5. Материал и конструкция основных несущих элементов висячих и вантовых мостов.

Кабели являются главными несущими элементами висячего моста,

поддерживая с помощью подвесок балку жесткости, они передают усилия на

пилоны. Кабели могут быть двух типов:

– из витых канатов заводского изготовления ;

– из параллельных проволок .

Кабели из витых канатов заводского изготовления разделяют на:

– витые спиральные канаты одинарной свивки образуютсятолько из круглых проволок. Максимальный диаметр канатов достигает 30 мм, Ек ≈ (1,5 … 1,7)×10⁵ МПа;

– витые спиральные канаты двойной свивки (многопрядные) образуются из спиральных канатов небольшого диаметра (прядей), одна прядь(сердечник) в центре, остальные по спиральным линиям. Максимальный диаметрэтих канатов достигает 100 мм, разрывное усилие 96 тс, Ек ≈ (1,3 … 1,5)×10⁵ МПа. Витые спиральные канаты отличаются рыхлой структурой, наличием большого количества пустот (25 … 42%), что способствует проникновению в пустоты воды и развитию коррозии проволок, вследствие чего такие канаты, как правило, используют только во временных сооружениях. Кроме того, для них характерна заметная ползучесть (вытягивание) под постоянной нагрузкой, что приводит к удлинению каната и чрезмерным прогибам пролетных строений.

– закрытые канаты формируются с использованием в нескольких наружных слоях фасонных проволок клиновидного и зетобразного сечения. Закрытые канаты обладают повышенной (в сравнении с витыми спиральными канатами) коррозионной стойкостью. Т.к. структура их витая они относительно гибкие и могут хорошо работать при перегибе. Максимальный диаметр таких канатов до 70 мм, Ек ≈ (1,6 … 1,8)×10⁵ МПа.

Если длина кабеля превышает 500 … 600 м то его, делают из параллельных проволок. Так как проволоки располагают по линиям, повторяющим очертание оси кабеля, в них не возникает дополнительных напряжений, как в витых канатах, поэтому кабели могут быть выполнены больших диаметров, и являются более жесткими. Модуль упругости кабеля – Ек у них не отличается от модуля упругости отдельной проволоки и может быть принят равным 1,85 … 2,1×10⁵ МПа. Однако прядение кабеля из параллельных проволок, обычно выполняемое на месте строительства, связано со значительными технологическими трудностями.

К особенностям конструкции канатов из параллельных проволок можно отнести:

– разрывное усилие каната близко к разрывному усилию одной проволоки; – отсутствие свивочных напряжений;

– высокая изгибная жесткость проволок;

– высокая усталостная прочность каната;

– канаты не допускают резких перегибов;

– сложность изготовления канатов;

– относительно низкая коррозионная стойкость (требуются специальные меры по защите от коррозии).

Для защиты любых канатов от атмосферных осадков применяется:

– оцинковка проволок (и др. гальванические покрытия);

– заполнение полостей между проволоками полимерным составом, синтетическим каучуком или цементным раствором (под большим 60 …80 атмосфер, давлением);

– пропитка каната растительным (льняным) или нефтяным маслом с добавкой графита (смесь должна попасть во все промежутки между проволоками);

– использование поливинилфторидных лент и полиэтиленовых труб (заполненных или незаполненных) (рис. 7.4);

– покрытие каната нейлоновой оболочкой усиленной стекловолокнистой сеткой;

– обмотка несколькими слоями стеклоткани с последующей обмоткой лентой из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм (см. образец);

– применение покрытия в виде эпоксидной смолы с цинковым порошком; – промазывание прядей кабеля водоустойчивой пастой из свинцового сурика с последующим окрашиванием (так было на Севернском мосту);

– окрашивание содержащими свинец красками

Ванты вантовых мостов являются главными несущими элементами моста, поддерживающими балку жесткости и передающими усилия на пилоны. Ванты вантовых мостов могут быть двух типов:

– гибкие изготавливают аналогично кабелям висячих мостов, из спиральных, многопрядных или закрытых канатов или из параллельных проволок

– жесткие представляют собой либо стальные стержни большого диаметра, либо канаты или пучки проволоки, окруженные предварительно напряженной железобетонной оболочкой с последующим инъектированием внутренней полости цементным раствором