вантовый пролет что это
Вантовые конструкции
Череповецкий завод металлоконструкций занимается производством качественных изделий в собственных цехах. Мы предлагаем изготовление вантовых конструкций в кратчайшие сроки с гарантийным обслуживанием.
Вантовые конструкции – это сооружения, выполненные из стали, которые имеют разнообразные габариты и геометрические формы. К ним относятся мосты и другие строения с масштабными крышами. Отличительная черта вантов в том, что они располагаются непосредственно над той поверхностью, которую удерживают.
В состав вантовых конструкций входят составляющие, которые направлены на растяжение (мембраны, проволочные канаты, профили прокатного вида). Они изготавливаются из особо прочной стали. Опорные части сооружения производятся из бетона и железа.
Ванты используются во многих областях. Конструкции применяются в ремонте, строительстве зданий, для внешней или внутренней отделки фасадов. Системы способны перекрыть пролет расстоянием до 200 метров. Средняя длина сооружений варьируется от 50 до 150 метров.
Преимущества вантовых конструкций
Недостатки вантовых конструкций
Особенности вантовых систем
Вантовые конструкции состоят из несущих конструкций (растянутые тросы или канаты) и жестких элементов (балки, стойки и т.д.). Ванты прямолинейны, поэтому могут содержать в своем составе стержни или подвесные профили. Угол наклона не должен превышать 25-30 градусов.
Наиболее распространенная система сооружений – вантово-балочная. Ее отличие в том, что ванты поддерживают балку в одном или нескольких местах.
Виды вантовых конструкций
Этапы монтажа при перекрытии пролета вантовыми канатами:
Одна из разновидностей вантовых конструкций – вантовый мост. Он характеризуется фермами, которые образуют гибкие стержни (ванты). Они здесь выполняют функцию высокопрочной проволоки. Балки в данной конструкции работают на изгиб и поддерживают платформу проезжей части. Вантовые фермы поддерживаются пилонами. К ним крепится конструкция проезжей части.
Преимущества вантового моста:
Недостатки вантового моста:
Череповецкий завод металлоконструкций существует более 55 лет. За это время мы поработали с крупными компаниями по всему миру. Мы осуществляем изготовление качественных конструкций из металла в собственных цехах. Вы можете не переживать за свой заказ: для клиентов доступно наблюдение за выполнением работы в онлайн-режиме, чтобы вы были уверены в качестве изделий.
Для наших клиентов доступны выгодные акции: скидка 5% на работы при покупке от 100 тонн, скидка 10% при покупке от 500 тонн. Стоимость рассчитывается индивидуально, в зависимости от объема и сложности заказа.
Мы можем изготовить металлоконструкции по готовому чертежу или вашему индивидуальному заказу.
Помимо производства металлических изделий, мы осуществляем:
Для консультации или заказа обращайтесь по телефону 8 800 222 04 45. Вы также можете прийти к нам лично, по адресу г. Череповец, проезд Металлистов, 4.
Как устроен вантовый мост.
Однако многие высокие мосты или мосты со сверхдлинными пролетами выполнены по другой схеме — вантовой. Вантовый мост считается разновидностью висячего, однако имеет одно важное отличие: гибкой несущей конструкции там нет. Нагрузка на балку передается высоким опорам (пилонам) через систему вант — тросов. Существуют две основные схемы крепления вант к пилону — стиль веера и стиль арфы. В первом случае пучок вант крепится к одной точке, а затем подобно вееру расходится, чтобы соединиться в разных точках с балкой жесткости. Если мост выполнен в стиле арфы — ванты крепятся к разным точкам пилона и идут к балке жесткости практически параллельно. С точки зрения устойчивости конструкции «веерный» вариант предпочтительней — так минимизируется опрокидывающий момент, передаваемый на пилон, но… если вант слишком много, выводить их из одной точки довольно сложно с инженерной точки зрения. В этом случае выбирается промежуточный вариант — ближе к вееру, но ванты крепятся на пилоне на небольшом расстоянии друг от друга.
Сегодня Россия удерживает первенство по длине пролета между опорами вантового моста: Русский мост, перекинутый через пролив Босфор Восточный во Владивостоке, победил главных гигантоманов современности- китайцев. Пролет бывшего рекордсмена — моста Сутун — на 16 м короче (1088 против 1104 м).
Ванты, задействованные в Русском мосте, варьируются по длине от 135,7 до 579,8 м, и последняя цифра на сегодняшний день также рекордная. Такой длины вант для мостов еще не было, и более того, накануне строительства моста в экспертном сообществе высказывались сомнения в целесообразности создания таких длинных и тяжелых конструкций. Тем не менее французская компания Freyssinet, которая считается одним из мировых лидеров производства вант для мостов, пошла на то, чтобы эти конструкции изготовить.
Несмотря на то что создание гигантских вантовых мостов в целом представляет собой весьма сложную инженерную задачу, особенно если учесть значительные ветровые нагрузки в районах, где суша встречается с океаном, конструкция вант является, пожалуй, наиболее высокотехнологичным моментом. Ванта Freyssinet-это не простой металлический трос, а сложная, «мультистрендовая» конструкция, состоящая из отдельных тонких тросов (стрендов). Стренд формируется из шести гальванизированных проволочек, обвитых вокруг седьмой, центральной. Количество стрендов может варьироваться от единиц до сотен. Например, в вантах, поддерживающих в вертикальном положении одну из телебашен в Испании, насчитывается 205 стрендов. Для Русского моста это число оказалось скромнее — от 13 до 85. Преимущество мультистрендовой конструкции в том, что при креплении к анкерам пилона и балки жесткости каждая «ниточка» отдельно крепится и отдельно натягивается в анкерной конструкции. И что особенно интересно, отдельный стренд можно вытащить из ванты и при необходимости заменить. Внутри ванты тросики не соприкасаются друг с другом: помимо гальванизации каждый из них защищен от коррозии дополнительной оплеткой из полиэтилена высокой плотности. Вдобавок к этому весь пучок стрендов имеет двойную оболочку: внутренний слой сделан из того же черного плотного полиэтилена, а внешняя оболочка — из более мягкого, имеющего цвет, определенный дизайном моста. Например, оболочка может быть серебристо-металлической, создавая иллюзию, будто ванты сделаны целиком из металла. На вантах может быть смонтирована декоративная подсветка, и тогда «веер» или «арфа» моста выглядит особенно зрелищно.
Как только речь заходит о конструкции, подверженной воздействию стихии, начинается аэродинамика. И разумеется, ванты, как и другие элементы моста (или модели этих элементов) проходят аэродинамические испытания. В результате подобных исследований инженеры Freyssinet придумали наносить на внешнюю оболочку ванты небольшое спиралевидное ребро. Эта «змейка» отводит дождевую воду, которая при гладкой поверхности свободно текла бы вдоль ванты, увеличивая нагрузку на нее. Кроме того, ребро вносит завихрения в набегающие потоки воздуха и таким образом снижает негативные моменты воздействия ветра и дождя.
В любом случае многотонные ванты (общий вес вант для Русского моста составляет 3700 т) испытывают сильное воздействие стихии, что вызывает серьезные вибрации. Чтобы они не передавались балке жесткости (или собственно мосту), используются демпферы, представляющие собой гидравлические цилиндры с поршнями.
Во всяком случае основание огромного пилона (А-образные пилоны Русского моста имеют высоту 319,6 м) выполняется по аналогичной технологии: сначала в дне пролива бурились скважины до скального грунта, куда затем заливался бетон — так получались буронабивные сваи. Поверх свай также из бетона формировался ростверк — площадка, к которой уже крепились конструкции самого пилона. Пилон для Русского моста создавался методом самоподъемных опалубок: после того как в опалубке формировался очередной участок пилона, опалубка «уезжала» вверх, чтобы надстроить следующий участок. Для облегчения конструкции сходящиеся стойки делались пустотелыми. Им придавалось переменное сечение, да и толщина бетонных стенок варьировалась от 2 до 0,7 м. Между стойками пилонов установили несколько перемычек. Нижняя капитальная перемычка из железобетона стала опорой для балки жесткости, другие преднапряженные металлические перемычки дополнительно стягивали стойки пилона.
Русский мост в силу своих масштабов относится к уникальным сооружениям, однако среди вантовых мостов меньшего размера встречаются другие достаточно оригинальные конструкции. Например, центральный пролет моста может удерживаться одним пилоном, что можно увидеть на примере Живописного моста в Москве. Здесь единственный пилон выполнен в виде ажурной арочной конструкции, причем ванты расходятся веером в обе стороны от пилона.
Другой зрелищный пример однопилонной конструкции можно увидеть в Мексике — вантовый мост пересекает реку Санта-Катарина, причем балку жесткости удерживает один наклонный пилон, а ванты от него идут параллельно в виде типичной «арфы».
Виадук Мийо не имеет рекордно длинных пролетов, зато удерживает другой рекорд и не только среди вантовых мостов, но и среди мостов вообще. Это самое высокое в мире мостовое сооружение. Один из семи пилонов (P2) вздымается над основанием на высоту 343 м, что превышает высоту Эйфелевой башни в Париже. Такие гигантские пилоны понадобились для того, чтобы перебросить автомобильное шоссе через реку Тарн в Южной Франции.
В заключение стоит заметить, что многие большие вантовые мосты (и виадук Мийо, и Русский мост, и мост в Мексике) нередко оказывались в центре общественной критики за дороговизну. Конечно, в любой стране налогоплательщики имеют право на собственное суждение об эффективности траты государственных средств, но все же, когда политические страсти утихнут, мосты останутся стоять и наверняка пригодятся будущим поколениям.
Статья «Веер и арфа» опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2013).
Вантовый мост и его конструкция
Вантовый мост (пролетные строения) в современной форме, составленные балочными конструкциям и, усиленными системой наклонных вантов, опирающимися на пилоны, были разработаны и внедрены сравнительно недавно и за период, не превышающий четверти века, получили широкое распространение — насчитывается около полутора сотен мостов этой системы в различных странах мира.
В последние годы пролеты вантовых мостов существенно возросли. Если ранее, лет 20 назад, считалось, что рациональными пролетами вантовых мостов является диапазон 200-400 м, то сейчас это видение изменилось. Кроме того, вантовые мосты стали приобретать не совсем обычную для них форму. Архитектура стала определять облик не только малых мостов, но и очень больших.
Вантовые мосты в настоящее время практически не имеют серьезных конкурентов при перекрытии пролетов 200-500 м.
Вантовые мосты и их история создания
В 1784 году немец Лошер (Loscher) опубликовал и иллюстрировал вантовый мост, выполненный целиком из дерева, включая ванты. В 1817 году два британских инженера Редпат (Redpath) и Браун (Brown) построили вантовый мост King’s Madows Bridge с пролетом 33.5 м для пешеходов, в котором ферма была поддержана наклонными подвесками, закрепленными на чугунных пилонах.
Французский инженер Пойе (Poyet) предложил систему моста, в котором балка жесткости поддерживается жесткими наклонными подвесками-вантами, закрепленными на пилонах. Французский инженер Клод Навье (Claude Navier) в 1823 году опубликовал возможные схемы вантовых мостов.
Вантовые мосты обрушались чаще других. Потерпел аварию Вантовый мост с пролетом 79.0 м через реку Твид, построенный в Англии 1817 году. Он рухнул во время бури через 6 месяцев после постройки. Затем мост был восстановлен с добавлением криволинейной цепи и подвесок.
Вантовый мост, построенный в 1825 году в Германии, с пролетом 78 м рухнул при прохождении факельного шествия через 4 месяца после постройки. В воду упало 246 человек и 50 из них погибло. В 1848 году рухнул еще один вантовый мост в Германии под воздействием ветра, и после этого вантовые мосты не строили почти 100 лет.
Мост Альберт в Лондоне через Темзу был построен в промежутке между 1871 и 1873 годом.
Вантовый мост Albert Bridge, London, 1871
Мост не совсем можно назвать вантовым, так как у него имеется привычный кабель с подвесками. Но в то же время роль наклонных кабелей вант в удержании балки жесткости является основной. Главный пролет моста 122 м. Мост является очевидно самым старым из вантовых мостов (рис. 2.35), которые дошли до нашего времени.
Первый из современных вантовых мостов с пролетом 183 м, был мост в Швеции, построенный в 1955 году мостостроительной фирмой Демаг по проекту немецкого инженера Дишингера (Dischinger). Далее за период около 20 лет было построено и строилось более 60 вантовых автодорожных мостов в мире, и подавляющая их часть в Западной Германии.
Вантовый мостовой переход на остров Русский
Вантовый мост на остров Русский (мост рекордсмен) начали строить в сентябре 2008, а закончили в 2012 году. По русловому пролету и высоте пилона возглавляет список самых больших вантовых мостов планеты.
Вантовый мост на остров Русский во Владивостоке
Мост с подвесным пролетом 1104 м построили в России на Дальнем Востоке через пролив на остров Русский. Проектирование и строительство такого моста позволило поднять уровень российского мостостроения на качественно другой уровень.
Проектировщики решили сложные вопросы, с которыми они не сталкивались при проектировании мостов с обычными пролетами, в том числе вопросы, связанные с ветровой и сейсмической устойчивостью сооружения при его возведении и эксплуатации. Строители освоили новые технологии при сооружении пилона, при монтаже балки и канатов.
Схема моста:
Вантовый мостовой переход Сутун (Sutong Bridge) в Китае
Вантовый мост Сутон (Sutong Bridge) в Китае по схеме 2*100+300+1088+300+2*100=2088 м был построен в 2008 году.
Вантовый мост Сутон (Sutong Bridge) в Китае, 2008
В настоящее время пролет 1088 м является вторым наибольшим среди построенных вантовых мостов. Китай в последнее время прочно занял одно из лидирующих мест в мировом мостостроении. Для демонстрации своего уровня китайские инженеры мостостроители ставят рекорды, создавая наибольшие пролеты для мостов разных систем.
Вантовый мост Pont de Normandie
В 1995 году был построен вантовый мост Нормандия (Pont de Normandie) в устье реки Сены возле Гавра во Франции. Главный пролет моста = 856 м, а высота пилонов 214 м.
Вантовый мост Pont de Normandie
Мост проектировали французская фирма SETRA и датская COWIconsult.
Строительство вантового моста Pont de Normandie методом навесного монтажа
Навесной монтаж вантового моста Pont de Normandie
Проектировщикам пришлось решать очень сложную задачу устойчивости моста в ветровом потоке при навесном способе монтажа.
Вантовый мост Tatara bridge, Japan
Вантовый мост Татара (Tatara bridge) через пролив Татара, построенный в Японии в 1999 году, с схемой моста 270+890+320 м, и общей длиной 1480 м.
Вантовый мост Tatara bridge, Japan, 1999
Японцы хотели установить очередной рекорд, и, зная о том, что во Франции сооружается мост с пролетом 856 м, решили достичь пролета 890 м на новом мосту Татара. Интересно то, что, пролив Татара первоначально намечалось перекрыть висячим мостом. На данный момент японский мост уступает первенство самым большим вантовым мостам.
Поперечное сечение балки жесткости центрального и бокового пролетов
Нужно отдать должное японцам за то, что они сумели в условиях землетрясений и тайфунов создавать такие огромные мосты. Землетрясения для таких сооружений определяют конструкцию фундаментов и пилонов, а ветровые воздействия — конструкцию пролетных строений.
Вантовый мост Рион-Антирион
Вантовый мост Рион-Антирион со схемой со схемой 392+286+3х560+286+239м.
Пилоны вантового моста сооружали на глубине 65 метров.
Вантовый мост Рион-Антирион by stroyone
Вантовый мост через Обь в Сургуте
В России в 2000 г. был построен однопилонный вантовый мост через Обь в Сургуте. Пролет моста 408 м, является рекордным для территории бывшего СССР.
Вантовый мост через Обь в Сургуте
Вантовый (большой Обуховский мост) через реку Неву
Вантовый мост через реку Неву имеет центральный русловой пролет 382м, а схема мостового перехода 2×66+174+382+174+2×66 м. Подмостовой габарит — 30 м.
Вантовый золотой мост
Золотой мост (вантовый мостовой переход через бухту Золотой Рог) во Владивостоке был пущен в эксплуатацию в 11 августа 2012 года
Вантовый золотой мост во Владивостоке
Основной руслой пролет 737 метра
Вантовый виадук Мийо (Millau) во Франции
К последним достижениям инженерного искусства следует отнести вантовый виадук Мийо (Millau) во Франции по схеме 204+6×342+204=2460 м.
Вантовый виадук Мийо (Millau) во Франции, 2004
Высота пилонов от земли до 343 м. Мост с пилонами (над балкой) был надвинут с двух берегов. Конструкция моста и, особенно, способ сооружения показывает высочайший уровень проектирования во Франции. Проект возглавил Michel Virlogeus.
Вантовый мост alamillo bridge
Вантовый мост alamillo bridge в Севилье, Испания
Вантовая система «арфа» реализована в конструкции моста в буквальном смысле этого слова. Мост имеет пролет 200 м.
Вантовый мост в Риге в Латвии через Даугаву
В 1981 году был открыт мост в Риге в Латвии через Даугаву с пролетом 312 м, под 4 полосы автодвижения.
Вантовый мост в Риге в Латвии через Даугаву с пролетом 312 м
Южный вантовый мост в Киеве
В 1990 году был введен в эксплуатацию Южный мост через Днепр в Киеве, предназначенный для движения 2 путей метро и 6 полос движения. Пролет этого моста составил 268 м. Проектом обоих мостов руководили Г. Б. Фукс и М. М. Корнеев, архитектором был Гаврилов А. Е.
Южный вантовый мост в Киеве — stroyone.com
Вантовый мост Erasmus Bridge, Rotterdam
Мост Эрасмус (Erasmus) в Роттердаме с пролетом 284 м и разводным пролетом 55 м был построен в 1998 году.
Вантовый мост Erasmus Bridge, Rotterdam, 1998
Балка жесткости малой высоты образована из двух коробчатых балок высотой 2.25 м и шириной 1.25 м. Отношение высоты к пролету = 1/130.
Конструкция вантовых мостов
Балки жесткости металлических вантовых мостов применяют, главным образом, неразрезные, двухпролетные и трехпролетные с коробчатыми несущими элементами и стальной ортотропной плитой проезжей части, являющейся одновременно верхним поясом коробчатых главных балок.
Пилоны принимают либо с двух сторон при симметричных решениях, либо односторонние — при асимметричных. Расположение и количество вантов могут быть различными:
Схемы вантовых мостов со стальной балкой жесткости
а) Точечно радиальная схема — мост через реку Рейн в Кельне (Германия);
б) Арфа (параллельно) — мост через реку Рейн в Дюссельдорфе (Германия);
б) Арфа (параллельно) — мост через реку Рейн в Дюссельдорфе (Германия);
в) Арфа (параллельно) — мост через реку Рейн в Леверкузене (Германия);
Вантовый мост через реку Рейн в Леверкузене
Вантовый мост через р. Рейн в Леверкузене (Германия)
г) Веерная схема — мост через реку Дунай в Братиславе (Словакия);
Вантовый мост через реку Дунай в Словакии
д)Веерная схема — Московский мост через р. Днепр в Киеве (Украина);
Северный мост (Московский вантовый мост) (Pivnichnyi Bridge)
е) Арфа (параллельно) — мост через р. Рейн у Бонна (Германия)
Вантового мост через реку Рейн у Бонна (Германия)
По положению в плане пролетные строения могут быть:
Металлические вантовые пролетные строения
Особенностью металлических вантовых пролетных строений является возможность индустриального изготовления их конструкций из однотипных блоков балки жесткости постоянной высоты и однотипных блоков ортотропной плиты. Вантовые пролетные строения в наибольшей степени приспособлены для навесной сборки с минимальным количеством временных промежуточных опор или сборки с продольной или поперечной надвижкой балки жесткости.
Наиболее целесообразно применение вантовых систем для пролетов 200 — 500 м. При пролетах более 500 — 600 м вантовые системы также остаются экономичными, однако требуют сооружения очень высоких пилонов. Имеются проекты вантовых систем пролетами более 1000 м.
Применение сталей повышенной прочности, и высокопрочных долговечных канатов со стабильными свойствами, совершенствование технологии объединения элементов на монтаже, методов изготовления и монтажа конструкций, прогресс в области расчетов и моделирования создали базу для применения этих рациональных систем мостов.
По сравнению с балочными системами вантовые имеют значительно меньшую строительную высоту и меньший расход материалов. Вантовые системы обладают рядом преимуществ по сравнению с висячими мостами. Прогибы от временных нагрузок при тех же жесткостях главных балок в вантовых конструкциях меньше, чем в висячих.
Затраты стали на конструкции в вантовых мостах меньшие, чем в висячих, даже с учетом того, что в вантовых системах горизонтальные усилия от вантов обязательно передаются на балку жесткости. При равенстве высот пилонов расход канатов для вантов на 30— 40% меньше расхода канатов в висячих системах. Ванты из набора отдельных канатов более технологичны в монтаже, чем кабели висячих мостов. Вантовые мосты, как правило, обладают большей аэродинамической устойчивостью, чем висячие.
Большая степень статической неопределимости систем, склонность растянутых вантов к быстрому затуханию возникающих в них колебаний в сочетании с рациональной формой поперечного сечения балки жесткости обеспечивают высокую аэродинамическую устойчивость вантовых пролетных строений. Устойчивость эта особенно повышается при двух непараллельных плоскостях вантов.
Для вантовых мостов создание легкой несущей проезжей части из сварных ортотропных или, точнее, ортогонально-анизотропных плит имеет первостепенное значение. Стальные плиты в мостах применяют сравнительно давно; в этих плитах каждый их элемент работает самостоятельно.
Конструктивное решение современной ортотропной плиты обеспечивает совместность работы всех ее элементов — верхнего листа и системы взаимно перпендикулярных (ортогонально пересекающихся) продольных и поперечных ребер. Верхний лист, толщина которого в большинстве случаев определяется непосредственным восприятием давления от колеса, является одновременно верхним поясом продольных и поперечных балок, а вся ортотропная система — верхним поясом главных балок.
Минимальная толщина верхнего листа регламентируется допустимыми его деформациями, обеспечивающими сохранность вышележащей дорожной одежды. Оптимальными оказываются расстояние между продольными ребрами – 30 — 40 см и толщина верхнего листа — не менее 12 — 14 мм.
Продольные ребра пролетных строений
Продольные ребра, на которые опирается верхний лист (лист настила), имеют в зависимости от сечения пролет 2 — 5 м. Верхним поясом ребер является лист настила. Сами ребра бывают открытого сечения (полоса), открытого сечения с усилением свободной нижней кромки (полособульба) и закрытого сечения (трапецоидальные, треугольные или полукруглые холодногнутые).
Применение для продольных ребер проката фасонных профилей (швеллеры, уголки, тавры и др.) не рекомендуется из за наличия в этих сечениях значительных прокатных напряжений. Наибольшее распространение получили продольные ребра плоские из полосы и трапецоидальной формы.
Основными достоинствами плоских ребер является простота заводского изготовления конструкций и простота стыкования ребер на монтаже. Недостаток в том, что свободно свисающее ребро имеет меньшие критические напряжения и поэтому больше подвержено потере устойчивости, чем ребро закрытого профиля.
Закрытые профили лучше работают на сжатие, но значительно более трудоемки в изготовлении и монтаже и не могут быть покрашены изнутри, что может привести к коррозии. Существовавшее мнение о том, что ребра закрытого профиля за счет своей крутильной жесткости вовлекают в работу на местные нагрузки большие участки плиты, ошибочно.
При очень тонких сечениях закрытых ребер (6 — 8 мм) распределение усилий в такой плите практически не отличается от распределения в плите, опертой на плоские ребра. Применение плоских ребер из полособульбы осложняется трудностью их стыкования на монтаже.
Поперечные ребра, служащие опорами для продольных, имеют, как правило, двутавровое сечение, в котором верхним поясом является покровный лист ортотропной плиты. Поставляемые заводами плиты могут иметь продольное и поперечное членение.
а — поперечно члененные
б — продольно члененные
Во всех случаях размер плиты диктуется транспортными габаритами и ограничен шириной 2,5 — 3 и длиной 12 — 20 м. Продольно члененные плиты, более предпочтительные по объему монтажных соединений, применяют чаще поперечно члененных.
Поперечно члененные плиты, подкрепленные в направлении длинной стороны поперечной балкой, более жестки в монтаже. Их целесообразно применять при навесном монтаже, когда навешивается секция на полную ширину пролетного строения.
Ортотропные плиты
Ортотропные плиты имеют большое количество близко расположенных и пересекающихся сварных швов. Это неблагоприятно сказывается на усталостной прочности конструкций. Вместе с тем, в ортотропных плитах вероятно частое повторение усилий от расчетных нагрузок. Поэтому требуется соблюдение конструктивных и технологических требований, обеспечивающих снижение концентрации сварочных напряжений.
Только высокий уровень культуры изготовления плит на заводах может предотвратить их коробление и обеспечить проектные геометрические размеры при значительных сварочных деформациях. Поэтому конструкция ортотропных плит и узлов их объединения должна обеспечивать компенсацию набежавших неточностей либо возможность прирезки замыкающих элементов по месту.
Сварка элементов вантового моста
Лист настила монтируют, как правило, на стыковой сварке. Большие длины швов и их нижнее положение позволяют широко применять автоматическую сварку под слоем флюса. Важным является технологическое и конструктивное решение стыков. При толщинах листа 12 мм и более применяется У-образная разделка.
Для создания ванны при первых проходках стыкового шва применяют удаляемые тонкие стальные подкладки, сохраняемые толстые стальные подкладки либо медные желобчатые подкладки. Применение тонких подкладок сопряжено с трудоемким и работами по их удалению (особенно в потолочном положении) с последующей зачисткой.
Сохраняемые толстые прокладки являются концентраторами напряжений и снижают предел выносливости соединения. При медных подкладках с заполнением желобков флюсом трудно обеспечить плотный прижим подкладки по всей длине и геометричность ванны для автоматической сварки.
Вместе с тем, опыт работ на Московском мосту через р. Днепр в Киеве показал, что при первой проходке шва вручную по медно-флюсовой подкладке обеспечивается возможность выполнения второй и всех последующих проходок автоматом. Усиление шва с нижней стороны оказывается незначительным и почти не требует последующей зачистки. Можно обойтись и без подкладок, но в этом случае вначале нужно подварить шов потолочным способом.
При большой ширине моста и продольно члененных плитах набегающие деформации поперечной усадки можно компенсировать соединением внахлестку верхнего листа плиты с поясом. Образующееся угловое соединение хуже стыкового работает на выносливость, но может быть допущено, так как в местах присоединения плиты к главным балкам усилия существенно меньше пролетных.
При этом должны приниматься меры против концентрации напряжений. Иное возможное решение — прирез по месту продольных кромок крайних плит и устройство стыковых швов.
Для стыкования ребер ввиду малой протяженности стыков и неудобного их положения применение автоматической сварки оказывается невозможным. Поэтому наиболее целесообразно стыкование на высокопрочных болтах. Открытые полосовые продольные ребра стыковать на болтах просто.
Для закрытых сечений продольных ребер применение болтовых стыков затруднено и используется, как правило, ручная сварка, которая к тому же практически не поддается дефектоскопии. Значительно проще конструктивное оформление места пересечения поперечных и продольных ребер при открытом сечении последних.
Плоские ребра пропускают сквозь прорези в стенках поперечных элементов. При этом достаточно прикреплять пересекающиеся стенки вертикальным швом только с одной стороны продольного ребра.
Такого соединения достаточно для передачи реакций продольных ребер непосредственно на поперечные. В плитах, не воспринимающих непосредственного воздействия подвижного состава, а также в плитах пешеходных мостов можно отказаться от прикрепления продольных ребер к поперечным; усилия в этом случае передаются через лист настила.
Клеефрикционная обработка
Применение оригинального метода клеефрикционной обработки накладок позволило полностью исключить пескоструйную очистку контактных поверхностей на строительной площадке. Сущность этого нового метода заключается в том, что на установке заводского типа дробеструйно очищенная контактная поверхность накладки консервируется клеем на основе эпоксидной смолы с посыпкой по свежему клею абразивного материала — карборунда.
Клей консервирует одну из контактных поверхностей и удерживает абразивный материал, обеспечивающий высокий и стабильный коэффициент трения. При этом не требуется пескоструйная очистка второй контактной поверхности и достаточна ее обработка пневматическими стальными щетками.
Элементы ортотропные плиты
Элементы ортотропных плит испытывают сложное напряженное состояние, так как включаются в различные расчетные системы. Так, лист настила работает от местных нагрузок на изгиб как тонкая пластинка между продольными ребрами, как верхний пояс продольных ребер, как верхний пояс поперечных ребер и как элемент верхнего пояса главных балок.
Для правильной оценки работы таких сложных систем должны применяться совершенные методы расчета. Ортотропные плиты являются ответственными элементами конструкции, весьма велика их доля и в общих экономических показателях сооружения.
Ванты как часть вантового пролетного строения
Весьма ответственной частью вантового пролетного строения являются ванты. Наличие постоянного растяжения в них позволяет эффективно использовать высокопрочные материалы. Формирование вантов из отдельных канатов делает возможным применение элементов заводского изготовления.
До последнего времени ванты в основном формировались из витых канатов закрытого типа. Плотная свивка таких канатов создает относительную стабильность их деформационных свойств и благоприятные условия для защиты от коррозии.
Помимо того, все слои каната или только наружные изготовляют из оцинкованных проволок. Однако основное назначение закрытых канатов — быть несущими тросами канатных дорог, поэтому у них, как и у всех канатов, работающих в механизмах и имеющих свивку, модули деформации существенно ниже модулей отдельных проволок, а агрегатная прочность каната на 5 — 15% ниже суммы прочностей проволок.
Их недостатком является сложность намотки на барабаны из-за большой жесткости. Зато канаты эти имеют стабильные и высокие модули деформации, равные характеристикам отдельных проволок, и агрегатную прочность, равную сумме прочностей проволок. Такой канат из проволок одного диаметра приобретает шестиугольное поперечное сечение.
До недавнего времени канаты из параллельных проволок изготовляли на заводах в виде пучков-полуфабрикатов, подвергаемых после формирования в ванты дополнительной защите от коррозии.
При строительстве Московского моста через р. Днепр в Киеве впервые была создана технология, по которой выпускали с завода полностью готовый канат из параллельных проволок, снабженный внутренней и наружной антикоррозионной и механической защитой.
Деформативность вантовых систем зависит в основном от жесткости вантов, а последняя является функцией деформационных характеристик канатов и напряжений в них. Жесткость гибкой нити зависит от стрелы ее провисания, а стрела провисания — от усилий в нити.
Чем выше усилия в вантах от постоянных нагрузок, тем меньше перемещение нижних их концов от временных нагрузок. В канатах из параллельных проволок можно создать большие напряжения, что в сочетании с высоким модулем упругости позволяет сооружать системы повышенной жесткости.
Коэффициент запаса в канатах от нормативных нагрузок в 2,5— 2,7 обеспечивает необходимую прочность и выносливость вантов. Ванты испытывают усилия одного знака, но изменения этих усилий при легких конструкциях могут быть существенными, а характеристика цикла переменных напряжений может снижаться до 0,4— 0,5. Поэтому важно обеспечить высокий предел выносливости канатов вантов. Это достигается конструктивными приемами, обеспечивающими уменьшение концентрации напряжений в канатах.
В первую очередь это касается мест заделки канатов в анкера и мест перегибов канатов. С этой целью в последние годы начали применять анкера с упругим механическим защемлением проволок и с холодной их заливкой.
Эти конструкции выгодно отличаются от анкеров с горячей заливкой. Уменьшение перегибов канатов достигается конструктивными приемами. В частности, на пилоне канаты из параллельных проволок, как правило, не перебрасывают через седла, а прерывают и каждую их ветвь анкерят самостоятельно.
Пилоны вантовых мостов сооружают из стали или железобетона. Достоинством стальных пилонов является то, что основной объем работ переносится на завод и уменьшается вес конструкции. Железобетонные монолитные пилоны достаточно экономичны и им легче придавать необходимое архитектурное очертание.
Вопрос о проектировании объемлющего либо одностоечного пилона, защемленного в основании или шарнирно опертого, должен решаться на основании технико-экономического обоснования в каждом конкретном случае. Также следует обосновывать одно- или двухпилонные схемы.
При одинаковом пролете односторонние пилоны приходится устраивать большей высоты, хуже работают пологие ванты. Обоснованием однопилонных систем служат архитектурно-компоновочные решения.
Проезжая часть вантовых мостов
Важнейшим элементом пролетного строения автодорожного моста с ортотропной плитой является покрытие проезжей части. Оно должно быть
Кроме того, покрытие должно обеспечивать защиту металла плиты от коррозии. Особые условия покрытия заключаются в трудности обеспечения сцепления с плитой, в деформативности плиты, в дополнительных усилиях, возникающих в результате различных температурных деформаций покрытия и стали. Преобладающий тип покрытия на мостах — асфальтобетон, реже — литой асфальт и полимерасфальт.
Покрытия бывают толстыми и тонкими. От тонких в последние годы отказываются из-за их быстрого износа и трудностей при устранении неровностей плиты. Кроме того, тонкое покрытие хуже распределяет сосредоточенное давление от колеса. Наиболее ответственными элементами являются слои защиты и сцепления, непосредственно укладываемые по плите.
Слой защиты от коррозии наносится на тщательно очищенную поверхность плиты. Наиболее надежный метод очистки — пескоструйная обработка. Слой сцепления может быть совмещен со слоем защиты от коррозии.
Приварка к плите сеток, прямых или зигзагообразных полос резко повышает сдвигоустойчивость покрытия, но осложняет работы, создает концентраторы напряжений в стальных конструкциях. Рисунок сетки, как правило, отпечатывается на поверхности покрытия. Различают три основных решения конструкций слоев защиты и сцепления:
Покрытие следует устраивать двухслойным для возможности ремонта верхнего слоя без нарушения нижнего. Толщина каждого слоя должна быть не менее 3,5 — 4 см.