт, Дания; 4 - Хамбер, Халл, Канада, 1981; 5 - Верразано Нарроу, Нью-Йорк, США, 1964; 6 - Золотые Ворота, США,1937; 7 - Маннами Байзан Зето, Япония; 8 - Джорж Вашингтон, Нью Йорк, США, 1931

На рис. 2.71 приведена форма поперечного сечения моста. В проекте отмечено, что в противоположность Европейским нормам движение по мосту предполагается левосторонним для обеспечения замедления скорости. Кроме того, тяжелый грузовой транспорт планируется направить ближе к середине профиля.

Поперечное сечение, включающее три полости (рис. 2.71), позволяет, по мнению авторов, значительно повысить стабильность по отношению к флаттеру и с помощью внешних ветровых обтекателей уменьшить ветровое давление на 34% .

Представляют интерес некоторые расчетные данные из проекта. Прогиб под действием подвижной нагрузки достигает 9,9 м и боковое смещение в середине пролета 2,5 м, расчетная критическая скорость ветра 270 км/ч. Расчет висячих мостов как сложных инженерных сооружений следует производить с учетом геометрической и конструктивной нелинейностей на действие постоянных нагрузок, включая предварительное напряжение, и нагрузок, возникающих на период монтажа и демонтажа, ветровых воздействий. В расчетах необходимо учитывать неблагоприятное сочетание вышеперечисленных силовых факторов. Особое внимание обращается на учет всех видов ветровых воздействий.

К ним относятся статическое горизонтальное давление, пульсация ветра, расчет на дивергенцию (статическая устойчивость балки жесткости в ветровом потоке), аэродинамическая устойчивость, ветровой резонанс, галопирование

124

(нарастающие вертикальные колебания балки жесткости), изгибно-крутильный флаттер (нарастающие изгибные и изгибно-крутильные колебания).

Рис. 2.71. Поперечное сечение моста через Мессинский пролив в Италии
Рис. 2.71. Поперечное сечение моста через Мессинский пролив в Италии

Подробно с материалами по расчету конструкций такого вида можно ознакомиться в работах [5], [9], [10], [20], [30], [47].

125

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.