Предварительно напряженная гибкая канатная система включает большое количество канатов, которые или соединены между собой специальными клеммами, или присоединены к сжатым или сжато-изогнутым элементам. Поэтому монтаж такой системы отличается определенной спецификой. После сборки из отдельных гибких элементов канатной системы к несущей конструкции прикладывается малое начальное усилие предварительного напряжения, величина которого затем ступенчато возрастает. Непрерывный рост усилий в канатах приводит к изменению геометрии конструкции, и правильное выполнение монтажных работ преследует цель получить проектные геометрические параметры и расчетные значения усилий предварительного напряжения. На каждой стадии производства монтажных работ необходимо, чтобы в конструктивных элементах канатной системы усилия и деформации не превышали предельно допустимых значений. Поэтому при разработке проекта производства работ требуется выполнять расчет на действие монтажных нагрузок на всех этапах возведения для обеспечения устойчивости конструкций. При этом обращается внимание не только на действие нагрузок от собственного веса и усилия предварительного
164
напряжения, но и на ветровые нагрузки, влияние которых на напряженное состояние канатов в обычных условиях монтажа весьма незначительно. Дополнительное воздействие сильных ветровых нагрузок может привести к опрокидыванию канатной системы, не раскрепленной достаточным количеством связей в промежуточной стадии возведения, при частичном несимметричном загружении усилиями предварительного напряжения. Поэтому в рекомендациях на ведение монтажных работ должна быть предписана максимальная сила ветра, при которой возможно осуществление работ и мероприятия по раскреплению конструкций при ожидании ураганного ветра в промежуточной стадии сборки конструкций.
Вследствие многообразия конструктивных решений висячих систем, способов и последовательностей создания предварительного напряжения трудно предложить единую схему выполнения строительно-монтажных работ. Однако целый ряд существенных позиций может быть рассмотрен на простой схеме (рис. 2.130), включающей мачты, несущий канат, оттяжки и стабилизирующие конструкции. Подобная схема может быть использована в покрытиях трибун и других сооружений. Главный несущий канат располагается между двух наклонных мачт, закрепленных оттяжками. Стабилизация положения производится с помощью троса-подбора и стабилизирующих канатов.
Рис. 2.130. Схема тросовой конструкции к - соединительные клеммы; а - заделка (анкеровка) каната;
Монтаж этой пространственной канатной системы может быть выполнен в такой последовательности.
На первом этапе устанавливаются мачты (рис. 2.131). Для этого обе мачты с помощью автокранов переводятся в вертикальное положение, навешиваются и раскрепляются оттяжки, а между вершинами мачт устанавливается вспомогательный канат. Наклон мачт и натяжение оттяжек принимаются таким образом, чтобы обеспечить достаточную жесткость и пространственную стабилизацию системы.
На втором этапе монтируется несущий канат (рис. 2.132). Для чего вначале на земле осуществляется раскладка всей канатной системы, затем прикрепляется несущий канат к вершине одной из мачт, и далее второй конец
165
каната поднимается к вершине второй мачты и закрепляется на ней (рис. 2.132, а). Требуемое усилие для подъема и закрепления канатов эквивалентно их собственному весу с установленными клеммами, горизонтальная составляющая тяжения пропорциональна начальной величине начальной стрелки провисания (рис. 2.132, б).
Рис. 2.131. Первый этап монтажа: установка мачт и обеспечение их стабилизации
Рис. 2.132. Второй этап монтажа: установка несущего каната: а - закрепление одного конца каната и подъем второго; б - начальное проектное закрепление несущего каната
На третьем этапе прикрепляют к анкерам и натягивают трос-подбор и стабилизирующие канаты (рис. 2.133). Вначале концы троса-подбора и стабилизирующих канатов последовательно прикрепляют к фундаментам анкеров (рис. 2.133, а), затем, натягивая трос-подбор, осуществляют подъем узлов соединения стабилизирующих канатов и троса - подбора в положение, близкое к проектному (рис. 2.133, б). Такая последовательность монтажа дает возможность, по сути, не применяя лесов и подмостей, установить в проектное положение всю конструктивную схему.
На четвертом этапе осуществляют проектное предварительное напряжение канатной системы (рис. 2.134). В исходном состоянии усилия в канатах относительно малы, положения узлов близки к проектному состоянию.
166
Поэтому вначале осуществляют демонтаж вспомогательного каната, соединяющего вершины мачт, а затем производят непосредственно натяжение.
Вид сбоку
Рис. 2.133. Установка канатов, обеспечивающих стабилизацию несущего троса:
а - прикрепление троса-подбора к фундаменту; б - натяжение троса-подбора, перевод канатной системы в положение близкое к проектному
Усилия предварительного натяжения прикладывают к каждому из анкеров на фундаментах. Следует учитывать, что перемещения анкеров включают в себя упругие деформации и кинематические перемещения. Ступенчатое увеличение усилия предварительного напряжения контролируется по манометрам гидравлических домкратов, кроме этого в процессе натяжения осуществлять контроль геометрических параметров.
Рис. 2.134. Четвертый этап монтажа: создание усилий предварительного напряжения (вид сверху). Г - точки геодезического контроля; S - усилия натяжения на опорах
Только лишь установка мачт и вспомогательного каната требует применения специальных подъемных устройств, монтаж же остальных элементов большепролетной конструкции может быть осуществлен с земли без использования лесов и подмостей. Число и местоположение точек для создания предварительного напряжения могут быть выбраны произвольно, однако, как правило, стремятся осуществить такое натяжение равномерно со всех сторон. Это позволяет избежать местных искажений геометрии системы и вносить необходимые коррективы в случае их появления. Подобные коррективы требуется также производить для исключения погрешностей
167
изготовления и монтажа, которые для монтажа конструкций такого вида редко удается избежать.
Контроль усилия предварительного напряжения может быть осуществлен непосредственно по манометру домкрата или косвенно по измерению собственной частоты колебания каната с помощью измерительных приборов и другими способами.
В первой фазе создания предварительного напряжения обращается особое внимание на обеспечение геометрических параметров канатной системы и в меньшей мере учитывается распределение сил. В конечной фазе в первую очередь учитывается распределение усилий в канатах, и могут быть допущены незначительные отклонения геометрических параметров. В то же время обеспечение допусков изготовления элементов, соблюдение технологии монтажа составляют единство всей системы, гарантирующее высокое качество строительно-монтажных работ.
168
