Вантовый мост

ВАНТОВЫЕ МОСТЫ

 

     В последние годы находят применение вантовые системы. Они представляют собой неразрезные балки, поддерживаемые наклонными вантами, закрепленными на вершинах вертикальных пилонов опор. Ванты работают только на растяжение, они создают упругие опоры для балки жесткости, что облегчает ее работу. Пилоны работают в основном на сжатие. Пролеты мостов такой системы в настоящее время составляют 50-400 м.

     Большим многообразием схем отличаются вантовые мосты, которыми перекрывают пролеты более 30 м. Среди построенных в разных странах вантовых мостов чаще всего встречаются однопилонные конструкции (рис. 1, а, б). Однако с целью повышения архитектурных достоинств сооружений пилонам придают различные формы. Пилон по фасаду моста может располагаться вертикально или с наклоном. В поперечном направлении пилону придают А- или Л-образную форму (рис.1, в, г). Часто применяют пилоны в виде отдельной стойки с закреплением вант в одной плоскости (см. рис.1, б). В поперечном сечении стойки пилонов имеют коробчатую или трубчатую форму. При этом применение трубчатых пилонов ведет к снижению их металлоемкости по сравнению с коробчатыми на 5-8% за счет большей работоспособности по обеспечению местной устойчивости.

 

 

                    Рис. 1. Схемы вантовых металлических пешеходных мостов

 

     Применение различных способов расположения вант позволяет придать сооружениям неповторимый облик, что имеет важное значение в условиях города.

В простейшем случае балка жесткости вантового моста состоит из двух сварных двутавровых главных балок, объединенных с железобетонной плитой для совместной работы (рис. 2, а). Между балками по длине пролета устанавливают поперечные связи или только горизонтальные распорки, а в местах закрепления вант – сплошные диафрагмы.

 

    

     Рис.2. Поперечные сечения вантовых металлических мостов:  
1 – главная балка; 2 – железобетонная плита; 3 – диафрагма; 4 – распорка; 5 – ортотропная плита с покрытием; 6 – решетчатые связи с шагом 2,4 м; 7 – продольное ребро жесткости сечением 120´8 мм; 8 – поперечная балка сечением 250´8 мм с шагом 2.7 м; 9 – поперечная балка сечением 300´8 мм с выступом для закрепления вант; 10 – вант

 

     Даже при относительно больших для пешеходных мостов пролетах (более 60 м) балка жесткости может иметь высоту, не превышающую 0,5 м. Такая высота может быть обеспечена применением верхней и нижней ортотропных плит, совместно работающих за счет решетчатых поперечных связей (рис. 2, в). Для моста, схема которого приведена на рис. 1, в, высота балки жесткости составляет 0,3 м (рис.2, г). Для крепления вант к балке жесткости в последней предусмотрены повышенной высоты поперечные балки с выступами. Применяемые в вантовых пешеходных мостах коробчатые балки жесткости могут не иметь консольных свесов верхней ортотропной плиты, что типично для мостов и эстакад под автомобильную нагрузку (рис. 2, д).

     При небольшой высоте балок жесткости стенки обычно не требуют постановки ребер жесткости. В примененных на практике сооружениях ортотропные плиты иногда не имели продольных или поперечных ребер жесткости (рис. 2, в)

Конструкция пилонов и балок жесткости висячих мостов мало отличаются от тех же конструкций вантовых мостов.

 

     Проект другого вантового моста по схеме 118,5+51,0+34,5 м с одностоечным железобетонным пилоном осуществлен впервые в практике отечественного мостостроения, разработанный в Ленгипротрансмосте (рис. 3).

Благодаря пропорциональности элементов – металлической балки жесткости пролетного строения, очерченной в профиле по дуге круга R=13 000 м, и легкого одностоечного железобетонного пилона с одноплоскостным симметричным расположением вант типа «арфа» из двух лучей – сооружение хорошо вписывается в панораму окружающей местности.

     Мост предназначен для прокладки двух теплофикационных трубопроводов диаметром 1220 мм и пропуска пешеходной нагрузки.

Опоры железобетонные монолитные с фундаментами на буровых сваях диаметром 1,5 м. Железобетонная стойка пилона имеет прямоугольное сечение размерами: постоянным в направлении поперек моста, равным 170 см и переменным вдоль моста, равным у основания 240 см и в наивысшей точке 170 см. Высота стойки пилона от уровня заделки в тело опоры составляет 47,14 м.

    Пролетное строение цельнометаллическое неразрезное балочной системы со сплошными главными балками постоянной высоты 2480 мм. В поперечном сечении пролетное строение состоит из двух главных балок, размещенных с расстоянием между осями 3000 мм.

     Главные балки объединены поверху ортотропной плитой, состоящей из трех блоков: одного среднего шириной 2480 мм, расположенного между главными балками, и двух консольных шириной по 1690 мм.

     Понизу главные балки пролетного строения объединены в уровне нижних поясов продольными связями и нижними поперечными балками из сварных двутавров, расположенных с шагом 9000 мм. С наружной стороны главных балок в плоскости нижних поперечных балок расположены консоли из сварных двутавров, которые служат опорами для трубопроводов.

     Монтажные соединения горизонтальных и вертикальных листов главных балок и покрывающего листа ортотропной плиты сварные с преимущественным применением автоматической сварки; монтажные соединения продольных ребер жесткости, прикрепление поперечных балок ортотропной плиты к главным балкам, элементов продольных связей и нижних поперечных балок к главным балкам на высокопрочных болтах диаметром 22 мм.

     Дорожное покрытие пешеходного прохода по стальной ортотропной плите выполнено на основе тонкослойного полимербетонного покрытия слоем асфальтобетона толщиной 30 мм.

     Для вант пролетного строения применены канаты из 91 оцинкованной высокопрочной проволоки диаметром 5 мм. Изоляция канатов выполнена из двухслойной обмотки стеклоткани, пропитанной антисептиком и из полуторной обмотки оцинкованной металлической лентой с последующей окраской каната.

Проволоки канатов заделываются в стальные анкерные стаканы, имеющие на конце резьбу для постановки рым-болта, используемого при монтаже канатов вант. Каждая ванта состоит из шести канатов.

     Для прикрепления канатов вант к главным балкам пролетного строения применены специальные анкерные балки-траверсы, которые объединяют главные балки и являются упорами, воспринимающими вертикальные и горизонтальные составляющие усилий от вант.

     В железобетонном пилоне канаты вант закрепляются неподвижно путем передачи усилий с анкеров канатов на специальные металлические закладные конструкции, установленные в теле пилона.

     Главные балки пролетного строения опираются на пилоне (опора № 1) на неподвижные опорные части типа V по типовому проекту инв. № 583, на устоях (опоры № 0 и 3) – на подвижные опорные части типа III по типовому проекту инв. № 583, на опоре № 2, где действуют знакопеременные опорные реакции от анкерного пролета – на специальные подвижные анкерные опорные части в виде мощных звенок с шарнирным креплением их к главным балкам и опоре.

     Металлические конструкции пролетного строения изготовлены из низколегированной конструкционной стали для мостостроения марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713-75, смотровые ходы, перила, карнизы – из стали углеродистой обыкновенного качества марки В Ст3 по ГОСТ 380-71.

                               Рис. 3. Схема моста вантовой системы (размеры в см)

    

     Для канатов вант применена проволока стальная круглая, оцинкованная диаметром 5 мм по ТУ 14-4-188-72, для литых опорных частей применены отливки из конструкционной стали марки 25Л группы III по ГОСТ 977-75.

Проект производства работ и сложных вспомогательных сооружений и устройств разработаны Рижским отделом СКБ Главмостостроя.

Весь комплекс грузовых, бетонных и монтажных работ при сооружении капитальных опор № 1 (до основания стойки пилона), № 2, 3, сборочного стапеля и при монтаже пролетного строения обеспечивался козловым краном К-451, смонтированным по оси моста на правобережной пойме.

     Буровые сваи диаметром 1,5 м под фундаменты капитальных опор сооружали буровым агрегатом Като. Ростверки и тело опор из монолитного железобетона изготовляли в щитовой деревянной опалубке.

Сборочный стапель, предназначавшийся для конвейерно-тыловой сборки пролетного строения, состоял из двух капитальных и четырех временных опор, на которые устанавливали прогоны из двутавра, обстраиваемые деревянным настилом и перильным ограждением. Поверху деревянного настила укладывали нижние накаточные пути для передвижки по ним смонтированной части пролетного строения.

Временные опоры стапеля, которые сооружали на естественном основании, состояли из следующих конструктивных элементов: щебеночной подготовки толщиной 25 см, лежневого основания из шпал, ростверка из двутавра № 55, понтона КС-63, ригеля в виде балочной клетки.

     Длина стапеля 49,13 м принята из условия сборки на нем двух блоков пролетного строения длиной 21 и 24 м и размещения специального толкающего устройства.

Толкающее устройство обеспечивало передачу на пролетное строение необходимого для продольной передвижки горизонтального усилия.

Надвижка смонтированной на стапеле части пролетного строения на длину очередного монтажного блока выполнялась по следующей схеме. В первоначальный момент головка штока домкрата непосредственно закреплялась на опорном фланце траверсы и пролетное строение передвигалось на величину выхода штока домкрата, т.е. на 100 см. После этого головка штока отсоединялась от траверсы и шток вдвигался в цилиндр домкрата в исходное положение.

     В пространство между траверсой и домкратом устанавливали трубчатую вставку длиной 100 см и после прикрепления ее концов к траверсе и головке штока домкрата производили передвижку пролетного строения на следующие 100 см, затем вставка длиной 100 см менялась на вставку длиной 200 см и цикл повторялся снова.

Временные русловые опоры № 1, 2 сооружали на основании из железобетонных свай сечением 35´35 см типа СМЮ-35Т5 по типовому проекту инв. № 946. После погружения сваи срезали под отметку и обстраивали металлическими опорными столиками, на которых монтировали тело опор из элементов МИК-с и ригель в виде двухъярусной балочной клетки из двутавров. На верхних поперечных балках ригеля устанавливали нижние накаточные пути и ограничители бокового смещения пролетного строения при надвижке.

     Перемещение по пакетам нижних накаточных путей осуществляли при помощи нафтленовых прокладок, устанавливаемых между полированными листами пакетов и нижними поясами главных балок пролетного строения. По рельсам накаточных путей пирса перемещение осуществляли на металлических листах, установленных под сборочными деревянными клетками.

     Для обеспечения выборки прогиба и захода переднего конца пролетного строения на накаточные пути опор на конце пролетного строения закрепляли высокопрочными болтами специальное приемное устройство в виде короткой консоли, снабженное выдвигающимися по резьбе грузовыми стойками из круглой стали диаметром 120 мм с шарнирно-закрепленными снизу башмаками. При расположении приемной консоли над накаточными путями опоры надвижку временно останавливали и при помощи винтовых грузовых стоек, под башмаки которых устанавливали нафтленовые прокладки, и гидравлических домкратов конец пролетного строения поднимали до уровня, обеспечивающего заход нижних поясов главных балок на накаточные пути. Далее надвижку с опиранием конца пролетного строения на башмаки приемного устройства продолжали до тех пор, пока нижние пояса главных балок не разместятся над накаточными путями. После освобождения башмаков от нагрузки и передачи опорного давления на главные балки пролетного строения надвижку продолжали обычным порядком.

     Бетонирование стойки пилона после окончания надвижки пролетного строения в высоком уровне выполняли секциями в переставной металлической опалубке краном МСК-10-20, установленным на опору из понтонов КС-63. Первоначально на высоту 6,64 м от основания стойку бетонировали в деревянной щитовой опалубке, верхний конец которой оканчивался поясом из швеллера № 40 от инвентарной металлической переставной опалубки. После достижения бетоном 80% проектной прочности на пояс устанавливали и прикрепляли к нему болтами металлические боковые щиты высотой 2300 мм, а на них – второй верхний пояс высотой 400 мм инвентарной переставной опалубки. По окончании арматурных работ производили бетонирование секции на высоту 2,7 м. После набора прочности бетоном до 75% от проектной цикл работ повторялся.

 

     Необходимо  отметить, что вантовые мосты  в Республике Таджикистан отсутствуют. Однако они являются наиболее  экономичным по сравнению с  другими системами мостов.

 

     Предлагаем, чтобы  проектировать и строить вантовые  мосты в нашей республике. С  другой стороны, например по архитектурной  выразительности они уступают  толькол арочным мостам.

 

 

                   Студент 4-го курса

                   группы 700302-04,

                   факультета «УТС»                                              Сангинов А.С.