Глава 2. Канатные элементы вантовых и висячих мостов.

§ 1. Конструкция вант. Общие сведения.

Пролетное строение вантового моста состоит из трех основных элементов - бал­ки жесткости, пилона и вант.

Ванты являются несущими элементами моста, поддерживающими балку жесткости и передающими усилия на пилоны.

В отечественной технической литературе ванта - наклонная подвеска, идущая от пилона к балке или устою, имеет женский род. В английском языке ванта - Саblе S1ау, или просто S1ау, а вантовый мост - Саblе S1ауed Bridgе.

Вантовый мост - заметное сооружение, и схемы расположения вант по фасаду существенно влияют на его облик (если не определяют его). Поэтому при выборе схемы расположения вант нужна совместная работа инженера и архитектора. В настоящее время во многом можно идти на уступки архитектору, так как практически любая из схем реализуема с большими или меньшими затратами. Но при этом, следует отдавать себе отчет о достоинствах и недостатках каждой из схем. Для понимания работы вантовой схемы полезно разделить ванты по назначению их работы.

Ванта - оттяжка. Задача такой ванты в схеме - препятствовать горизонтальным перемещениям пилона. Обычно нижнее закрепление ванты приближено к опорным зонам балки или к устою. Ванты - оттяжки имеют наибольшую жесткость по удержанию пилона от горизонтальных смещений, если имеют угол наклона к горизонту, близкий к 38 градусам.

Ванта - подвеска. Задача ванты - препятствовать вертикальным перемещениям балки жесткости. Чем круче угол наклона к горизонту, тем работа ванты эффективнее. При угле наклона менее 25 градусов польза от ванты уже невелика.

Как правило, вантовый мост содержит два типа вант. Если применены только ванты - подвески, то для уменьшения деформации балки и пилона следует устраивать изгибно - жесткие, рамные вдоль моста пилоны.

Ванты могут быть двух типов: гибкие и жесткие.

Гибкие ванты изготавливают аналогично кабелям висячих мостов из спиральных, многопрядных или закрытых канатов или из параллельных проволок.

Достоинством гибких вант является высокая степень индустриальности изготовления и монтажа и удобство транспортировки длинномерных элементов.

Ванты из объединенных канатов

К недостаткам можно отнести небольшую жесткость вант и необходимость устройства надежной изоляции с целью предотвращения коррозии.

Ванты могут содержать от одного до десятков канатов, объединенных вместе или расположенных раздельно. Канаты закрепляются на пилонах поканатно или пере­брасываются через седла, а в балке жесткости или в опорах всегда закрепляются по­канатно.

Вант из одного каната. Достоинства этой конструкции заключа­ется в отсутствии стяжных устройств, в простоте узлов закрепления концов, в доступности ремонта и замены.

Вант из двух канатов. Обладает те­ми же достоинствами, что и вант из одного каната, но требует постановки стяж­ных устройств-фиксаторов для предотвращения соуда­рения каната о канат при ветровых колебаниях. При малых длинах и достаточ­ных расстояний между от­дельными канатами стяжки могут отсутствовать.

Вант из группы раздельно идущих канатов. В этом случае, от­сутствие стяжек и сепараторов также возможно при значительных расстояниях между канатами, но и при этом обычно устанавливают гасители колебаний для уменьшения амплитуд колебаний.

Вант из группы совместно идущих канатов плотно уложенных один к другому. При этом обычно выполняется общая герметизация ванта, так как от­сутствует достаточное проветривание и затруднен доступ к канатам.

Жесткие ванты изготавливают:

- из прокатных и листовых элементов;

- из канатов или пучков проволоки, окруженных предварительно напряженной железобетонной оболочкой с последующим инъектированием внутренней полости цементным раствором под большим 60…100 атмосфер давлением. Железобетонная оболочка может быть сборной или монолитной.

- из высокопрочных стержней в металлической трубе, заполненной бетоном (ванты системы Дивидаг).

Конструкция жестких вант.

Достоинствами жестких вант являются высокие жесткостные характеристики и надежная защита от коррозии.

К недостаткам относятся: большой собственный вес, вызывающий дополнительные напряжения от изгиба, худшие условия изготовления и монтажа, необходимость в обеспечении достаточной трещиностойкости железобетонной оболочки вант, сложная конструкция узлов прикрепления вант к пилону и балке жесткости при большом числе вант.

Жесткие ванты применимы:

- в железнодорожных мостах, так как они имеют большую площадь поперечного сечения, большую осевую жесткость, что уменьшает вертикальные прогибы сооружения;

- в местах, где возможна быстрая и сильная коррозия металлических элементов – вблизи химических комбинатов (бетон защищает от агрессивной среды), в тропиках и т. п.

В последние годы широкое распространение получили ванты монострэдной технологии, которые состоят из отдельных прядей – стрэндов. Каждая прядь состоит из семи гальванизированных высокопрочных проволок, заключенных в оболочку из полиэтилена высокой плотности, заполненную специальной смазкой. Количество таких прядей в вантах зависит от усилия в ванте.

Важным достоинством вант сформированных из параллельных прядей является возможность замены как отдельных прядей в процессе эксплуатации моста, так и в случае необходимости, целой ванты. Замену ванты производят последовательной заменой всех прядей ее формирующих.