Висячие, вантовые автомобильные и железнодорожные мосты чаще всего являются не рядовыми сооружениями, поэтому их количество в городах и на ведущих трассах невелико. В то же время пешеходные мосты в большом количестве могут быть сооружены в каждом городе.
Пешеходные мосты имеют такой же конструктивный принцип, но значительно более разнообразные решения. Историческое и технологическое развитие в строительстве отражает движение от массивного к филигранному. Мосты, и в частности пешеходные, - яркий пример развития оптимизации конструктивной формы. Большие и маленькие, висячие и вантовые они украшают город, хорошо вписываясь в природу. В отличие от больших мостов, контакты с которыми весьма скоротечны и выливаются в созерцание из окна транспорта, пешеходные мосты ближе к человеку, их
137
масштабы соизмеримы ему. Перемещаясь по мосту, человек может наблюдать детали конструктивного решения моста и его гармонию с природой и окружающей средой. Для нашей страны строительство пешеходных висячих или вантовых мостов весьма редкое явление. Представляет особый интерес обзор реализованных проектов такой конструктивной формы. Рассмотрим некоторые из примеров решения пешеходных мостов [96]. Большая часть из них связана с именем талантливого ученого и конструктора И. Шлайха.
Висячие мосты
Пешеходные висячие мосты могут быть выполнены асимметричными однопилонными, двухпилонными (пилоны чаще всего одностоечные), двухпоясными, беспилонными, в виде висячих сеток и др. Анкерное крепление несущих канатов осуществляется к балке жесткости или по внешнему контуру. На рис. 2.81, 2.82, 2.83 приведены общий вид и конструктивная схема пешеходного моста Розенштайнпарк в Штутгарте, ФРГ (1977 г.). Мост однопилонный одностоечный. Пилон квадратного профиля сечения, переменного по высоте, пустотелый, стальной. Несущие ванты из стального спирального каната закрытого профиля диаметром 75 мм. Проволоки каната оцинкованы, полость каната заполнена антикоррозионным материалом, а внешняя поверхность окрашена. Подвески выполнены из прядей диаметром 16 мм., материал-легированная нержавеющая сталь. На рис. 2.83 показан узел крепления подвесок к вантам, подвески наклонные и образуют треугольную решетку.
Рис. 2.81. Пешеходный мост Розенштайнпарк в Штутгарте
138
Рис. 2.82. Крепление несущих канатов к подвижной опоре
Рис. 2.83. Схема пешеходного моста Розенштейнпарк в Штутгарте
Балка жесткости моста железобетонная. Анкеровка несущих канатов и подвесок в уровне плиты осуществлена в бетон. Подобное закрытое размещение анкерных узлов создает определенные проблемы для инспекции и ухода. Почти 70% общей стоимости моста составляет бетонная часть конструкции.
139
Рис. 2.84. Узел крепления подвесок к несущим вантам
Балки жесткости выполнены из монолитного бетона, укладываемого в опалубку на лесах. После установки мачты пилона и монтажа канатных элементов предварительное напряжение создается путем вертикального перемещения мачты вверх гидравлическими домкратами и последующего ее закрепления в проектном положении. Предварительное напряжение вызывает подъем балки жесткости вверх и освобождение от опалубки.
На рис. 2.85 и 2.86 показаны конструкции пешеходного моста Энцауенпарк в Пфорцхайме, ФРГ (1991 г.). Мост аналогичен построенному в Штутгарте, асимметричный, однопилонный, с одностоечным пилоном, труба диаметром 610 мм, t = 40 мм из стали St 52-3.
Рис. 2.85. Общий вид висячего пешеходного моста Энцауенпарк в Пфорцхайме
Несущие канаты спиральные, закрытого профиля, диаметром 66 мм, из оцинкованных проволок. Канаты дополнительно окрашены для обеспечения антикоррозионной защиты. Подвески изготовлены из прядей нержавеющей стали диаметром 12 мм. Для упрощения конструкции узлов они направлены вертикально. С целью обеспечения условий надзора и ухода все элементы крепления канатов расположены снаружи. Каждая из подвесок
140
крепится к канату под своим углом наклона (рис.2.86), поэтому авторами была разработана типовая конструкция узла, позволяющая выполнить все условия крепления.
Рис. 2.86. Вид моста со стороны подвижной опоры
На рис. 2.87 показан узел анкеровки каната на подвижной опоре, одна из подвесок и ее крепление к канату и плите жесткости.
Рис. 2.87. Узлы анкеровки каната и подвески
Монтаж конструкций аналогичен выполненному для моста Розенштайнпарк. В отличие от изложенного ранее мачта пилона в опорной части имеет утолщение, позволяющее при осадке опоры разместить домкраты, поднять опору и компенсировать падение напряжения в канатах и оттяжках.
На рис. 2.88 и 2.89 приведены конструкции более сложного трехлучевого пешеходного моста у Северного вокзала в Штутгарте (1992 г.). Единственная мачта-опора расположена в центре перекрестья лучей. Мост
141
расположен в сложной местности, перекрывает железнодорожные пути и имеет рампу на посадочную платформу.
Несущие канаты, включающие 6 кусков, попарно соединены друг с другом, и каждая пара отдельным элементом присоединена к вершине мачты-стойки. Канаты закрытого профиля диаметром от 75 до 124 мм. Подвески направлены вертикально и включают 61 проволочную прядь диаметром от 20 до 31мм. Мачта-опора из стали St 52, труба диаметром 1200 мм с толщиной стенки t=50 мм. Балка жесткости - бетонная плита толщиной 300 мм.
Рис. 2.88. Общий вид пешеходного моста у Северного вокзала в Штутгарте
Рис. 2.89. Крепление несущих канатов к мачте и соединения плиты жесткости с подвесками
Максимальный пролет луча моста - 74 м. Сложная геометрия, различные высоты размещения узлов соединения пар канатов и их наклон определяются необходимостью выполнения условия равновесия горизонтальных
142
составляющих сил натяжения элементов канатов у вершины мачты-стойки. На рис. 2.90 показан узел анкеровки каната на неподвижной опоре.
Рис. 2.90. Анкеровка главного каната на неподвижной опоре
Балка жесткости изготовлена из монолитного бетона в опалубке на лесах. Так как ее вес был достаточно большой, то подъем мачты-стойки для создания предварительного напряжения был нерационален. Предварительное напряжение создавалось в процессе раскружаливания при опускании опалубки. Для этого при монтаже предварительно напряженная железобетонная балка изготавливалась с начальным строительным выгибом.
На рис. 2.91 и 2.92 показаны конструкции моста Хайльброн в Штутгарте, ФРГ (1992 г.). Техническая идея этого моста аналогична идее моста у Северного вокзала (рис.2.88). Отличие заключено в конструктивном решении опирания мачты-опоры, а также в установке дополнительной оттяжки и наземного анкера со стороны, противоположной рампе.
Рис. 2.91. Общий вид пешеходного моста Хайльброн в Штутгарте
143
|
|
| Рис. 2.92. Балка жесткости, опирающаяся на подвески |
Рис. 2.93. Соединения канатов в вершине мачты-опоры |
Рис. 2.94. Общий вид пешеходного моста через реку Некар
. Главные несущие канаты закрытого профиля диаметром от 53 мм до 87 мм. Оттяжка мачты - опоры диаметром 87 мм. Подвески из прядей диаметром от 20 мм до 31мм На рис. 2.93 показаны соединения канатов в вершине мачты-опоры.
Метод монтажа аналогичен изложенному для Северного вокзала в Штутгарте.
На рис. 2.94 и 2.95 показаны конструкции двухпилонного пешеходного моста через реку Некар в Штутгарте (1989 г.). Асимметричный
144
профиль местности, нависающий склон с виноградниками на одном берегу и плоская долина другого берега требовали поиска конструктивной формы моста, гармонично вписывающегося в окружающую природу.
Рис. 2.95. Мост через реку Некар, раскрепление мачты пилона
Рис. 2.96. Схемы вариантов проектных решений моста: а - мост с симметричным расположением пилонов; б - мост с асимметричным расположением пилонов; в - вантовый мост; г - мост с пролётным строением в виде ортотропной плиты
145
Авторами проекта были рассмотрены четыре варианта решения моста (рис. 2.96): с симметричными пилонами(рис.2.96, а), с асимметричными пилонами (рис. 2.96, б), вантовая схема (рис. 2.96, в) и мост с пролётным строением в виде ортотропной плиты (рис. 2.96, г).
В балочных мостах в виде ортотропной плиты (рис. 2.96, г) стальная или железобетонная ортотропная плита при пролетах более 80 м выглядит очень грубо. Фотомонтаж висячих и балочных мостов (рис. 2.97 и 2.98) наглядно это иллюстрируют.
Рис. 2.97. Фотомонтаж висячего моста
Рис. 2.98. Фотомонтаж балочного моста
146
У висячего моста при пролете 114 м требуемая толщина плиты составляет 300 мм.
Мост с несимметричной мачтой - пилоном для выравнивания усилий должен иметь высоту мачты в два раза больше чем в симметричном варианте. В качестве основного было принято решение с симметричными пилонами.
Несущие канаты моста закрытого профиля диаметром 106 мм из оцинкованных проволок диаметром 4,5 мм. Канат окрашен пятью слоями. Подвески наклонные, перекрещивающиеся, диаметром 16 мм из нержавеющей стали. На рис. 2.99 показаны узлы крепления подвесок к главному канату, на рис. 2.100 - конструктивные решения перил ограждения, включающие такой же канат, как и у подвесок, а также сетку из нержавеющей стали.
Рис. 2.99. Крепление подвесок к главному канату и плите
Рис. 2.100. Перила ограждения моста
147
Монтаж начинается с изготовления с подмостей балок жесткосгей железобетонных рам. Далее устанавливают мачты пилонов, с помощью кабельного крана навешивают главные канаты с подвесками, укладывают их на мачты, прикрепляют к анкерам и соединяют подвески со смонтированными участками балки жесткости (рис. 2.101, а). Монтаж продолжается с установки предварительно изготовленных фрагментов плит от середины к краям (рис. 2.101, б и 2.102).
Рис. 2.101. Последовательность монтажа конструкций моста:
а - монтаж главных канатов и соединение подвесок с плитой у пилонов;
б - монтаж фрагментов плиты в середине пролета
После завершения установки всех фрагментов, их выравнивания, производилась сварка арматуры и заделка поперечных швов. Контроль положения моста после монтажа показал, что отклонения от проекта не превышают 8 см.
На рис. 2.103 и 2.104 показаны конструкции пешеходного моста через Энц в Пфорцхайме, ФРГ (1991 г.).
Рис. 2.102. Вид первых подвешенных фрагментов плиты
148
Рис. 2.103. Общий вид пешеходного моста через Энц
Рис. 2.104. Наклонные мачты, главные канаты и диагональные оттяжки моста
Этот мост является примером демонстрации предельных параметров проектирования классических висячих мостов с внешней анкеровкой канатов. При пролете моста 85м. толщина бетонной плиты составляет 16см. При такой толщине плиты ожидалось появление колебаний от пешеходной нагрузки. Из общепринятых правил проектирования жесткость балки должна быть недостаточна. Однако расчеты показали, что все требования проектирования для данной конструкции выполняются, хотя и близки к предельно допустимым значениям. Горьким разочарованием авторов было то, что перила ограждения несмотря на их легкость и прозрачность после окраски в белый цвет создали ощущение мощной балки, все это привело к потере восприятия изящности мостового строения.
Главные канаты закрытого профиля диаметром 50мм. Подвески направлены вертикально, состоят из прядей нержавеющей стали диаметром 12мм. На рис. 2.105. показаны фрагменты плиты, перил и крепления подвесок.
149
Рис. 2.105. Конструкции плиты, перил, крепления подвесок
Монтаж конструкций традиционный. Плита из монолитного бетона монтировалась с подмостей на неизвлекаемую опалубку из профилированного настила. После твердения бетона прикреплялись подвески и проводился демонтаж подмостей.
Двухпоясные вантовые и беспилонные системы в пешеходных мостах.
На рис. 2.106. и 2.107. показаны конструкции пешеходного моста Розенштайн в Штутгарте (1977г.).
Рис. 2.106. Общий вид пешеходного моста Розенштайн
Мост имеет конструктивную схему тросовой фермы, при этом два верхних троса, на которые уложены железобетонные плиты являются несущими, а нижний - стабилизирующим.
Для таких конструкций необходимо учитывать наличие больших растягивающих усилий в фундаментах. Поэтому затраты на строительство мостов такого типа в большей степени определяется расходами на изготовление устоев и состоянием оснований.
Монтаж конструкций моста может быть выполнен без подмостей рис. 2.108., вначале навешивают тросовую ферму, укладывают несущие канаты в проектное положение, устанавливают железобетонные плиты, затем осуществляют натяжение стабилизирующего троса.
На рис. 2.109. - 2.110. показаны конструкции и схема пешеходного моста Амкохенхоф в Штутгарте (1990г.).
150
Рис. 2.107. Несущие конструкции моста Розенштайн
Рис. 2.108. Последовательность монтажа:
а) установка тросовой фермы, железобетонных плит;
б) натяжение стабилизирующего троса;
151
Рис. 2.109. Общий вид пешеходного моста Амкохенхоф
Рис. 2.110. Плита жесткости и вантовая система моста
Несущие конструкции моста представляют собой двухпоясную систему асимметричного вида (рис. 2.111.). Несущие и стабилизирующие ванты с одной стороны крепятся к выносным анкерам, с другой к анкерам, расположенным на фундаменте опоры моста (рис.2.110.). На рис. 2.111. показаны узлы соединения несущего и стабилизирующего канатов с поперечной балкой и плитой.
Несущие и стабилизирующие канаты закрытого профиля диаметром 58/38мм. Подвески из нержавеющей стали диаметром 10-16мм.
152
Рис. 2.111. Схема пешеходного моста
Рис. 2.112. Анкеровка несущего и стабилизирующего канатов
Рис. 2.113. Узлы соединения канатов и плиты моста
153
Плита бетонная на профилированном настиле толщиной 13см.
Для мостов с выносными анкерами возможен монтаж конструкций без подмостей. Однако в данном случае был осуществлен монтаж плиты с подмостей. Предварительное напряжение создавалось натяжением канатов на выносных анкерах.
На рис. 2.114. и 2.115. показаны конструкции беспилонного висячего пешеходного моста Некарштрассе в Штутгарте (1989г.). Мост гармонично связан со зданием гостиницы, в которой имелись бетонные стойки способные воспринимать тяжение от несущих канатов. С другой стороны анкеровка осуществлена в плиту моста (рис. 2.116.).
Рис. 2.114. Общий вид пешеходного моста Некарштрассе
Рис. 2.115. Бетонная плита и подвижная опора моста
154
Рис. 2.116. Анкеровка несущего каната в плиту
Толщина бетонной плиты 26см.
Плита моста смонтирована на подмостях после твердения бетона и раскрепления всех канатных элементов, предварительное напряжение создавалось натяжением канатов в уровне кровли здания.
Несущие канаты закрытого профиля диаметром 70 и 38мм. из оцинкованных проволок, окрашены. Подвески из прядей нержавеющей проволоки диаметром 16мм. (рис.2.117.).
Рис. 2.117. Подвески и их соединения с плитой
155
Пешеходные мосты на висячей сетке.
На рис. 2.118. показаны конструкции моста Левентор в Штутгарте (1992г.). Мост расположен в парковой зоне, в свободной форме пересекает улицу, прямоугольная сетка наряду с несущими функциями позволяет закрепляться зеленому ковру вьющихся растений и создавать своеобразный облик конструкции.
Рис. 2.118. Общий вид пешеходного моста Левентор в Штутгарте
Рис. 2.119. Канатная сеть и плита дорожного полотна
156
Сетчатая конструкция построена из спаренных прядей расположенных с шагом 1м., в узлах перекрестья прядей, а также в крайних тросах имеются прессовые клеммы прикрепления, собираемые в узлы. В крайних канатах в зависимости от величин усилий число прядей может быть удвоено или утроено. Сеть в заданном положении поддерживается с помощью мачт с оттяжками. На нее опирается плита дорожного полотна, через стойки различной высоты (см. рис. 2.118.).
Нити сети включают две пряди диаметром по 18мм., прессованные клеммы и узлы из алюминиевого сплава, крайние тросы-подборы из закрытого каната диаметром 56мм., оттяжки - диаметром от 56мм. до 86мм.
Мачта - стальные трубы диаметром от 245мм. до 420мм.
Бетонная плита толщиной 12см. на профилированном настиле.
Канаты с непрессованными клеммами и изготовленными анкерами с завода поступали на площадку монтажа. Сеть собирается на земле или подмостях, расчетная форма поверхности создавалась натяжением тросов подборов и канатов оттяжек.
Нити сети включают две пряди диаметром по 18мм., прессованные клеммы и узлы из алюминиевого сплава, крайние тросы-подборы из закрытого каната диаметром 56мм., оттяжки - диаметром от 56мм. до 86мм.
Мачта - стальные трубы диаметром от 245мм. до 420мм.
Бетонная плита толщиной 12см. на профилированном настиле.
Канаты с напрессованными клеммами и изготовленными анкерами с завода поступали на площадку монтажа. Сеть собирается на земле или подмостях, расчетная форма поверхности создавалась натяжением тросов подборов и канатов отгяжек.
Рис. 2.120. Опирание бетонной плиты с профилированным настилом на предварительно напряженную сеть
157
Пешеходные вантовые мосты.
Конструктивные решения пешеходных вантовых мостов также широко распространены и весьма разнообразны. Отметим только два из них, это известное в литературе решение моста им. Шиллера в Штутгарте (рис. 2.1-21.) и пешеходно-трубопроводный мост в промышленном районе Некар-сульм (ФРГ) (рис. 2.122.).
Мост им. Шиллера в Штутгарте имеет в плане V-образное очертание с пилоном высотой 25м., установленном в развилке подходных участков, высота железобетонной балки жесткости составляет 515мм.
Рис. 2.121. Схема моста им. Шиллера в Штутгарте
Расположение вант в плане в виде сходящегося пучка подтверждает большие возможности вантовых систем для легких перекрытий городских пространств.
Пролетное строение пешеходно-трубопроводного моста с пролетами 75м. и 62м. изготовлен из двух стальных прокатных двутавров высотой 450мм. в соединении с бетонной комплексной плитой толщиной 160мм. Стальной пилон П-образного (рис. 2.123.) коробчатого профиля сечения 750х550мм. внизу и 550х550мм. вверху.
Рис. 2.122. Общий вид пешеходно-трубопроводного моста
Рис. 2.123. Конструкция пилона и балки жесткости из прокатных профилей
158
Ванты моста состоят из 12 пар канатов закрытого профиля диаметром 34мм. Крепление вант к пилонам и балке осуществлено с помощью вилочных анкеров (рис. 2.124.).
Рис. 2.124. Крепление вант к пилону
При разработке технологии монтажа авторы проекта отказались из экономических соображений от применения фаркопфов для корректировки длин канатов. Отклонение размеров канатов с анкерами может вызвать нежелательные изменения напряженного состояния. Изготовитель канатов гарантировал что отклонение размеров не будет превышать 0,1%. Изготовление стальных балок жесткости моста также укладывалось в жесткие допуски, что позволило выполнить монтаж в соответствии с проектом.
Представленные примеры висячих и вантовых пешеходных мостов показали, что их конструктивная форма, технология изготовления и монтажа обладают определенными спецификой и многообразием отличными от традиционных решений. К конструкторам, изготовителям деталей и изделий, монтажникам предъявляются более высокие требования, а на их продукцию устанавливаются более жесткие допуски. В тоже время, как видно из проектов в каждом из них использовано большое количество деталей, узлов, изделий, приемов выполнения работ, повторяющихся из проекта в проект, что позволяет снизить их стоимость, хорошо освоить технологию выполнения работ. Освоение высокоинтеллектуальных строительных технологий способствует как развитию строительной индустрии в целом, так и внедрению новых конструктивных форм в практику строительства, что позволит украсить внутренний облик городов, создавая их неповторимый образ и демонстрируя высокий уровень развития отечественной инженерной мысли.
159
