23. Вантовые мосты с радиально- вантовыми фермами их достоинства и недостатки. Особенности расположения и работы вант.

Мосты с радиально-вантовыми фермами висячей системы предложены французским архитектором и инженером Пойе в 1790 г. В XVIII, начале XIX в.в. происходило большое количество обрушений этих конструкций связанное с сильным провисанием вант и значительными деформациями системы.

Область применения вантовых ферм – перекрытие пролетов величиной до 200 … 250 м

Геометрическая неизменяемость

Вантовая ферма представляет собой геометрически неизменяемую систему, в стержнях которой, при любых возможных сочетаниях расчетных нагрузок, могут возникать лишь растягивающие усилия, что позволяет осуществлять, их из гибких элементов (стальных канатов или тросов). Для строгого удовлетворения требованиям геометрической неизменяемости, все стержни вантовой фермы должны быть прямолинейными. В действительности, стержни, особенно длинные и пологие, провисают от собственного веса, причем величина провеса изменяется с изменением усилия, этот недостаток вызывает увеличение вертикального прогиба системы под временной нагрузкой, а для его уменьшения избегают устройства длинных вант, или вводят в конструкцию фермы специальные поддерживающие кабели и подвески.

Прогиб

Ограничение прогиба от временной вертикальной нагрузки является одним из основных требований, предъявляемых ко всякому пролетному строению. Для вантовых мостов это требование, может явиться определяющим при выборе материала ферм и назначении допускаемых напряжений. Наибольший допустимый прогиб пролетных строений обычно нормируется величиною отношения его к пролету ферм. Наибольший прогиб вантовых ферм δ возникает в середине пролета, при загружении всего пролета временной нагрузкой.

Основными недостатками такого решения являлись:

1. Наличие большого количества длинных провисающих вант;

2. Недостаточная жесткость сооружения;

3. Сложность конструкции при большом числе вант;

4. Трудность обеспечения (при тяжелой нагрузке) необходимого запаса по растяжению вант, а следовательно возможность появления в слабо натянутых вантах сжимающих усилий и выключение их из работы. Отчасти таких недостатков лишены вантовые мосты с балками жесткости – вантово-балочные мосты.

24. Схемы и особенности работы вантово- балочных мостов. Назначение основных размеров.

Вантово-балочные мосты– это относительно легкие большепролетные балки, поддерживаемые в ряде точек пролета вантами, основное распространение они получили в городских и автодорожных мостах, где на сегодня являются наиболее распространенным типом вантовых мостов.

Роль балки жесткости в вантово-балочных мостах: 1. Наличие балки, обладающей относительно высокой изгибной жесткостью, позволяет увеличивать панель вантовой фермы, без увеличения панели проезжей части

25. Двухпролётные вантовые мосты. Особенности работы элементов и назначение основных размеров. Примеры из практики

Двухпролётные мосты: 1. с равными пролётами; 2. с неравными пролётами.

1. величина основного пролета Lmax = 100 … 130 … 150 м; высота пилона hп = (1/3 … ¼)L; ширина пилона по фасаду bn =(1/12…1/15) hn высота балки жесткости h=(1/50…1/100) L (по условиям перевозки нецелесообразна высота балок более 3,6 м); число вант с одной стороны пилона от 3 и более; величина панели d = 5 … 15, 10 … 40 м (при ж.б. балке для много- и маловантовой с-мы соответственно); величина панели d = 10 … 20, 50 … 80 м (при мет. балке для много- и маловант с-мы соответственно); углы наклона вант (как правило) (20 … 80)°; минимальный угол наклона крайней ванты (22 … 25)°

«+»Архитектурная выразительность, малое количество опор, большая перекрывающая способность

Особенностью системы является наличие всего одной промежуточной опоры, однако, отсутствие в ней оттяжки, интенсивная работа пилона на изгиб (при загружении одного пролета), «-»дает увеличенные прогибы балки жесткости.

При постановке вант-оттяжек (закреплении пилона) особого эффекта достичь не удается, т.к. оттяжки являются длинными гибкими элементами, провисают и включаются в работу системы с «опозданием» (системе присуща повышенная геометрическая нелинейность (изменяемость)).

Увеличение общей жесткости системы дает применение железобетонной балки жесткости (имеющей большой собственный вес и догружающей пилон) и жесткого пилона обеспечивающего минимальные смещения, однако при этом повышается сложность и материалоемкость конструкции моста.

Мост Ветеранов в США; мост Миллениум через р.Казанку в Казани

2. с неравными пролётами

величина основного пролета Lmax = 100 … 450 м; величина бокового(=анкерный/прикрывающий) пролета (0,2 … 1,0)×L₂, чаще (0,6 … 0,7)×L₂ ; Такое соотношение основного и бокового пролетов обеспечивает необходимый запас по растяжению в оттяжке; При величине бокового пролета L₁<0,25L₂, его не подвешивают на ванты высота пилона h_п = (1/3 … ¼)L₂; ширина пилона по фасаду bn = (1/20…1/35) × hn высота балки жесткости hб = (1/50…1/120) × L₂ число вант с одной стороны пилона от 3 и более; величина панели d = 5 … 80 м (при различных балках жесткости); величина крайней панели d₁: – для мет. балки жесткости – d1 = 1,2…1,3d; – для ж.б. d1 = 0,7 … 0,8d углы наклона вант (20 … 80)°; минимальный угол наклона крайней ванты (22 … 25)°

Особенностью систем является большая перекрывающая способность, наличие всего одной промежуточной опоры, и более высокая вертикальная жесткость по сравнению с равнопролетными системами.

Крупнейший однопилонный вант. мост через Обь у Сургута