3. Канаты с полупараллельным расположением проволок.

На мосту Татара в Японии (1999 г.), с самым большим в 20 веке вантовым проле­том 890 м, для вант применены канаты с полупараллельным расположением проволок.

Гальванизированные стальные проволоки диаметром 7 мм сформированы на заводе в пуч­ки, и слабо подвиты. Даже небольшая подвивка делает канат подвижным, что позволяет его пе­регибать и выполнить намотку на барабаны. Мо­дуль деформации и разрывное усилие при этом практически не снижаются. Канаты покрыты при формировании высокоплотным полиэтиленом методом экструзии. На центральном вантовом мосту Мейко применены канаты той же конст­рукции.

У самых мощных канатов моста диаметр описанной окружности равен 173 мм. Канат сформирован из 379 проволок диаметром 7 мм.. Сечение проволок 145,9 см². Разрывное усилие 24 400 КН. Погонный вес каната 118 кг.

Поверхность полиуретана защиты каната выполнена с небольшими выемками, не дающими возможность образовывать на канате потоки при дожде. Это связано с дождевой вибрацией каната.

§4. Концевые крепления или анкеры кабелей и вант

А. Типы анкеров.

Концевые крепления (анкеры) кабелей и вант обеспечивают взаимосвязь канатных элементов с другими частями сооружения – пилонами, балками жесткости или фундаментами. Стационарные анкеры устанавливают на концах канатных элементов для возможности их прикрепления к элементам моста.

Конструкция анкера и опорного элемента должна быть равнопрочной канату (кабелю). То есть, анкеры и элементы закреплений канатных элементов должны быть запроекти­рованы так, чтобы при увеличении осевого растяжения, предельное сопротивление ка­ната разрыву было достигнуто прежде чем произошли любые общие пластические или другие остаточные деформации в анкере или в опорных элементах, которые могли бы повлиять на несущую способность анкеров. Элементы закреплений должны иметь со­противление усталости не ниже, чем сопротивление канатных элементов.

Конструкции анкеров и методы фиксации каната в анкере могут быть различными:

- открытыми или вилочными,

- цилиндрическими,

- с наружной резьбой и опорными шайбами.

Типы анкеров с характерными размерами, которые следует указывать при заказе каната с анкерами.

Б. Типы фиксации проволок в анкере.

Закрепление проволок внутри анкеров может быть выполнено с помощью их заклинки стальными клиньями, холодной и горячей заливки. Холодная заливка выполня­ется при помощи эпоксидного состава, а горячая - сплавом металлов на основе цинка.

Стальной стакан, в котором выполняется заклинка проволок с помощью горячей заливки должен быть запроектирован так, как изображено на рисунке.

Анкерный стакан.

Закрепление проволок витых за­крытых канатов в анкерных стаканах выполняется, как правило, при помощи горячих сплавов. Горячая заливка ранее производилась расплавом рафинированного цинка при температуре 450°С. Заливка расплавом ЦАМ (цинк-алюминий-медь) позволяет снизить температу­ру заливки до 400…420°С. Дело в том, что заливка горячим расплавом вызывает замет­ное снижение прочности проволок. Так, при температуре расплава 450°С и продолжи­тельности реакции 10 мин прочность проволок снижается на 12%. При заливе ЦАМ снижение прочности составит 5-8%. В больших массивных анкерах для канатов боль­шого диаметра потеря прочности может быть еще большей. Горячая заливка ограни­чивает размах переменных напряжений значением 150 МПа (по нормам Германии) и до 110 МПа (по проекту европейских норм). Пример анкера с горячей заливкой пока­зан на рисунке. Видно, что проволоки на всей длине заливки сохраняют относитель­ную прямолинейность (не имеют крюков).

Анкер с горячей заливкой.

Анкер с холодной заливкой.

Конструкция анкеров витых канатов может быть также выполнена с заклинкой и холодной заливкой проволок. Анкера с заклинкой и холодной заливкой проволок были применены на Южном мосту через Днепр в Киеве. Принцип за­клинки проволок заключался в следующем: в торец кана­та, заведенного в анкер меж­ду слоями проволок внедря­лись стальные клинья, вы­полненные в виде полых ко­нусов. Последующая вы­тяжка каната до расчетного усилия 1750 КН обеспечи­вала итоговые подвижки в анкерах. Только после этого полость анкера заполнялась эпоксидным компаундом. Такая конструкция имеет преимущество перед анке­рами с горячей заливкой в связи с тем, что предел вы­носливости каната с таким анкером может быть существенно повышен. Недостаток - большая трудоемкость постановки анкеров.

Анкер каната из параллельных проволок

На рисунке изображена конструкция анкера каната из параллельных прово­лок Московского моста через Днепр в Киеве. Принцип заклинки проволок в анкере следующий. Проволоки разводятся в анкере и их концы пропускаются через конусные отверстия в сепараторном кольце. Каждая из проволок заклинена в этих отверстиях, расположенных радиально. Заклинка происходит за счет образования клиновидных уширений на концах проволок. Кроме того, полость анкера заполнена эпоксидным компаундом с наполнителями: стальная дробь ( 1,5 мм), цемент и цинковый порошок. Такая заливка полости анкера называется «холодной». Испытания показали, что податливость проволок в анкере при доведении усилия в канате до разрывного, не превышала 2 мм. Для смягчения угла перегиба проволок на выходе из анкера установлен специальный вкладыш из мягкого сплава. Для предотвращения скопления воды у анкерного отверстия и коррозии проволок в этом месте в торец анкера ввернута предохраняющая канат труба длиной около 1 метра, пространство между стенкой трубы и канатом заполнено также кремнийорганическим компаундом.

Анкерные колодки применяют в случае использования вант по монострэндной технологии. При этом каждый стрэнд закрепляется в колодке при помощи специальных конусных клиньев, не допускающих проскальзывание и смещение пряди каната. Сама анкерная колодка опирается на опорную плиту, поддерживаемую опорной трубой, с пропущенными через нее прядями ванты.

В конструкции также имеется направляющая труба, поддерживающая антивандальную трубу и обеспечивающая закрепление демпферов ванты. После крепления, концы вант и конусные клинья анкера закрывают защитными крышками, полости под защитными крышками герметизируют специальными материалами, при помощи оборудования для нагнетания раствора.

В связи с тем, что ванты состоят из отдельных прядей, технически сложно, в случае необходимости, производить их дотяжку до расчетного усилия. Поэтому на одном из концов ванты ставят специальную подвижную муфту, позволяющую дотягивать все канаты как единое целое.