Висячие мосты

В висячих металлических мостах главными несущими элемен­тами служат кабели или ванты, работающие на растяжение.

Кабели изготавливают из крученых проволочных канатов, а при особо больших пролетах — из мощного пучка параллельных про­волок. Кабель, имеющий в пролете (по фасаду моста) криволиней­ное очертание, проходит над вершинами пилонов и в виде оттяжек закрепляется концами в устоях. К. кабелю с помощью подвесов подвешивают балки жесткости с конструкцией проезжей части моста. В вантовых мостах балки жесткости поддерживаются пря­молинейными наклонными оттяжками, закрепленными.на пилонах. Эти наклонные элементы из стальных крученых проволочных канатов или параллельных высокопрочных проволок называют ван­тами. Бывают также мосты с Байтовыми фермами, образо­ванными из прямолинейных отрезков стальных канатов, соединен­ных между собой в узлах. Схема и геометрические размеры вантовой фермы должны быть выбраны так, чтобы при любых воздей­ствиях расчетных нагрузок все ее элементы работали только на растяжение.

Крученые канаты для кабелей и вантов висячих мостов делают из стальной холоднотянутой оцинкованной проволоки с пределом прочности 1500—1800 МПа. Благодаря высокой прочности сталь­ных проволочных канатов вес висячих мостов получается наимень­шим, что дает возможность перекрывать ими очень большие про­леты. Наибольший по пролету висячий мост с кабелем, построен­ный в 1964 г. в Нью-Йорке, перекрывает пролет в 1300 м. Пролеты мостов с вантами достигают 300 м и более.

Висячие мосты с кабелем.. Наивыгоднейшая величина стрелы обычно составляет около¹/₈—¹/₉ пролета.

При различных положениях временной нагрузки кабель меняет свое геометрическое очертание. Например, при загружении вре­менной нагрузкой левой половины пролета (рис. 19.4, а) кабель сильно провисает в этом полупролете за счет правого. В резуль­тате пролетное строение значительно прогибается в загруженной.половине пролета вниз и в незагруженной вверх, образуя двухволновую (S-образную) форму линии прогиба моста. Чтобы умень­шить большие прогибы, вызываемые деформациями кабеля, уст­раивают балки (или фермы) жесткости (см. рис. 19.4, а). Чем больше высота балки жесткости, тем меньше прогибы висячего моста под временной нагрузкой.

Известны и другие способы увеличения жесткости висячих мостов, например прикрепление кабеля в середине пролета к балке жесткости или же устройство. наклонных подвесок, превращающих систему в своеобразную фер­му (рис. 19.4, в).

Висячие мосты в зависимости от способа закрепления концов ' кабеля разделяют на распорные и безраспорные. В распорных мостах усилия оттяжек (см. рис. 19.4, а) и концов кабеля (см. рис. 19.4, б) передаются на грунт или на массивные устои. В безраспорных мостах, называемых также висячими мостами с воспринятым распором, горизонтальные слагающие Н усилия в оттяжка и концевых частях кабеля (рис. 19.4, б) передаются балке жест­кости и только вертикальные слагающие требуют закрепления в устоях. Из-за передачи распора на балки жесткости возрастает затрата на них металла, но зато устои имеют меньший объем, чем в распорных мостах. Поэтому безраспорные висячие мосты приме­няют для сравнительно небольших пролетов не более 200—300-м в случае, когда из-за плохих грунтов желательно освободить устои от передачи им распора.

В висячих мостах на кабель передают всю постоянную нагруз­ку пролетного строения, включая вес балок жесткости с конструк­цией проезжей части. Для этого применяют специальные способы монтажа и конструктивные меры.

Используемые для кабелей стальные проволочные канаты обыч­но имеют крестовую свивку, при которой проволоки в прядях и сами пряди навиты в противоположные стороны (рис. 19.5, а). Толщина проволок в канатах составляет 3—5 мм. Против ржав­ления проволоки покрывают оцинковкой и, кроме того, заполняют промежутки между проволоками, прядями и канатами (в кабеле) антикоррозионной смазкой. Применяют также плотные или за­крытые канаты, в которых наружные слои имеют проволоки фасонного сечения (рис. 19.5, б), предохраняющие внутренние про­волоки от проникания к ним влаги.

Кабели образуют из нескольких, рядов канатов, стянутых стальными хомутами (рис. 19.5, в), к которым прикрепляют под­вески из стальных тяжей или крученых проволочных канатов. В мостах особо больших пролетов кабель часто делают из большого числа параллельных проволок. Кабель изготавливают на месте, постепенно навешивая последовательные нити проволоки с по­мощью движущихся вдоль кабеля прядильных колес. Такой спо­соб называют прядением кабеля. Навешенные проволоки обжи­мают, обматывая мягкой проволокой и обычно покрывают еще за­щитной оболочкой.

Пилоны современных висячих мостов возводят металлическими или, реже, железобетонными. Пилоны представляют собой мощные стойки, шарнирно опертые или защемленные нижним концом на опорах. Пилоны, шарнирно опертые нижним концом, принято на­зывать качающимися. Кабель проходит над вершинами пилонов и опирается на них с помощью стальных литых подушек.

В поперечном направлении стойки пилонов связывают между собой распорками (рис. 19.5, г), а при большой высоте — систем поперечных элементов. Иногда стойкам пилона придают наклон в поперечном направлении (рис. 19.5, д). В некоторых случаях находят применение пилоны в виде отдельно стоящих стоек.

Концы кабелей или оттяжек закрепляют в массивных бетонных или железобетонных устоях; при прочном скальном грунте возмож­но непосредственное закрепление в нем концов кабелей. Стальные канаты, составляющие кабель, обычно разводят веерообразно и закрепляют каждый с помощью анкерных стаканов (рис. Л9.5, е).. Для этого конец каждого каната расплетают, заводя в полость анкерного стакана и заливают расплавленным цинковым, алю­миниевым или другим сплавом. В безраспорных висячих мостах кабель закрепляют на конце балки жесткости (рис. 19.5, ж) или обводят через торец балки и закрепляют в кладке устоя.

Балки жесткости висячих мостов могут быть в виде балок со сплошной стенкой, решетчатых ферм и коробчатой конструкции.

В зависимости от схемы висячего моста балки жесткости мо­гут быть разрезными (см. рис. 19.4, а) и неразрезными (см. рис. 19.4, б, в). Балки располагают в плоскостях кабелей (рис. 19. 5,з), или принимают другое их расположение, исходя из конструктив­ных соображений. Подвески прикрепляют непосредственно к балкамжесткости, к поперечным балкам проезжей части и к их ко¹' солям. Между балками жесткости устанавливают ветровые связи. В новейших мостах балку жесткости устраивают в виде единой коробчатой конструкции с обтекаемым очертанием для уменьше­ния воздействия ветра (рис. 19.5, и).

Байтовые мосты. Эти мосты с балкой жесткости, поддержива­емой системой наклонных вантов, опирающихся на пилоны, как разновидность висячих мостов получили за последние годы широ­кое распространение.

В вантовых мостах балку жесткости изготавливают неразрез­ной, а ванты располагают симметрично по обе стороны пилонов. Крайние ванты в береговых пролетах закрепляют нижними кон­цами, над. опорами с тем, чтобы вертикальные-слагающие усилий этих вантов передавались непосредственно опорам. Горизонталь­ные слагающие усилий всех вантов передаются балке жесткости.

Ванты могут быть закреплены на пилонах различно. Если они веерообразно спускаются от вершины пилона к балке жесткости (рис. 19.6, а), то система будет радиальной. Если ванты оперты на пилоны в нескольких точках по их высоте и располагаются па­раллельно друг другу, то систему называют «арфа» (рис. 19.6, б). Мост с вантами может иметь только один пилон (рис. 19.6, в). В поперечном сечении моста обычно устраивают две плоскости ван-тов и пилонов (см. рис. 19.6, а). На дорогах с разделительной полосой могут быть.применены одностоечные пилоны, установлен­ные по продольной оси моста. В этом случае ванты располагают тоже в осевой плоскости (ем. рис. 19.6, б) или направляют их от вершин пилонов наклонно к краям моста (см. рис. 19.6, в).

Соотношение пролетов в трехпролетных вантовых мостах обычно составляет 1: 2,5: 1, а в двухпролетных — 1: 1,5-4-1: 2. Достоинство мостов с балкой жесткости и вантами— большая их жесткость по сравнению с кабельными мостами.

В вантовых мостах с балкой жесткости ванты делают из кру­ченых проволочных канатов тех же видов, которые применяют для кабелей. Каждый вант образуют из пучка канатов, закрепленных нижними концами с помощью анкерных стаканов к балкам жест­кости. На пилонах ванты обычно проходят непрерывно и переда­ют на них свои усилия с помощью опорных частей.

При опирании на пилон нескольких вантов на разной высоте (система «арфа») один из них, обычно верхний, закрепляют не­подвижно, обводя его по. седловидной подушке. Остальные ванты опирают с помощью продольно подвижных опорных, чаете или шарнирно.поворачивающегося балансира (рис. 19.6, г).

Дата добавления: 2014-12-07