Конструкция вантовых мостов

ТЕМА №7: «Конструкции висячих, вантовых и наплавных мостов »
Занятие № 11 «Конструкции висячих, вантовых и наплавных мостов .»

Преподаватель ДВ УЦПК
Комсомольского подразделения Черепанов А.С.

ИЗУЧИТЬ:
- Конструкцию висячих, вантовых и наплавных мостов;
Сферы применения висячих, вантовых и наплавных мостов

1. Висячие и вантовые мосты; особенности их конструкции, достоинства, недостатки
Применение и характеристика наплавных мостов.
3. Закрепление нового материала
4. Домашнее задание

1 - Ребристое;
2 - Плитное;
3 - Коробчатое

1 – Тротуар
2 – 3 - Коробчатое
3-
4 –
5 - Ряж

Висячий мост -- мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Работа висячих конструкций на растяжение позволяет полностью использовать механические свойства высокопрочных материалов (стальной проволоки, капроновых нитей и др.), а незначительный вес их даёт возможность перекрывать сооружения с наибольшими пролётами. Висячие конструкции сравнительно просты в монтаже, надёжны в эксплуатации, отличаются архитектурной выразительностью.

Висячие мосты находят наиболее удачное применение в случае большой длины моста, невозможности или опасности установки промежуточных опор (например в судоходных местах). Мосты такого типа выглядят очень гармонично

Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам крепят вертикальные тросы или балки, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста. Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух дополнительных пролётов.

Под действием сосредоточенной нагрузки несущая конструкция может изменять свою форму, что уменьшает жёсткость моста. Для избежания прогибов, в современных висячих мостах дорожное полотно усиливают продольными балками или фермами, распределяющими нагрузку.

Основные напряжения в висячем мосте -- это напряжения растяжения в основных тросах и напряжения сжатия в опорах, напряжения в самом пролёте малы. Почти все силы в опорах направлены вертикально вниз и стабилизируются за счёт тросов, поэтому опоры могут быть очень тонкими. Сравнительно простое распределение нагрузок по разным элементам конструкции упрощает расчёт висячих мостов. Под действием собственного веса и веса мостового пролёта тросы провисают и образуют дугу.

Ненагруженный трос, подвешенный между двумя опорами, принимает форму т. н. «цепной линии». Если весом тросов можно пренебречь, а вес пролёта равномерно распределён по длине моста, тросы принимают форму параболы. Если вес троса сравним с весом дорожного полотна, то его форма будет промежуточной между цепной линией и параболой.

Достоинства висячих мостов
· Основной пролёт можно сделать очень длинным при минимальном количестве материала. Поэтому использование такой конструкции очень эффективно при строительстве мостов через широкие ущелья и водные преграды. В современных висячих мостах широко применяют проволочные кабели и канаты из высокопрочной стали, что существенно снижает собственный вес моста.
· Висячие мосты могут быть построены высоко над водой, что обеспечивает прохождение под ними даже высоких судов.

Отсутствует необходимость ставить промежуточные опоры, что даёт большие преимущества, например, в случае горных разломов или рек с сильным течением.Будучи относительно податливыми, висячие мосты могут, без ущерба для целостности конструкции, изгибаться под действием сильного ветра или сейсмических нагрузок, тогда как более жёсткие мосты нужно строить более крепкими и тяжёлыми.

Недостатки висячих мостов
· Из-за недостаточной жёсткости моста может потребоваться перекрытие движения при штормовых погодных условиях.
· Прогибы моста в ответ на сосредоточенную нагрузку делают висячие мосты неприменимыми для железных дорог, так как в этом случае роль сосредоточенной нагрузки будет выполнять локомотив.

Под действием сильного ветра опоры подвергаются действию большого крутящего момента, поэтому для них требуется хороший фундамент, особенно при слабых грунтах.

Вантовый мост считается разновидностью висячего, однако имеет одно важное отличие: гибкой несущей конструкции там нет. Нагрузка на балку передается высоким опорам (пилонам) через систему вант — тросов. Существуют две основные схемы крепления вант к пилону — стиль веера и стиль арфы. В первом случае пучок вант крепится к одной точке, а затем подобно вееру расходится, чтобы соединиться в разных точках с балкой жесткости. Если мост выполнен в стиле арфы — ванты крепятся к разным точкам пилона и идут к балке жесткости практически параллельно.

С точки зрения устойчивости конструкции «веерный» вариант предпочтительней — так минимизируется опрокидывающий момент, передаваемый на пилон, но… если вант слишком много, выводить их из одной точки довольно сложно с инженерной точки зрения. В этом случае выбирается промежуточный вариант — ближе к вееру, но ванты крепятся на пилоне на небольшом расстоянии друг от друга.

Схемы вантовых мостов
Проектирование вантового моста начинается с выбора расчетной схемы.
По количеству пилонов, вантовые мосты делятся на:
Однопилонные
Многопилонные
По геометрической системе опирания вант на пилон, можно выделить наиболее часто используемые:

Система «пучок» - все тросы крепятся в одной точке.

Система «веер» - тросы не имеют общих точек на пилоне, расположены не параллельно.

Схема вантового двупилонного моста с системой крепления вант - «веер».

Система «арфа» - тросы не имеют общих точек, распределены по длине пилона, расположены параллельно.

Все схемы имеют симметричный тип расположения тросов относительно пилона. Это наиболее часто встречаемый тип расположения.

Несимметричность расположения тросов чаще всего наблюдается в вантовых мостах с системой «пучок».

Переходы через глубокие реки со слабыми грунтами оснований и при не­большом судоходстве по реке целесообразно делать в виде наплавных мостов.

Наплавной мост состоит из речной, береговой и переходных частей. Речная часть перекрывает глубокую часть реки, плавает па воде и изменяет свое положение но вертикали вместе с изменением уровня воды. Береговая часть представляет собой эстакады для въезда автомобилей. Ее протяжен­ность и уклоны зависят от рельефа и месте мостового перехода

Переходные части наплавного моста представляют собой качающиеся пролетные строе­ния, соединяющие неподвижные эстакады береговых частей с речной частью при любом уровне воды в реке.

Речная часть или собственно наплавной мост обычно состоит из плавучих опор и опирающихся на них пролетных строений. Чтобы не стеснять живое сечение реки эти опоры развивают вдоль течения, стараются их делать узкими и длинными.

Между собой пла­вучие опоры можно соединять жестко или шарнирно, образуя непрерывную пла­вающую балку.

Наплавные мосты в виде непрерывных -балок устраивают при отсутствии судо­ходства. Если время от времени необходимо пропускать суда, в наплавном мосте устраивают выводное пролетное строение — часть моста, отсоединяемую от остальной его части и отходящую в сторону. В образовавшееся отверстие про­ходят суда.

Достоинства наплавных мостов
Конструкция моста и скорость его по­стройки не зависят от глубины воды и грунтовых условий дна реки. Элементы конструкции просты и монтируются наплаву; они могут быть инвентарными, сборно-разборными. Это позволяет сооружать наплавные мосты в короткие сроки на дорогах с небольшой интенсивностью движения, при строительстве стационарного моста, или стихийных бедствиях.

Недостатки наплавных мостов: сложность возведения на реках с большой ско­ростью течения и блуждающим руслом; их сезонность, необходимость содержать постоянную бригаду, следящую за состоянием моста, обеспечивающую его экс­плуатацию. На большинстве рек наплавные мосты разбирают на период ледоста­ва или отводят в затоны, защищенные от паводков и ледохода.

Наплавные мосты могут быть по статической схеме разрезными, шарнирными или неразрезными и состоять в своей речной части из плавучих опор и про­летных строений.

Наплавные мосты могут быть изготовлены из дерева, металла и железобетона

Металлический наплавной мост монтируют обычно из инвен­тарных элементов многократного применения.

Долговременные наплавные мосты могут быть изготовлены из железобето­на, который особенно целесообразен для плавучих опор. Железобетонные пон­тоны требуют меньше металла, не нуждаются в окраске и меньше обрастают водорослями.

Простейший вид транспортной связи между берегами — паромные пере­правы. Их применяют при небольшой интенсивности движения по дороге, неце­лесообразности устройства постоянного или наплавного моста

Паромная переправа состоит из парома, перемещающегося между бере­гами, причальных устройств (пристаней) для его загрузки и раз­грузки и подъездов к причальным устройствам.

Простейший способ перемещения парома — при помощи каната, идущего поперек, реки и служащего одновременно тяговым и направляющим элементом. Для передвижения парома применяют лебедки. На судоходных реках для про­пуска судов движение парома прерывают, а поперечные канаты ослабляют так, чтобы они опустились на дно водотока.