Вантовые мосты с решетчатыми фермами

11. ВАНТОВЫЕ МОСТЫ С РЕШЕТЧАТЫМИ ФЕРМАМИ

При больших и очень больших пролетах монтаж вантово-балочных мостов встречает значительные трудности (в частности, провисают длинные ванты), поэтому висячие конструкции становятся предпочтительнее.

По условиям монтажа и работы основного несущего элемента к висячим мостам близки вантовые мосты с решетчатыми фермами (рис. 11.1). Впервые такая система была предложена Я.А. Асташевским в 1940 г.

Рис. 11.1. Вантовый мост с решетчатыми фермами

В таком сооружении натяжение нижнего пояса обеспечивает запас по растяжению во всех элементах фермы. Иногда, для создания запаса по растяжению, достаточно лишь постоянной нагрузки –     где m – число панелей в пролете, q – интенсивность временной нагрузки при загружении 1/2 пролета, в случае больших панелей этот запас достигается достаточно просто.

Одним из примеров описываемой конструкции является временный рабочий мостовой переход через р. Волгу при строительстве Волжской гидроэлектростанции (рис. 11.2). В его поперечном сечении располагалось 4 фермы и 4 нитки канатной дороги, пропускная способность которой, составляла 20 000 м³ бетона в сутки.

Рис. 11.2. Мост через р. Волгу при строительстве Волгоградской ГЭС

(один из первых в мире мостов большого пролета, имеющий вантовые фермы без балок жесткости)

Положительные особенности решетчатых вантовых ферм:

– являются геометрически неизменяемыми достаточно жесткими конструкциями в случае обеспечения запаса по растяжению;

– расчет этих ферм может вестись без учета деформаций (деформированного состояния);

– даже в случае большой длины пролетов монтаж элементов достаточно прост;

– конструкции присущи высокие аэродинамические характеристики (аэродинамическая устойчивость);

– конструкция монтируется методами навесного монтажа.

Отрицательные особенности решетчатых вантовых ферм:

– фермы статически неопределимы;

– чувствительны к изменению температуры;

– для элементов необходима высокая точность регулирования усилий;

– при больших пролетах конструкции имеют большую панель проезжей части.

Для устранения последнего недостатка возможно устройство балки жесткости что также увеличивает запас конструкции по прочности (см. рис. 11.3 и 11.4).

Рис. 11.3. Вантовый мост с решетчатыми фермами и балкой жесткости

Рис. 11.4. Мост через р. Амударью (на линии газопровода Бухара – Урал)

Гибкий нижний пояс, имеющийся в конструкциях мостов показанных на рисунках 11.3 и 11.4 удобен при монтаже и его натяжении, однако при наличии балки жесткости, гибкого нижнего пояса фермы может не быть (см. рис. 11.5).

Рис. 11.5. Вантовый мост с решетчатыми фермами и балкой жесткости

Основной работой балки жесткости в таких конструкциях является работа на местную нагрузку, поэтому конструкция балки может быть относительно легкой (увеличение жесткости балки в 2 раза повышает жесткость системы в целом, всего на 1 … 3%).

Высоту балки обычно принимают:          или    

Для уменьшения панели решетчатой фермы возможна:

– постановка подвесок, при этом уменьшается постоянная нагрузка, передаваемая на раскосы (один из примеров такого сооружения – пешеходный мост через р. Ангару пролетом 900 м, на Братской ГЭС (см. рис. 11.6));

Рис. 11.6. Схема моста с установленными подвесками

– применение крестовой решетки (двухрешетчатая вантовая ферма), см. рис. 11.7 (одним из примеров может быть мост в Сальвадоре (схема моста 76+158+204+158+76)).

Рис. 11.7. Схема моста с крестовой решеткой

– более крутая постановка раскосов, среди примеров проект моста через р. Волгу в г. Ярославле (рис. 11.8), мосты через р. Северн у г. Бристоля (рис. 11.9 и 7.26) и через р. Хамбер в Великобритании (см. рис. 8.38).

Рис. 11.8. Проект моста через р. Волгу

Рис. 11.9. Схема моста через р. Северн (1966 г)

Сравнивая вантовые мосты с решетчатыми фермами и висячие, следует отметить, что для решетчатых ферм характерны:

– конкурентоспособность по величине пролета и способам монтажа