Файлы по мостам / Королёв А.А. Диплом / Дипломы / Архив / Мосты больших пролетов (Курс лекций)

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Трехпролетные мосты с неразрезными балками жесткости

а) Мосты с подвешиванием к кабелю боковых пролетов, устраивают при соотношении 0,25×L2 < L1 ≤ 0,5× L2 . Принципиальная схема и фотография такого моста показана на рис. 8.13 и 8.14.

Рис. 8.13. Схема моста с подвешенными боковыми пролетами

Рис. 8.14. Трехпролетный висячий мост (Швеция)

б) Мосты с не подвешиванием к кабелю боковых пролетов устраивают при соотношении L1 ≤ 0,25× L2 . Принципиальная схема и фотографии таких мостов показаны на рис. 8.15 и 8.16.

Рис. 8.15. Схема моста с не подвешенными боковыми пролетами

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Рис. 8.16. Трехпролетные висячие мосты (Финляндия)

Сравнивая предложенные выше схемы по соотношению пролетов и способу их закрепления, можно сделать несколько выводов:

1. По соотношению пролетов лучше, если L1 ≤ 0,25× L2 , т.к. при этом кабель в боковых пролетах прямолинеен, деформации его упругие,

следовательно – жесткость системы выше;

2.Боковые пролеты, обычно не подвешивают (если имеется такая возможность),

т.к. при этом конструкция упрощается;

3.Боковые пролеты могут иметь разную длину (хотя обычно по длине они

одинаковы).

Сравнивая предложенные выше схемы по типу балки жесткости (разрезные,

неразрезные), можно сделать несколько выводов:

1. Неразрезность балок позволяет несколько уменьшить ширину

промежуточных опор (т.к. на опоре установлена одна опорная часть);

2.Неразрезность балок позволяет уменьшить число деформационных швов

на пролетном строении (их может быть всего два);

3.Однако кроме этого неразрезность балок практически ничего не дает, а

иногда может ухудшить показатели системы т.к.:

а) Неразрезные балки несколько жестче, поэтому будут брать на себя

бóльшую долю временной нагрузки с кабеля, снижая при этом экономичность системы;

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

б) При больших пролетах относительная жесткость балки уменьшается, поэтому неразрезность не приносит существенного уменьшения прогибов (по сравнению с разрезной

системой), но в то же время увеличиваются температурные и силовые деформации;

в) Неразрезность приносит наибольший (ощутимый) экономический эффект лишь от действия постоянной нагрузки (см. рис. 8.17),

Разница в моментах от постоянной нагрузки - в 5 раз Разница в моментах от временной нагрузки (всего) - в 1,5 раза

Рис. 8.17. Схемы к расчету балок

а балки жесткости от действия постоянных нагрузок разгружены (см. п.8).

8.4. Многопролетные висячие мосты

Рис. 8.18. «Сан-Франциско – Окленд – Бей – Бридж» (Оклендский мост), США, 1930 г.

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Системы многопролетных висячих мостов могут применяться при

пересечении широких водных преград (где необходима большая длина сооружения)

или в случае пересечения больших пространств при слабых грунтах (здесь

необходимо большое количество сложных опор) однако в практике мостостроения,

такие системы применяются крайне редко.

Основной их конструктивной особенностью является то, что несущий кабель пропускается через все пролеты и закрепляется в анкерных опорах.

Ниже на рис. 8.19 представлены варианты схем моста.

а) При равных пролетах (без бокового пролета)

L L L

б) При 0,25× L2 < L1 ≤ 0,5× L2 (с подвешенным боковым пролетом)

в) При L1 ≤ 0,25× L2 (с не подвешенным боковым пролетом)

Рис. 8.19. Схемы многопролетных висячих мостов

К особенностям многопролетных висячих мостов можно отнести:

1. При одинаковых пролетах распор в кабеле от постоянной нагрузки

уравновешен;

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

2. Для этих мостов характерна низкая экономичность, т.к. при увеличении числа пролетов распор в системе уменьшается и следовательно увеличивается изгибающий момент в балке жесткости Мб.ж. = Мох – Н× у;

3.В них применяются (как правило) разрезные балки жесткости;

4.Для таких систем характерна пониженная вертикальная жесткость (см.

случай загружения одного из пролетов на рис. 8.19);

5. При увеличении числа пролетов общая жесткость системы продолжает

снижаться

Многопролетная висячая система один раз статически неопределима (неизвестным является распор – Н), для такой системы по методу сил можно записать δ 11× Х1 + ∆ 1р = 0,

∆ нр – грузовое перемещение в одном пролете; δ нн – перемещения от единичного воздействия по направлению распора во всех пролетах; n – число пролетов.

Для иллюстрации сказанного в п.4 см. пример зарубежных исследований на рис. 8.20;

Рис. 8.20. Пример значения вертикальной жесткости системы

Данное исследование позволяет сделать вывод, что применение

многопролетных висячих мостов без принятия специальных мер повышающих их жесткость практически невозможно.

Одним из первых многопролетных висячих мостов на территории бывшего СССР, является мост через р. Днепр в г. Киеве, мост имеет четыре пролета по 134 м, два крайних пролета по 69 м и разводной пролет. Пролеты отделены друг от друга наклонными пилонами, кабель оперт на вершины пилонов подвижно.

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

8.5. Меры повышения жесткости многопролетных висячих мостов

1. Устройство жестких пилонов способных воспринимать одностороннюю нагрузку и имеющих на вершине неподвижное закрепление кабеля (см. рис. 8.21).

Линия влияния распора Н 1

Рис. 8.21. Проектные проработки моста в Японии

2. Разделение многопролетных мостов на несколько трехпролетных путем устройства промежуточных анкерных опор (см. рис. 8.22 а, б).

Действие постоянных нагрузок на опоре уравновешивается, при действии временных нагрузок – анкерная опора работает на опрокидывание.

а)

б)

Рис. 8.22. а – схема Оклендского моста, б – один из вариантов моста Акаси (Япония)

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Общий вид и разрез промежуточной анкерной опоры, на примере опоры Оклендского моста, показаны на рис. 8.23.

Рис. 8.23. Общий вид и разрез анкерной опоры Оклендского моста

3. Объединение вершин пилонов дополнительным элементом-затяжкой – кабелем жесткости (см. рис.8.24).

Рис. 8.24. Схема кабеля на пилонах

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

Применение конструкций пролетных строений с кабелем жесткости, позволяет достичь некоторой экономии за счет уменьшения расхода материала на

анкерные опоры.

Особенности работы кабеля:

1. Он должен выдерживать распор, вызываемый временной нагрузкой;

2.Он должен быть способен сопротивляться большим перемещениям;

3.Эффективнее всего он работает при загружении одного пролета;

4.Отрицательно на его работе сказываются температурные воздействия,

создающие в кабеле и во всей конструкции дополнительные напряжения;

Для повышения эффективности работы кабеля (увеличения его жесткости,

уменьшения провисания, и устранения температурных деформаций) при установке его предварительно натягивают на величину распора от временной нагрузки. При этом в загруженном пролете он работает как распорка, а в незагруженных, не меняет своего натяжения, следовательно не деформируется.

Если кабель прямолинеен, то деформации его упругие, следовательно,

перемещения вершин пилонов и прогибы загруженного пролета небольшие.

Для поддержания натяжения кабеля жесткости и устранения его упругих деформаций в незагруженных пролетах, возможно устройство подвижного

анкерного противовеса (предложение Н.С. Стрелецкого – т.н. рычаг второго рода) см. рис. 8.25 (при этом расходы на анкерные устройства несколько снижаются).

S кж

Шарнир

Рис. 8.25. Принципиальная схема подвижного противовеса кабеля жесткости

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

8.6. Безраспорные висячие мосты с балкой жесткости

При необходимости избавиться от сооружения дорогостоящих анкерных опор могут быть применены безраспорные висячие системы.

Основная их особенность заключается в том, что такие мосты в отношении опорных реакций подобны неразрезным балкам (см. рис. 8.26).

Рис. 8.26. Схема передачи усилий от кабеля в висячих мостах с неразрезными балками жесткости

а – при L1>0,25× L2 б – при L1<0,25× L2.

Балки жесткости в таких мостах могут быть неразрезными, являясь распоркой,

или консольными, при этом шарниры должны допускать передачу сжимающих усилий (распора) см. рис. 8.27.

Достоинства безраспорных мостов:

1. Отсутствие необходимости в устройстве дорогостоящих анкерных опор

(специальных анкеров для закрепления несущей нити);

2. Эти системы менее чувствительны к температурным воздействиям, в

них не возникает дополнительных температурных усилий;

МОСТЫ БОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ (курс лекций)

3. В этих системах создаются благоприятные условия для применения железобетонных балок жесткости.

Недостатки безраспорных мостов:

1. Необходимость монтажа балки на подмостях (здесь играет роль глубина воды, наличие и мощность ледохода, обеспечение непрерывного судоходства и т.п.), или с

помощью монтажных вант, т.к. балка должна быть смонтирована до подвешивания кабеля – сооружение ее навесным способом затруднено;

Сборка балки навесным способом все же возможна, но только при начальном жестком закреплении боковых пролетов, см. рис. 8.28.

Рис. 8.28 Сборка внавес центрального пролета при жестком прикреплении крайних

2.Более мощные балки жесткости, работающие дополнительно на сжатие;

3.Пониженная, при прочих равных условиях жесткость системы, т.к. точки

закрепления кабеля на концах балки жесткости нельзя считать неподвижными за счет сжатия балки.

Как следствие отмеченных недостатков – ограничение длины пролетов относительно небольшими размерами.

Примеры из практики:

– мост через р. Рейн в Кельне, схема – 91+315+91, мост разрушен во время Второй мировой войны, однако его центральный пролет и на сегодняшний день является рекордным для безраспорных висячих мостов с балками жесткости, см. рис. 8.29;

Рис. 8.29. Схема моста через р. Рейн в г. Кельне

–Крымский мост в Москве, 1938 г., схема – 47,5+168+47,5 м, ширина без тротуаров 26,2 м;

–мост через р. Днепр в Киеве с центральным пролетом 160 м;

–мост через р. Кузнечиху в Архангельске, схема – 62+124+62 м. см. рис. 8.30.