§13. Устои и анкерные устройства висячих мостов.

Устои висячих мостов обеспечивают закрепление концов кабеля и воспринимают значительные усилия, передающиеся с кабеля. Формы и размеры устоев зависят от размеров, назначения моста и характера грунтовых условий.

При частичной передаче горизонтального усилия на балку жесткости удается сократить размеры анкерного устоя. Балка жесткости закрепляется на качающейся опоре, которая способна воспринимать реакции любого направления.

Размеры устоя могут быть сокращены также при устройстве скальных анкеров. При отсутствии скального основания анкерный устой может иметь вытянутую коробчатую форму и опираться на обычное грунтовое основание.

На рисунке представлена конструкция анкерного устоя и закрепление в нем кабеля большого висячего моста. В тело устоя забетонирован пространственный каркас из прокатной стали. Назначение каркаса – передать усилие от кабеля на железобетонный массив устоя. На выступающих из бетона частях каркаса имеются устройства для закрепления концов элементов кабеля.

В седле кабель разводится на отдельные элементы и меняет свое направление. Разводка выполняется в плане и по фасаду. Седло, как правило, крепится неподвижно к устою. Продергивание проволок в седле не происходит, так как усилия в кабеле практически не меняются от временной нагрузки за счет большой доли собственного веса. Для мостов с небольшими пролетами возможны более простые решения.

Висячий Львиный мост через канал Грибоедова.

Банковский мост.

Great Belt Bridge, Denmark

§ 14. Защита от коррозии канатов и закреплений.

Высокопрочные проволоки канатов сильно восприимчивы к коррозии, устало­сти, коррозионному растрескиванию и т.д. Поэтому при проектировании защиты от коррозии сле­дует гарантировать ее самое высокое качество, особенно в области закреплений, седел и стяжек, а также вблизи проезжей части.

Стало нормальной практикой в Европе защищать проволоку горячим цинкова­нием слоем 40 мкм (300 г цинка на 1 м²). В некоторых странах существовал запрет на цинкование холоднотянутой проволоки из-за того, что это может стимулировать хруп­кое разрушение проволоки. Однако нормы ENV утверждают, что нет оснований для по­добных страхов при покрытии проволоки цинком горячим способом. После цинкова­ния следует выполнять дополнительное волочение проволоки, что обеспечивает рав­номерность и шероховатость покрытия и улучшает механические свойства самой про­волоки. Покрытие цинком электролитическим способом не должно использоваться. Могут быть применены альтернативные методы защиты проволок, типа эпоксидного покрытия.

Пустоты между проволоками в спиральных и витых закрытых канатах должны быть заполнены соответствующими составами, чтобы предотвратить вход влаги. На­ружная поверхность должна впоследствии быть окрашена или защищена иным спосо­бом. Защита канатов из параллельных проволок обычно выполняется с использовани­ем стальных или полиэтиленовых труб, с последующим заполнением пустот соответ­ствующим составом. Лучшим решением является нанесение нестареющих полиэтиленов методом экструзии.

Оболочки, защищающие проволоки каната, должны быть цельными по длине без возникновения трещин и разрывов при растяжении. Стальные трубы, используемые для оболочек, должны иметь относительное удлинение не менее 22%. Толщина стенки трубы должна быть достаточной, чтобы выдержать монтаж и рабочие напряжения кон­струкции. Сварка оболочек не должна производиться с канатами внутри труб. Полиэти­лен, применяемый для изоляции и при экструзии должен быть повышенной плотности и соответствовать соответствующим стандартам. Он должен обладать адекватным со­противлением ультрафиолетовому излучению и иметь минимальный удлинение в раз­рыве.

Максимальное отношение наружного диаметра к толщине стенки поли­этиленовой тубы должно быть 18, и толщина стенки должна быть достаточной, чтобы выдержать напряжения при инъектировании полости. Толщина экструдированой обо­лочки должна быть не менее 1,5 мм. Швы, полученные при сварке полиэтиленовой ту­бы должны быть способны к восприятию полного предела текучести профиля трубы.

Если цементный раствор использовался как заполнитель между трубой обшивки и канатом, то нет гарантии, что все пустоты полностью заполнены жидким цементным раствором и что жидкий цементный раствор не растрескивается под нагрузкой. Почти невозможно предотвратить попадание влаги вовнутрь. Наиболее опасна ситуация в том случае, когда проволоки каната не защищены цинкованием или иным способом.

Возможными заполнителями пустот кабелей заключенных в трубы могут быть: смазочный материал (жир); воск; эпоксидная смола; полимерный бетон; полиуретан.

Специальные меры должны быть предприняты для защиты проволок в анкерах, седлах и стяжек и др. для предотвращения входа и застоя влаги.

Защита от коррозии основных кабелей висячих мостов требует принятия специ­альных мер. Обычно применяется следующая конструкция:

• уменьшение количества пустот в кабеле за счет максимально возможной плотной укладки проволок;

• поперечная намотка мягкой оцинкованной проволоки вокруг кабеля виток к витку;

- нанесение на внешнюю поверхность специального состава, позволяющего выпол­нить герметизацию кабеля и образовать поверхность, приспособленную для окраски. Наружные поверхности анкеров, седел, стяжек и т.п. следует защитить от корро­зии распылением цинка, заливкой и окраской красителями, совместимыми с теми, ко­торыми окрашены прочие конструкции моста.

Для обслуживания канатных элементов моста в процессе его эксплуатации должна быть составлена специальная программа по поддержанию защиты от коррозии.

нанесение на внешнюю поверхность специального состава, позволяющего выпол­нить герметизацию кабеля и образовать поверхность, приспособленную для окраски. Наружные поверхности анкеров, седел, стяжек и т.п. следует защитить от корро­зии распылением цинка, заливкой и окраской красителями, совместимыми с теми, ко­торыми окрашены прочие конструкции моста.

Деталь системы SSI 2000 (D):

1 - защитная крышка, закупоривающая весь анкер;

2 - опорная плита;

3 - направляющая труба;

4 - незащищенная чулкам прядь системы VSL с защитным гальваническим покрытием, диаметр 15,7 мм, 1770/1860 МПа;

5 - защитный чехол каната уменьшенного диаметра, изготовленный из HDPE методам экструзии, с нанесенным на поверхность винтовым буртиком;

6 - переходная коробка:

7 - актив­ный анкер, оснащенный системой регистрации данных;

8 - датчик температуры;

9 - датчик влажности;

10 - датчик давления воздуха;

11 - защитная антивандальная труба;

12 - фрикционный демпфер системы VSL;

13 - металлический конический уплотнительный сальник;

14 - соедине­ние с защитным кожухом.

В настоящее время в практике сооружения висячих мостов применяют систему обез­воживания канатов с целью сдер­живания или предотвращения коррозии проволок. Компания «VSL» разработала соответствую­щую технологию обезвоживания канатов для вантовых мостов с размещением оборудования в пи­лоне, где находятся анкеры вантовых канатов. Новая система вантовых канатов, имеющая индекс SSI 2000 (D), предназначена для повышения долговечности канатов и снижения аэродинамичес­кого воздействия ветра. Предлагаемая система является новой вер­сией системы SSI 2000, разрабо­танной той же компанией ранее. В ней канат состоит из аналогич­ного набора индивидуальных прядей, заключенных в защитный кожух из полиуретана высокой плотности (HDPE). Новым здесь является уменьшенный диаметр каната, который по этой причине обладает наименьшим сопротив­лением при обдувании ветром. Эти преимущества проявляются особенно заметно при большой длине каната в мостах больших пролетов. Кроме того, система предполагает новый подход к проблеме защиты канатов от кор­розии, упрощает наблюдение за их состоянием при эксплуатации.

Воздухонепроницаемый защит­ный кожух из полиуретана одним концом присоединяют к пилону, а другим - к анкеру на пролетном строении. Канат составлен из пря­дей, изготовленных с защитным покрытием, например, с оцинкованием, но без чулка.

Законченная система вантового каната состоит из прядей, заклю­ченных в воздухонепроницаемый кожух по всей длине каната и на длине обоих анкеров.

Обдуванием сухим воздухом от коррозии защищают не только собственно канат, но и его анкера, а также систему гашения колебаний, если таковая предусмотрена.

Обычно установку обезвоживания размещают внутри пилона. Она имеет вентиляторы, которые создают невысокое по величине, но постоянное давление сухого воздуха по всей длине каната. Это постоянное повышение давления признано исключить проникнове­ние молекул воды из окружающей среды к канатам.

Установка, размещенная в пило­не, подает сухой воздух в анкерную камеру пилона, где он перемещает­ся вниз, доходя до анкеров в балке жесткости. Пространство между прядями внутри кожуха из HDPE способствует циркуляции сухого воздуха вокруг прядей, поэтому давление в зоне анкеров пролетно­го строения остается несколько вы­ше атмосферного.

Систему обезвоживания обду­вом сухим воздухом с целью за­щиты металлоконструкций и ка­натов подвески пролетного стро­ения применяют уже более 40 лет, принципы ее работы понятны, по­лезность очевидна, а примеры ис­пользования есть во многих стра­нах. Эффективность обезвожива­ния для защиты канатов висячих мостов продемон­стрирована на мосту Ахаши-Кайкё и других висячих мостах. Оборудование обезвоживания для защиты систе­мы канатов вант SSI 2000 (D) на основе проверенной технологии, подтвержденной длительным применением в металлических пролетных строениях, подтверди­ло низкую величину расходов на ее техническое обслуживание и высокую надежность.

Основной растянутый элемент системы стандартного вантового каната состоит из двух уровней за­щиты; в отличие от этого система SSI 2000 (D) обладает тремя уровня­ми защиты. Первый из них пред­ставляет собой сплошное металлизационное покрытие прядей, вто­рой уровень - это поток сухого воздуха, который окружает прядь, создавая сплошную оболочку. И, наконец, устроен воздухонепрони­цаемый кожух, в который заключен весь вантовый канат.

Каждая защитная крышка, устанавлива­емая на анкере про­летного строения, позволяет крепить к ней датчики для замера влажности, давления воздуха и его темпе­ратуры, то есть обеспечи­вает получение всех необходи­мых для контроля над процессом обезвожи­вания данных.

Такая установ­ка позволяет вести мониторинг системы защиты каната. Эту же защитную крышку ан­кера можно устроить таким образом, чтобы обеспечивать посто­янное визуальное на­блюдение за состоя­нием прядей и их кли­ньев без необходимо­сти вскрывать сфор­мировавшуюся зам­кнутую систему и вме­шиваться в нее. Это в значительной степе­ни снижает время и расходы, необходи­мые для выполнения мероприятий по кон­тролю и защите, кото­рые должны вестись на протяжении дли­тельного периода экс­плуатации канатов.

Если пролетное строение моста запро­ектировано в виде металлической коробки, функциональные задачи новой сис­тем

обезвоживания SSI 2000 (D) могут быть расширены включением всего пролетного строения в систе­му защиты от коррозии. Поток сухо­го воздуха, движущийся вдоль кана­тов вант, может быть введен в отсеки и полости пролетного строения, обезвоживая воздух, заполняющий объем замкнутых полостей пролет­ного строения так же, как это проис­ходит внутри кожуха каната.

Хотя новая система канатов основана на конструкции стан­дартной системы SSI 2000, с тем же технологическим принципом анкеровки прядей клиньями, ка­наты новой системы имеют меньший (в среднем на 30 %) ди­аметр, чем в случае стандартных канатов. Поэтому ветровая на­грузка будет создавать гораздо меньшее воздействие на отдель­ный вантовый канат.

Система обезвоживания, устанавливаемая в пилоне (для наглядности часть оболочки пилона вырезана); смонтированная вверху установка для обезвоживания подает сухой воздух в канаты через анкеры.