2.4.2. Вантовые мосты

К вантовым относятся мосты, основу конструкций которых составляют ванты, т. е. прямолинейные гибкие растянутые элементы, соединенные с пилонами и балкой жесткости, не воспринимающие полезной поперечной нагрузки (рис. 2.72).

Вантовые мосты - это значительный шаг вперед в современной технике мостостроения. Они обладают высокими инженерными возможностями придания архитектурной выразительности, являются важным элементом организации окружающей среды в особенности в условиях городского строительства, служат памятниками эпохи, социальной и культурной жизни страны.

Рис. 2.72. Схемы вантовых мостов а - жесткое сопряжение пилона и канатов; б - шарнирное прикрепление пилона; в - шарнирное прикрепление канатов к пилонам
Рис. 2.72. Схемы вантовых мостов
а - жесткое сопряжение пилона и канатов; б - шарнирное прикрепление пилона; в - шарнирное прикрепление канатов к пилонам

125

Мосты такого типа позволяют перекрывать значительные по размерам пространства тонкой, постоянной по высоте балкой жесткости, поддерживаемой мощными струнами-вантами, закрепленными на пилонах, утверждающих изящество и незыблемость конструкций. Свободное перекрытие подмостового пространства, сочетаемого с многообразием форм и конструкций вантовых мостов, создает новый, присущий им динамический архитектурный вид (рис. 2.73 и 2.74).

Рис. 2.73. Вантовый мост через реку Колумбия между городами Паско и Кеннвайк в штате Вашингтон (США)
Рис. 2.73. Вантовый мост через реку Колумбия между городами Паско и Кеннвайк в штате Вашингтон (США)

Байтовые мосты классифицируются по назначению (железнодорожные, автодорожные, смешанные, городские, пешеходные и трубопроводные), по способу восприятия и анкеровки вант (распорные, с передачей распора на внешние опоры и безраспорные, с передачей усилий в опорной части на балки жесткости), по материалам балок жесткости и пилонов (металлические, железобетонные и смешанные), по конструктивным схемам (количеству пилонов, симметричности или асимметричности их расположения), способам прикрепления вант к пилонам (жесткое или шарнирное и др.), по конструкции профиля пролетного строения и другим параметрам.

Важное значение в архитектуре вантовых мостов имеют пилоны. Однопилонные несимметричные и двухпилонные симметричные вантовые системы с одной или двумя плоскостями ферм в сочетании с различными формами пилонов, их наклоном создают разнообразные архитектурные возможности применения вантовых мостов (рис. 2.74, 2.75 и 2.76).

126

Рис. 2.74. Кельбродский мост в порту города Гамбург (ФРГ)
Рис. 2.74. Кельбродский мост в порту города Гамбург (ФРГ)
Рис. 2.75. Мост Фридриха Эберта в Бонне (ФРГ)
Рис. 2.75. Мост Фридриха Эберта в Бонне (ФРГ)

Основные виды формы пилонов аналогичны показанным раннее для висячих мостов (рис. 2.68). Большое архитектурное значение имеет сам вид пилона, например А-образного, создающего внушительное впечатление

127

при проезде по мосту. При этом могут быть использованы как двухплоско-стные, так и одноплоскостные системы канатов, расположенные по оси А-образных пилонов.

Рис. 2.76. Мост через Рейн
Рис. 2.76. Мост через Рейн

Расположение вант в мостах:

  • 1) лучевые и радиально-лучевые с пучками вант, присоединенных к вершинам пилонов с жестким или подвижным закреплением вант (рис. 2.77, а, б);
  • 2) с параллельными вантами и закреплением вант на высоте пилонов (рис. 2.77, в);
  • 3) с веерным расположением лучей-вант, расходящихся в главном пролете (рис. 2.77, г);
  • 4) многобайтовые системы, отличающиеся большим числом элементов.

128

Как отмечалось выше, вантовые мосты могут быть выполнены со стальной или железобетонной балкой жесткости. Экономичность того или иного решения устанавливается путем сравнения вариантов.

Рис. 2.77. Схемы расположения вант в мостах
Рис. 2.77. Схемы расположения вант в мостах

Извечный спор о том, какой материал лучше металл или железобетон связан с учетом целого ряда факторов: наличие в районе строительства необходимых строительных материалов, индустриальной базы, транспортной сети и средств доставки, квалификации персонала и т. д. Авторы [43] утверждают, что вантовые мосты с железобетонной балкой жесткости для пролетов до 200-400 м более экономичны по сравнению со стальными. Максимальная величина главного пролета может достигать 700 м. В мостах с железобетонной балкой ее материал лучше воспринимает сжимающие усилия от вант, а больший вес позволяет снизить прогиб балки при действии полезной нагрузки и уменьшить амплитуду колебаний вант. Таблица 2.1 иллюстрирует конструктивные схемы, пролеты, формы пилонов, виды канатов мостов с железобетонной балкой жесткости, построенных с 1925 г. Это позволяет составить представление о наиболее популярных конструктивных решениях и стилях их авторов.

Таблица 2.1.

Перечень и виды пострреных мостов с железобетонным пролетным строением

Наименование
Страна
Открыт Назначение Тип кабеля Высота балки Автор Конструктивная схема (м)
1 Темпул
Испания
1925 W a 2,1 Тороджа
2 Маракайбо
Венесуэлла
1962 F b 5.0 Монради

129

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование
Страна
Открыт Назначение Тип кабеля Вы сота балки Автор Конструктивная схема (м)
3 Киев
СССР
1963 S b 1,8  
4 Обург
Бельгия
1966 F a 0.6 Вандепит
5 Польцевера
Италия
1967 S b 4,6 Моранди
6 Маглиана
Италия
1967 S c 0,9 Моранди
7 Претория
ЮАР
1968 S c 0,9 Ван Никерк, Клейн
8 Барвон Австралия 1969 F d 2,0 ÷ 2, 3 Молен
9 Всемирная выставка Япония 1969 F c 1,4 Сумитомо
10 Бикенстег ФРГ 1972 F c 0.6 Леонхард, Андре

130

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование Страна Открыт Назна чение Тип кабеля Выcoта балки Автор Конструктивная схема (м)
11 Хойчст ФРГ 1972 Е + S е 2,7 Дукерхов, Вайдман
12 Вади Куф Ливия 1972 S d 4,0 ÷ 5, 9 Моранди
13 Маунстрит
Австралия
1972 F b 0,6 Дорожное управление
14 Тьель
Голландия
1973 S f 3,5 Ван Хатум,
Бланкенурт
15 Горы Чако Аргентина 1973 S b 3,5 Амман,
Витни
16 Кензан
Япония
1974 F a 0,9
5
Екогава
17 Нека-центр
ФРГ
1974 F с 0,6 Леонхард,
Андре
18 Магдалена
Колумбия
1974 S f 2,8 Моранди
19 Дьекич
Люксембург
1974 F с 0,6 Солюдес

131

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование Страна Открыт Назна чение Тип кабеля Выcoта балки Автор Конструктивная схема (м)
20 Дунай Австрия 1974 S b 2,8 Паусер
21 Бротон Франция 1977 S d 3,8 Кампенон,
Бернард
22 Пуэнте Туберия
Аргентина
1977 W f 7,0 Хекхаузен
23 Кванг Фу
Тайвань
1977 S d 1,8 Лин
24 Карпинето
Италия
1977 S d 2,4 ÷ 3,
5
Моранди
25 Санто Доминго
Доминиканская республика
1977 S e      
26 Паско Кенвик США 1978 S с 2,1 Грант, Леонхард, Андре
27 Намики
Япония
1978 F e 0,8
5
Шиеда

132

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование Страна Открыт Назначение Тип кабеля Высота балки Автор Конструктивная схема (м)
28 Мадрид Испания 1978 F   1,2  
29 Матсугаяма
Япония
1978 F e 1,8 Каджима
30 Брук 132-я улица
Япония
1978 F e 0,7 Шиеда
31 Лайн
Англия
1979 E c 2,8 Железно- дорожное управление
32 Омото
Япония
1979 E f 3,0 Шиеда
33 Меттен ФРГ 1980 S f 4,2 Дукерхоф
34 Рио Эбро
Испания
1980 S b 2,1 Кассадо
35 Юб
Япония
1980 E c 0,5 Тайши

133

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование Страна Открыт Назначение Тип кабеля Высота балки Автор Конструктивная схема (м)
36 Кабейма Япония 1980 S      
37 Мейлан
Франция
1980 F d   Д.Д. Изере
38 Ильев
Франция
1980 F d   Департамент Стратсбурга
39 Гантер Швейцария 1981 S f   Менн
40 Катсумото
Япония
1981 S a 0,7 Фуджи
41 Барриос де Луна
Испания
  S   2,5 Кассадо
42 Пасадос Инкарнасьен
Аргентина
  Е + S c   Коппен, Леонхард, Андра
43 Восточный Хантингтон
США
  S c 1,5 Гранд, Леонхард, Андра

134

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование Страна Открыт Назначение Тип кабеля Высота балки Автор Конструктивная схема (м)
44 Пенанг Малайзия 1985 S      
45 США 1987 S      
46 Чехословакия 1990 S c    
47 Скарисунд
Норвегия
1991 S      
48 Хельгеланд
Норвегия
1991 S   1,2  

Условные обозначения таблицы 2.1.

Назначение моста Тип кабеля
W) Акведук а)стальной канат
S) Городской b) закрытый канат
E) Железнодорожный c) пучок проволок
F) Пешеходный d) пучок прядей
  e) пучок стержней
  f) обетонированные стержни

135

Вместе с тем вантовые мосты со стальной балкой жесткости также находят широкое применение в практике строительства.

Так, во Франции построен вантовый мост (1994 г.) с наибольшим пролетом 856 м (рис. 2.78), разработаны проекты с пролетами мостов 1000 м и более. Подробно с информацией о построенных раннее мостах со стальной балкой жесткости можно ознакомиться в работе [5].

Рис. 2.78. Вантовый мост во Франции (мост Нормандия) со стальной балкой жесткости: а - общий вид; б - профиль сечения стальной балки главного пролёта; в - профиль сечения железобетонной балки периферийных пролётов
Рис. 2.78. Вантовый мост во Франции (мост Нормандия) со стальной балкой жесткости: а - общий вид; б - профиль сечения стальной балки главного пролёта; в - профиль сечения железобетонной балки периферийных пролётов

Опыт проектирования, возведения и эксплуатации вантовых мостов позволяет находить и развивать наиболее оптимальные решения, используемые в дальнейшей практике. Так, например, как отмечено на конгрессе по висячим и вантовым мостам во Франции (октябрь 1994), в мостах с балкой жесткости экстремально малой высоты (мост Хельгеланд, Норвегия, см. табл. 2.1 №48) происходит увеличение амплитуды колебания канатов до 0,8 м при возрастании ветра (при скорости ветра около 20м/с и выше), причем в дождливую погоду такие колебания проявляются и при меньших скоростях ветра. Для уменьшения колебания вант такого рода было предложено решение (рис. 2.79) с концентрическим расположением оттяжек.

Рис. 2.79. Установка дополнительных оттяжек для уменьшения колебания вант
Рис. 2.79. Установка дополнительных оттяжек для уменьшения колебания вант

136

Об увеличении колебания канатов, особенно в дождливую погоду, впервые сообщалось в середине 80-х годов при проведении наблюдений за мостами, выполненными на азиатском континенте, причем вызывающая их скорость ветра составляла от 7 до 15 м/с. Причиной таких колебаний, по мнению авторов, является дополнительный эксцентриситет из-за разности давлений на верхний и нижний концы вантов. Одним из способов борьбы с такими воздействиями является предложенное японскими специалистами исполнение внешней полиэтиленовой защитной оболочки с небольшими параллельными в продольном направлении выступами (рис. 2.80, а) или шероховатостями (на глубину до 1% диаметра каната). На самом большом вантовом мосту Нормандия (Франция) для борьбы с этим явлением поверх защитной оболочки выполнена обмотка проволокой высотой 1,3 мм, и шириной 2 мм, уложенной с шагом 0,6 м (рис. 2.80, б).

Рис. 2.80. Способы уменьшения амплитуды колебания кабелей вантовых мостов: а - путем изготовления небольших продольных выступов до внешней защитной полиэтиленовой оболочки; б - навивкой проволки на защитную оболочку с шагом 0,6 мм
Рис. 2.80. Способы уменьшения амплитуды колебания кабелей вантовых мостов: а - путем изготовления небольших продольных выступов до внешней защитной полиэтиленовой оболочки; б - навивкой проволки на защитную оболочку с шагом 0,6 мм

137

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.