Процедура монтажа предварительно напряженных комбинированных и вантовых систем требует производства ряда технологических операций и приемов, отличных от традиционных, что вызывает затруднения при выполнении работ, особенно неспециализированными организациями.
159
Гибкий канат как элемент строительной конструкции, ее составная часть, может быть использован в полной мере только после создания предварительного напряжения. Величина такого предварительного напряжения устанавливается расчетом при проектировании. Поэтому операция создания предварительного напряжения является важнейшей частью монтажа висячих, вантовых и комбинированных систем. Конструкции с использованием канатов отличает в большинстве случаев комплексная структура, большие пролеты и снижение расхода материалов. Экономичные методы монтажа таких конструкций, в отличие от традиционных, основаны не на последовательном наращивании элементов (хотя возможно применение и таких методов, примером является наращивание пролетного строения вантовых мостов), а на интегральной сборке всей несущей структуры.
При этом часто удается избежать необходимости применения подмостей и лесов, а также других подручных средств.
Технологичность и экономичность предварительно напряженных канатных конструкций во многом определяется качеством выполнения раздела технологии монтажа, преимущество которой заключается в полном использовании положительных свойств гибких канатных элементов.
Разработка и детальная проработка технологии монтажа требует исчерпывающих знаний статических свойств предварительно напряженной канатной системы, особенно процесса подъема и натяжения канатных элементов.
Гибкий канат или нить под действием нагрузки собственного веса g при постоянной по длине площади поперечного сечения А принимает форму веревочной кривой, которая может быть заменена с хорошим приближением квадратной параболой (рис. 2.125).
Рис. 2.125. Форма деформирования каната под действием нагрузки собственного веса g
Для нее параметры состояния описываются следующими формулами:
L = l · (1+ 1 · )
(2.36)
V = = · ( 1 + · )
(2.37)
160
H =
(2.38)
где L - длина каната.
Такое состояние гибкого каната, называемое исходным, в большинстве случаев не может быть использовано как начальное рабочее для канатной системы вследствие своей повышенной деформативности, особенно при действии несимметричной нагрузки.
Перемещения гибкого элемента включают кинематическую (т.е. изменение перемещения без изменения или с незначительными изменениями напряженного состояния) и упругую (т.е. перемещения, получаемые при изменении напряженного состояния каната) составляющие.
В зависимости от вида загружения первая или вторая составляющая оказывают определяющее влияние на деформированное состояние. Поэтому монтаж различного рода предварительно напряженных систем с использованием канатов включает, как правило, следующие стадии (рис. 2.126):
- 1). Подъема - сильно изогнутый канат поднимается в проектное положение при этом его упругие деформации малы. Изменение геометрии происходит путем укорочения рабочей длины каната. Стрелка прогиба f1 значительно больше стрелки прогиба исходного состояния;
- 2). Начального проектного закрепления - канаты прикрепляются в точках проектного положения, упругие и кинематические перемещения могут быть соизмеримы, стрелка прогиба f2 близка стрелке прогиба исходного состояния, т.е. загружения нагрузкой от собственного веса каната;
- 3). Предварительного напряжения - в канатах создаются начальные усилия, их перемещения обусловлены упругими деформациями за счет приращения величины растягивающего усилия, стрелка прогиба f3 меньше стрелки прогиба исходного состояния.
Рис. 2.126. Стадии монтажа гибких элементов
Для выполнения первой стадии монтажа чаще всего требуются монтажные механизмы небольшой грузоподъемности с перемещениями на
161
значительные расстояния и соответствующими изменениями геометрии возводимого сооружения. Третья стадия осуществления предварительного напряжения сопровождается несущественными изменениями геометрии сооружения, но требует создания усилий и упругих деформаций в канатах, порой значительных.
162
