Мосты больших пролетов. Проектирование висячих и вантовых мостов: Курс лекций, страница 8

– рациональным использованием материалов, кабели и ванты работают полным сечением и только на растяжение, действующее вдоль оси элемента,

– отсутствием потребности развивать сечения по условиям устойчивости, в растянутых элементах этого не требуется;

– отсутствием ослабления поперечных сечений несущих элементов, приводящее к минимуму концентрации напряжений и позволяющее полностью использовать несущую способность материала;

– облегчением сечения балки жесткости, т.к. кабель с подвесками или ванты можно рассматривать как промежуточные податливые опоры.

Кроме того, в висячих мостах, балка жесткости практически избавлена от работы на собственный вес и воспринимает только временную подвижную нагрузку, вся постоянная нагрузка пролетного строения передается на кабель, а т.к. кабель воспринимает до 80% всей нагрузки – висячую систему можно считать приближающейся к системе наименьшего объема.

3. Возможность использования кабеля или вант для монтажа балки жесткости без использования временных опор (рис. 4.1 … 4.3), т.е. – простота возведения, при этом существенно сокращаются сроки, трудоемкость и стоимость строительства (здесь следует добавить, что при перевозке, несущие элементы висячих и вантовых мостов, свернутые в бухты, представляют собой весьма компактные грузы).

 

Рис. 4.1. Принципиальная схема монтажа балки жесткости вантового моста

(1 – ванты,   2 – блок,   3 – кран)

  

Рис. 4.2. Монтаж балок жесткости мостов через р. Обь у г. Сургута и Tataketa в Японии

Рис. 4.3. Монтаж балки (фермы) жесткости Квебекского моста

4. Надежность в случае повреждения балки жесткости. Если в обычной ферме, выход из строя одного элемента, например нижнего пояса, приведет к разрушению моста, то висячая система может эксплуатироваться при повреждении не одного, а нескольких элементов балки, это связано с тем, что балка жесткости не реагирует на введение шарниров, а ремонтировать ее можно без перерыва движения по мосту;

5. Разнообразие конструктивных форм, очевидные архитектурно-эстетические достоинства, современный вид висячих и вантовых мостов.

4.2. Отрицательные особенности

1. Пониженная жесткость повышенная деформативность по сравнению с мостами других типов.

Малая вертикальная жесткость являющаяся следствием:

– применения высокопрочных материалов с пониженным значением модуля упругости Е     (e = s / Е);

– геометрической изменяемости главных несущих элементов (кабелей) висячих мостов и провисания вант вантовых мостов;

– отсутствия поперечных связей(см. рис. 4.4) и возможности самостоятельных колебаний каждого кабеля или цепи, причем особенно опасны изгибные и изгибно-крутильные колебания, горизонтальные колебания менее опасны;

Рис. 4.4. Деформация под нагрузкой из-за отсутствия поперечных связей

Малая горизонтальная жесткость, являющаяся следствием малой ширины моста при существенной длине пролета (отношение В/L у висячих и вантовых мостов доходит до 0,02 … 0,01, что на порядок меньше аналогичной величины у других мостов, где В/L» 0,1 … 0,2). Балку жесткости можно сравнить с натянутой струной – весьма чувствительной к любым колебаниям.

2. Повышенная чувствительность к динамической и ветровой нагрузке (динамическая и аэродинамическая неустойчивость) вытекает из предыдущего пункта раздела.

3. Значительный расход бетона на сооружение анкерных опор в случае создания распорной висячей или вантовой системы.

4. Малая стойкость против коррозии несущих элементов – проволок небольшого диаметра в канатах и вантах, что вынуждает предусматривать специальные мероприятия для предупреждения коррозии (защиту пластмассовыми пленками, оцинковку, специальные покрытия водоотталкивающими материалами и т. п.).