1. Основные преимущества применения висячих и вантовых остов в сравнении с мостами других систем.
1. Возможность перекрытия сверхбольших пролетов(длиной от 500, практически до 2000 м, теоретически до 3500 м).
2. Высокая экономичность, определяющаяся минимальным расходом материалов и стоимостью на 1 м2 полезной площади моста (экономия по расходу материалов на пролетное строение в 4 … 5 раз по сравнению с другими системами).
Экономичность висячих и вантовых мостов способствующая уменьшению веса и затрат на их несущие конструкции обусловлена:
– применением в их элементах высокопрочных материалов, которые в 4-5 раз прочнее(Rк(проволоки) = 1000 … 1500 МПа, Rу(прокатного металла) =215 … 355 МПа) и только в 2– 2,5 раза дороже обычной конструкционной стали;
– рациональным использованием материалов, кабели и ванты работают полным сечением и только на растяжение, действующее вдоль оси элемента,
– отсутствием потребности развивать сечения по условиям устойчивости, в растянутых элементах этого не требуется;
– отсутствием ослабления поперечных сечений несущих элементов, приводящее к минимуму концентрации напряжений и позволяющее полностью использовать несущую способность материала;
– облегчением сечения балки жесткости, т.к. кабель с подвесками или ванты можно рассматривать как промежуточные податливые опоры.
Кроме того, в висячих мостах, балка жесткости практически избавлена от работы на собственный вес и воспринимает только временную подвижную нагрузку, вся постоянная нагрузка пролетного строения передается на кабель, а т.к. кабель воспринимает до80% всей нагрузки– висячую систему можно считать приближающейся к системе наименьшего объема.
3. Возможность использования кабеля или вант для монтажа балки
жесткости без использования временных опор, т.е. – простота возведения, при этом существенно сокращаются сроки, трудоемкость и стоимость строительства(здесь следует добавить, что при перевозке, несущие элементы
висячих и вантовых мостов, свернутые в бухты, представляют собой весьма компактные грузы.
4. Надежность в случае повреждения балки жесткости. Если в обычной ферме, выход из строя одного элемента, например нижнего пояса, приведет к разрушению моста, то висячая система может эксплуатироваться при повреждении не одного, а нескольких
элементов балки, это связано с тем, что балка жесткости не реагирует на введение шарниров, а ремонтировать ее можно без перерыва движения по мосту;
5. Разнообразие конструктивных форм, очевидные архитектурно-эстетические достоинства, современный вид висячих и вантовых мостов.
2. Проблемы применения висячих и вантовых мостов в сравнении с мостами др. Систем
1. Пониженная жесткость повышенная деформативность по сравнению с
мостами других типов.
Малая вертикальная жесткость являющаяся следствием:
– применения высокопрочных материалов с пониженным значением модуля
упругости Е (ε = σ / Е);
– геометрической изменяемости главных несущих элементов (кабелей)
висячих мостов и провисания вант вантовых мостов;
– отсутствия поперечных связей и возможности самостоятельных колебаний каждого кабеля или цепи, причем особенно опасны изгибные и изгибно-крутильные колебания, горизонтальные колебания менее опасны;
Малая горизонтальная жесткость, являющаяся следствием малой ширины
моста при существенной длине пролета (отношение В/L у висячих и вантовых мостов
доходит до 0,02 … 0,01, что на порядок меньше аналогичной величины у других мостов, где В/L ≈ 0,1 … 0,2). Балку жесткости можно сравнить с натянутой струной – весьма
чувствительной к любым колебаниям.
2. Повышенная чувствительность к динамической и ветровой нагрузке
(динамическая и аэродинамическая неустойчивость) вытекает из предыдущего
пункта раздела.
3. Значительный расход бетона на сооружение анкерных опор в случае
создания распорной висячей или вантовой системы.
4. Малая стойкость против коррозии несущих элементов – проволок
небольшого диаметра в канатах и вантах, что вынуждает предусматривать специальные
мероприятия для предупреждения коррозии (защиту пластмассовыми пленками, оцинковку,специальные покрытия водоотталкивающими материалами и т. п.).
3. Общая характеристика висячих мостов. Примеры крупнейших.
ВИСЯЧИМИ называют мосты, в пролетных строениях которых главными несущими элементами являются растянутые, гибкие, криволинейные нити (цепи или кабели), поддерживающие с помощью подвесок балку жесткости и передающие усилия на пилоны.
1
– подвеска; 2 – нить; 3 – оттяжка; 4 –
анкерная опора; 5 – пилон; 6 – балка
жесткости; 6’ – ферма жесткости; d –
панель; f – стрела провисания кабеля; h
– высота балки(фермы) жесткости; Hпл–
высота пилона; L – пролет моста
Золотые ворота (Сан-франциско 1280м-1937г) Мост джорджа вашингтона (Гудзон- 1067)
Верозанно нероус (1298м), мост ч/ пролив Маккинак (1158)
Мост Сихоумень, Китай. 1650 м. 2009 Мост Ли Сунсин, Корея. 1545 м. 2012
Мост через Мессинский пролив 3300 м – строительство не началось
По назначению различают мосты:
– железнодорожные; – автодорожные; – городские; – пешеходные;
– трубопроводные; – совмещенные.
По числу пролетов различают мосты:
– однопролетные, – двухпролетные(встречаются редко); – трехпролетные; – многопролетные
Балка жесткости может быть как разрезной, так и неразрезной системы.
По материалу балки жесткости различают мосты:
– металлические; – железобетонные; – сталежелезобетонные.
По материалу несущей нити различают мосты:
– кабельные висячие мосты – имеют нить, выполненную из канатов или высокопрочной проволоки;
– цепные висячие мосты – имеют нить, выполненную из прокатного металла
(практически не используется, т.к. цепь получается тяжелой и трудоемкой).
По восприятию распора различают мосты:
– распорные висячие мосты– усилие в оттяжке передается на анкерную опору
– безраспорные висячие мосты – распор воспринимается балкой жесткости (балка жесткости работает не только на изгиб, но и на сжатие, что увеличивает расход материала на ее изготовление, однако в схеме моста отсутствуют дорогостоящие анкерные опоры).
По распределению нагрузки (между нитью и балкой):
– гибкие висячие мосты – имеют балку малой изгибной жесткости, вся нагрузка воспринимается гибкой нитью, а балка является лишь элементом проезжей части (такие мосты в последние годы практически не строятся);
– комбинированные висячие мосты имеют распределение нагрузки между
балкой достаточной изгибной жесткости и гибкой нитью.
По геометрической схеме различают мосты:
– классической системы «нить– балка»
– системы повышенной жесткости, в этих системах вертикальные прогибы имеют величину на 30 … 50% меньше чем в предыдущих. Увеличения жесткости висячей системы (с любым числом пролетов) добиваются следующими способами:
– применение двух кабелей (система С.А. Цаплина)
– прикрепление кабеля к балке жесткости; – постановка дополнительных восходящих и нисходящих вант; – использование наклонных подвесок;
– применение обратного, предварительно напряженного кабеля;
– комбинация вышеперечисленных способов.