Мосты больших пролетов. Проектирование висячих и вантовых мостов: Курс лекций, страница 7

Общим для висячих и вантовых мостов является наличие балки или фермы жесткости, пилонов, оттяжек, анкерных опор и подвесок. Отличием их является форма основного несущего элемента: если это криволинейная нить – мост висячий, если прямолинейные ванты – мост вантовый.

Нити и ванты работают только на растяжение и представляют собой гибкие элементы, однако в некоторых случаях ванты могут быть жесткими.

3. Область применения

висячих и вантовых мостов

Висячие и вантовые мосты могут успешно конкурировать с мостами других систем при средних и даже малых пролетах, однако основное свое применение они находят в области больших и очень больших пролетов, начиная с пролетов 400…500 м, они не имеют конкуренции и чаще всего, являются единственно возможными конструкциями

Считается, что с экономической точки зрения висячие мосты под автодорогу выгодны начиная с пролетов величиной 130 … 150 м, висячие мосты под железную дорогу – начиная с пролета 480 … 500 м.

Необходимость устройства пролетов большой и сверхбольшой длины обусловлена:

– большими (широкими) судоходными габаритами;

– большой длиной сооружения;

– большой высотой опор сооружения (40 … 60 м);

– большими глубинами воды;

– сложными грунтовыми условиями    и т.п.

В табл. 3.1, представлены некоторые данные из опыта мостостроения, проиллюстрированы возможности перекрытия пролетов разной длины конструкциями различных систем (см. также рис. 3.1).

Таблица 3.1.

Мировая практика применения мостов различных систем

а)

б)

в)

Рис. 3.1. Мосты различных систем

а – неразрезная ферма моста Astoria, США,   б – арочный мост SydneyHarbor, Австралия,

в – консольный мост FirthofForth, Шотландия

В настоящее время в мире существует не менее 18 мостов с основным пролетом длиной более 1 км. В табл. 3.2, представлены данные из опыта мостостроения, проиллюстрированы возможности перекрытия пролетов разной длины конструкциями висячей и вантовой системы (более подробное описание некоторых сооружений содержится в приложении).

Таблица 3.2.

Мировая практика применения мостов висячей и вантовой системы

На графике рис. 3.2, представлена сравнительная схема мостов различных систем по величине перекрываемого пролета.

Рис. 3.2. Сравнительная схема мостов различных систем

(по величине перекрываемого пролета)

В табл. 3.3 приведены ориентировочные диапазоны пролетов возможных для висячих и вантовых мостов.

Таблица 3.3.

Возможные диапазоны пролетов висячих и вантовых мостов, м

Назначение моста	Железнодорожный	Автодорожный	Пешеходный	Трубопроводный
Висячий	100…1000(1)	500…3000	100…800	100…1500
Вантовый	400…500	100…1500(2)	60…800	100…800

Примечания:

(1). Для увеличения жесткости системы, в висячих мостах под железную дорогу, стараются выполнить условие значительного превышения постоянной нагрузки над временной, как правило, достигается это, лишь при длине пролета свыше 500 м.

(2). В вантовых автодорожных мостах, перекрытие пролетов до 700 м длиной, возможно при устройстве железобетонных балок жесткости, перекрытие пролетов до 1500 м – при устройстве металлических.

4. Особенности висячих и вантовых мостов

4.1. Положительные особенности

1. Возможность перекрытия сверхбольших пролетов (длиной от 500, практически до 2000 м, теоретически до 3500 м).

2. Высокая экономичность, определяющаяся минимальным расходом материалов и стоимостью на 1 м² полезной площади моста (экономия по расходу материалов на пролетное строение в 4 … 5 раз по сравнению с другими системами).

Экономичность висячих и вантовых мостов способствующая уменьшению веса и затрат на их несущие конструкции обусловлена:

– применением в их элементах высокопрочных материалов, которые в четыре - пять раз прочнее (R_{к (проволоки)} = 1000 … 1500 МПа, R_{у (прокатного металла)}=215 … 355 МПа) и только в два – два с половиной раза дороже обычной конструкционной стали;