Библиотека
Главная

Предварительно напряженные комбинированные стержневые и вантовые конструкции


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
ОткрытНазначениеТип кабеляВысота балкиАвторКонструктивная схема (м)
1Темпул
Испания
1925Wa2,1Тороджа
2Маракайбо
Венесуэлла
1962Fb5.0Монради

129

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование
Страна
ОткрытНазначениеТип кабеляВы сота балкиАвторКонструктивная схема (м)
3Киев
СССР
1963Sb1,8 
4Обург
Бельгия
1966Fa0.6Вандепит
5Польцевера
Италия
1967Sb4,6Моранди
6Маглиана
Италия
1967Sc0,9Моранди
7Претория
ЮАР
1968Sc0,9Ван Никерк, Клейн
8Барвон Австралия1969Fd2,0 ÷ 2, 3Молен
9Всемирная выставка Япония1969Fc1,4Сумитомо
10Бикенстег ФРГ1972Fc0.6Леонхард, Андре

130

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование СтранаОткрытНазна чениеТип кабеляВыcoта балкиАвторКонструктивная схема (м)
11Хойчст ФРГ1972Е + Sе2,7Дукерхов, Вайдман
12Вади Куф Ливия1972Sd4,0 ÷ 5, 9Моранди
13Маунстрит
Австралия
1972Fb0,6Дорожное управление
14Тьель
Голландия
1973Sf3,5Ван Хатум,
Бланкенурт
15Горы Чако Аргентина1973Sb3,5Амман,
Витни
16Кензан
Япония
1974Fa0,9
5
Екогава
17Нека-центр
ФРГ
1974Fс0,6Леонхард,
Андре
18Магдалена
Колумбия
1974Sf2,8Моранди
19Дьекич
Люксембург
1974Fс0,6Солюдес

131

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование СтранаОткрытНазна чениеТип кабеляВыcoта балкиАвторКонструктивная схема (м)
20Дунай Австрия1974Sb2,8Паусер
21Бротон Франция1977Sd3,8Кампенон,
Бернард
22Пуэнте Туберия
Аргентина
1977Wf7,0Хекхаузен
23Кванг Фу
Тайвань
1977Sd1,8Лин
24Карпинето
Италия
1977Sd2,4 ÷ 3,
5
Моранди
25Санто Доминго
Доминиканская республика
1977Se   
26Паско Кенвик США1978Sс2,1Грант, Леонхард, Андре
27Намики
Япония
1978Fe0,8
5
Шиеда

132

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование СтранаОткрытНазначениеТип кабеляВысота балкиАвторКонструктивная схема (м)
28Мадрид Испания1978F 1,2 
29Матсугаяма
Япония
1978Fe1,8Каджима
30Брук 132-я улица
Япония
1978Fe0,7Шиеда
31Лайн
Англия
1979Ec2,8Железно- дорожное управление
32Омото
Япония
1979Ef3,0Шиеда
33Меттен ФРГ1980Sf4,2Дукерхоф
34Рио Эбро
Испания
1980Sb2,1Кассадо
35Юб
Япония
1980Ec0,5Тайши

133

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование СтранаОткрытНазначениеТип кабеляВысота балкиАвторКонструктивная схема (м)
36Кабейма Япония1980S   
37Мейлан
Франция
1980Fd Д.Д. Изере
38Ильев
Франция
1980Fd Департамент Стратсбурга
39Гантер Швейцария1981Sf Менн
40Катсумото
Япония
1981Sa0,7Фуджи
41Барриос де Луна
Испания
 S 2,5Кассадо
42Пасадос Инкарнасьен
Аргентина
 Е + Sc Коппен, Леонхард, Андра
43Восточный Хантингтон
США
 Sc1,5Гранд, Леонхард, Андра

134

Продолжение таблицы 2.1.

Наименование СтранаОткрытНазначениеТип кабеляВысота балкиАвторКонструктивная схема (м)
44Пенанг Малайзия1985S   
45США1987S   
46Чехословакия1990Sc  
47Скарисунд
Норвегия
1991S   
48Хельгеланд
Норвегия
1991S 1,2 

Условные обозначения таблицы 2.1.

Назначение мостаТип кабеля
W) Акведук а)стальной канат
S) Городскойb) закрытый канат
E) Железнодорожныйc) пучок проволок
F) Пешеходныйd) 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

© Национальная Библиотека
© Национальная Библиотека