1.3. Основные элементы пролетных строений, их конструкция и материалы
1.3.1. Кабели и подвески висячих мостов
Кабели висячих мостовмогут быть двух типов:
– из витых канатов заводского изготовления (рис. 1.12);
– из параллельных проволок (рис. 1.13).
Рис.
1.12. Типы витых канатов: а
– витые спиральные канаты одинарной
свивки; б
– витые спиральные канаты двойной
свивки (многопрядные); в
– закрытые канаты; 1
– отдельные проволоки; 2
– пряди; 3
– защитная фасонная проволока;
– диаметр кабеля
Канаты, образующие кабель, могут располагаться (рис. 1.14):
– свободно в одном или в нескольких горизонтальных рядах;
– свободно в нескольких вертикальных рядах;
– в виде сплошного пучка круглой, шестигранной или прямоугольной форм.
Для образования формы кабеля применяются узловые и промежуточные жесткие обжимные хомуты (муфты).
Рис. 1.13. Кабели из параллельных проволок: а – пучок проволок круглой формы; б – пучок проволок шестигранной формы; в – пучок проволок прямоугольной формы; 1 – отдельные проволоки; 2 – обжимные хомуты для образования формы кабеля (узловые и промежуточные)
Рис. 1.14. Кабели из витых канатов: а – при однорядном расположении канатов; б, в – при многорядном расположении канатов; г, д – при пучковом расположении; 1 – отдельные канаты; 2 – обжимные хомуты (муфты); ФК – диаметр каната; ФКБ – диаметр кабеля; аКБ , h КБ – размеры кабеля
Исходным материалом для формирования обоих типов кабеля является высокопрочная стальная проволока d= 2,5…7 мм с пределом прочности 1000…1800 МПа. В процессе производства проволоку подвергают термической и холодной обработке, что придает ей высокие механические свойства. Одновременно на проволоку наносят антикоррозийное покрытие, чаще всего цинковое.
Витые канаты заводского изготовления разделяются на три вида:
витые спиральные канаты одинарной свивки(см. рис. 1.12,а); образуются из проволок, оси которых имеют форму простой спирали, навитой вокруг центральной проволоки. Максимальный диаметр отечественных канатов достигает 27 мм,ЕК(1,5…1,7) 105МПа. Вследствие малого диаметра и невысокой несущей способности (до 450 кН) данные канаты рационально использовать в мостах небольших пролетов;
витые спиральные канаты двойной свивки (многопрядные)(см. рис. 1.12, б); формируются из спиральных канатов небольшого диаметра (прядей). Одна прядь (сердечник) располагается в центре, а остальные по спиральным линиям. Максимальный диаметр достигает 45,5 мм, разрывное усилие 1240 кН, ЕК (1,5…1,7) 105 МПа. Многопрядные канаты отличаются рыхлой структурой, наличием множества пустот (25–42 %). Это способствует проникновению воды и развитию коррозии проволок. Кроме того, для них характерна заметная ползучесть (вытягивание) под постоянной нагрузкой, что приводит к удлинению каната и чрезмерным прогибам пролетных строений. Многопрядные канаты с обязательной предварительной вытяжкой могут быть применены только для элементов пешеходных и трубопроводных мостов с пролетами до 100…200 м, а также для временных сооружений;
закрытые канаты (см. рис. 1.12,в) имеют несколько наружных слоев из фасонных проволокz-образного и клиновидного сечений. Закрытые канаты обладают более плотной структурой, «замок» из фасонных проволок исключает доступ влаги и агрессивных веществ внутрь каната. Гладкая поверхность облегчает их перевозку, монтаж и защиту от коррозии. Максимальный диаметр этих канатов до 70 мм, несущая способность до 4500 кН,ЕК (1,6…1,8) 105 МПа.
Для увеличения модуля упругости ЕКканаты предварительно вытягивают в течение 1,5–2 часов усилием, равным 50…60 % от разрывного. За счет снятия неупругих деформаций и уплотнения прядей величинаEкстабилизируется на уровне(1,75…1,8) 105 МПа.
Полная относительная деформация ползучести канатов составляет:
– для невытянутых канатов 1,5…2 мм на 1 м;
– для вытянутых канатов не более 0,3…0,5 мм на 1 м.
Временное сопротивление разрыву витого каната в целом меньше суммарного временного сопротивления проволок, составляющих канат, на 5…20 %. Удельный вес стальных канатов составляет около 70 кН/м3.
Основные характеристики канатов заводского изготовления приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1