Как устроен вантовый мост?

Как устроен вантовый мост?
    Русский мост В гонке мировых рекордов среди самых грандиозных сооружений Российская Федерация сообщила собственный веское слово. Ванты удерживают пролет длиной 1104 м.
    Красивый мост Красивый мост перенял эстафету Останкинской башни — под арочным пилоном расположилась уникальная смотровая площадка в духе «Седьмого неба».
    А-образный пилон А-образный пилон Русского моста по разработке сооружения сопоставим с небоскребом. Он опирается на скальный грунт множеством долгих свай.
    Русский мост Русский мост — строение, рассчитанное на будущее. Его пропускная свойство до тех пор пока существенно превышает поток транспорта на о. Русский.

Первый мост придумал какой-то неизвестный старый человек, кинувший плоский камень либо ствол дерева через ручей, дабы лишний раз не вступать в холодную воду. Так показалась несложная балочная конструкция, которая и поныне употребляется в том месте, где возможно обойтись пролетом маленькой длины. К примеру, речка узкая.

Либо речка широкая, но небольшая, и по дну ее возможно наставить большое количество опор, дабы пролеты между ними оставались маленькими.

А вот в случае если мост перебрасывается на громадной высоте либо над глубоким проливом, где любая новая опора — это новые и новые затраты инженерные сложности, приходится принимать дополнительные меры. Так как на мостовой пролет действуют в один момент две силы — растяжение снизу и сжатие сверху. У каждого пролета имеется предел прочности, а вдруг эту прочность всегда увеличивать, будет расти и вес балки жесткости, а мост в один раз обрушится под ее тяжестью.

Конструкции, разрешающие перераспределить нагрузку с балки на различные другие приспособления (без дополнительных опор), показались в далеком прошлом и существуют во множестве.

Это смогут быть жестко соединенные с балкой ажурные фермы (так устроено большая часть ЖД мостов в Российской Федерации) либо арка, переносящая нагрузку с центра пролета на боковые опоры. Еще одна гениальная мысль, существующая столетия, — висячие мосты. В том месте главная несущая конструкция выполнена в виде эластичного элемента — троса либо цепи, а балка моста к ней подвешена.

Таковы Крымский мост в Москве либо мост «Золотые Ворота» в Сан-Франциско, да и нет им числа. Самый долгий в мире пролет (1991 м) между двумя опорами удерживает висячий мост Акаси-Кайкё, соединяющий японские острова Хонсю и Авадзи.

Дешевле и устойчивее

Но многие высокие мосты либо мосты со сверхдлинными пролетами выполнены по второй схеме — вантовой. Вантовый мост считается разновидностью висячего, но имеет одно ответственное отличие: эластичной несущей конструкции в том месте нет. Нагрузка на балку передается высоким опорам (пилонам) через совокупность вант — тросов.

Существуют две главные схемы крепления вант к пилону — стиль арфы и стиль веера. В первом случае пучок вант крепится к одной точке, а после этого подобно вееру расходится, дабы соединиться в различных точках с балкой жесткости.

В случае если мост выполнен в стиле арфы — ванты крепятся к различным точкам пилона и идут к балке жесткости фактически параллельно. С позиций устойчивости конструкции «веерный» вариант предпочтительней — так минимизируется опрокидывающий момент, передаваемый на пилон, но в случае если вант через чур много, выводить их из одной точки достаточно сложно с инженерной точки зрения. В этом случае выбирается промежуточный вариант — ближе к вееру, но ванты крепятся на пилоне на маленьком расстоянии друг от друга.

Сейчас Российская Федерация удерживает первенство по длине пролета между опорами вантового моста: Русский мост, перекинутый через пролив Босфор Восточный во Владивостоке, победил основных гигантоманов современности- китайцев. Пролет бывшего рекордсмена — моста Сутун — на 16 м меньше (1088 против 1104 м).

Ванты не так несложны

Ванты, примененные в Русском мосте, варьируются по длине от 135,7 до 579,8 м, и последняя цифра на сегодня кроме этого рекордная. Таковой длины вант для мостов еще не было, и более того, незадолго до строительства моста в экспертном сообществе высказывались сомнения в целесообразности создания таких долгих и тяжелых конструкций. Однако французская компания Freyssinet, которая считается одним из мировых фаворитов производства вант для мостов, отправилась на то, дабы эти конструкции изготовить.

Не обращая внимания на то что создание огромных вантовых мостов в целом представляет собой очень непростую инженерную задачу, в особенности в случае если учесть большие ветровые нагрузки в районах, где суша видится с океаном, конструкция вант есть, пожалуй, самый высокотехнологичным моментом. Ванта Freyssinet-это не несложный железный трос, а сложная, «мультистрендовая» конструкция, складывающаяся из отдельных узких тросов (стрендов).

Стренд формируется из шести гальванизированных проволочек, обвитых около седьмой, центральной. Количество стрендов может варьироваться от единиц до сотен.

К примеру, в вантах, поддерживающих в вертикальном положении одну из телебашен в Испании, насчитывается 205 стрендов. Для Русского моста это число выяснилось скромнее — от 13 до 85. Преимущество мультистрендовой конструкции в том, что при креплении к анкерам балки и пилона жесткости любая «ниточка» раздельно крепится и раздельно натягивается в анкерной конструкции.

И что особенно весьма интересно, отдельный стренд возможно вытащить из ванты и при необходимости заменить. В ванты тросики не соприкасаются между собой: кроме гальванизации любой из них защищен от коррозии дополнительной оплеткой из полиэтилена высокой плотности.

Вдобавок к этому целый пучок стрендов имеет двойную оболочку: внутренний слой сделан из того же тёмного плотного полиэтилена, а внешняя оболочка — из более мягкого, имеющего цвет, определенный дизайном моста. К примеру, оболочка возможно серебристо-железной, создавая иллюзию, словно бы ванты сделаны полностью из металла. На вантах возможно смонтирована декоративная подсветка, и тогда «веер» либо «арфа» моста выглядит особенно зрелищно.

Когда речь идет о конструкции, подверженной действию стихии, начинается аэродинамика. И очевидно, ванты, как и другие элементы моста (либо модели этих элементов) проходят аэродинамические опробования. В следствии аналогичных изучений инженеры Freyssinet придумали наносить на внешнюю оболочку ванты маленькое спиралевидное ребро.

Эта «змейка» отводит дождевую воду, которая при ровной поверхности вольно текла бы на протяжении ванты, увеличивая нагрузку на нее. Помимо этого, ребро вносит завихрения в набегающие потоки воздуха и так снижает негативные моменты дождя и воздействия ветра.

В любом случае многотонные ванты (неспециализированный вес вант для Русского моста образовывает 3700 т) испытывают сильное действие стихии, что приводит к серьёзным вибрациям. Дабы они не передавались балке жесткости (либо фактически мосту), употребляются демпферы, воображающие собой гидравлические цилиндры с поршнями.

Растущие из дна

Второй самый впечатляющий конструктивный элемент вантового моста- это, само собой разумеется, пилоны. Для таких гигантов, как Русский мост, сооружение этих опор сопоставимо по разработке с возведением небоскребов (о чем мы детально писали в мартовском номере «ПМ»).

По крайней мере основание огромного пилона (А-образные пилоны Русского моста имеют высоту 319,6 м) выполняется по подобной разработке: сперва в дне пролива бурились скважины до скального грунта, куда после этого заливался бетон — так получались буронабивные сваи.

Поверх свай кроме этого из бетона формировался ростверк — площадка, к которой уже крепились конструкции самого пилона. Пилон для Русского моста создавался способом самоподъемных опалубок: по окончании того как в опалубке формировался очередной участок пилона, опалубка «уезжала» вверх, дабы надстроить следующий участок. Для облегчения конструкции сходящиеся стойки делались пустотелыми.

Им придавалось переменное сечение, да и толщина цементных стенок варьировалась от 2 до 0,7 м. Между стойками пилонов установили пара перемычек. Нижняя капитальная перемычка из железобетона стала опорой для балки жесткости, другие преднапряженные железные перемычки дополнительно стягивали стойки пилона.

Небесспорные шедевры

Русский мост в силу собственных масштабов относится к неповторимым сооружениям, но среди вантовых мостов меньшего размера видятся другие достаточно уникальные конструкции. К примеру, центральный пролет моста может удерживаться одним пилоном, что возможно заметить на примере Красивого моста в Москве. Тут единственный пилон сделан в форме ажурной арочной конструкции, причем ванты расходятся веером в обе стороны от пилона.

Второй зрелищный пример однопилонной конструкции возможно заметить в Мексике — вантовый мост пересекает реку Санта-Катарина, причем балку жесткости удерживает один наклонный пилон, а ванты от него идут параллельно в виде обычной «арфы».

Виадук Мийо не имеет рекордно долгих пролетов, но удерживает второй рекорд и не только среди вантовых мостов, но и среди мостов по большому счету. Это самое высокое в мире мостовое сооружение. Один из семи пилонов (P2) вздымается над основанием на высоту 343 м, что превышает высоту Эйфелевой башни в Париже.

Такие огромные пилоны пригодились чтобы перебросить автомобильное шоссе через реку Тарн в Южной Франции.

Напоследок стоит подметить, что многие громадные вантовые мосты (и виадук Мийо, и Русский мост, и мост в Мексике) часто были в центре публичной критики за дороговизну. Само собой разумеется, в любой стране плательщики налогов есть в праве на собственное суждение об эффективности траты национальных средств, но все же, в то время, когда политические страсти утихнут, мосты останутся находиться и точно понадобятся будущим поколениям.

Рекордсмены-соперники

Вид громадных вантовых мостов зависит не только от архитектурных идей, но и от рельефа местности, и задач, каковые предстоит делать этим сооружениям. Виадук Мийо призван поднять шоссе высоко над равниной реки, пилоны Русского моста удерживают километровый пролет на проливом Босфор Восточный.

Статья «арфа и Веер» размещена в издании «Популярная механика» (№126, апрель 2013).

Технология строительства вантового моста


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: