69.Арочные мосты

Основная особенность арочных мостов заключается в том, что, их пролетные строения передают опорам, кроме вертикальных давлений, также горизонтальные усилия - распор. Благодаря распорности арочные пролетные строения всегда требуют меньшей затраты металла (на 15—20%), чем балочные, и имеют большую вертикальную жесткость при действии временной нагрузки.В то же время передача арками распора существенно влияет на условия работы опор. Действие больших горизонтальных усилий требует значительного увеличения ширины опор и соответствующего развития фундаментов, особенно при плохих грунтовых условиях.Объем опор значительно растет также с увеличением их высоты, так как возрастает изгибающий момент, вызванный горизонтальным распором. Поэтому арочные мосты целесообразно применять при достаточно прочных грунтах, залегающих на небольшой глубине, а также небольшой высоте опор от пят арок до подошвы фундамента.По статической схеме арки металлических мостов могут быть: бесшарнирными, двухшарнирными и трехшарнирными.В бесшарнирных арках их пяты жестко сопрягаются с опорами с помощью заделанных в кладку анкерных элементов или путем устройства на каждой пяте двух опорных шарниров (рисунок 3.10, а). Бесшарнирные арки имеют большую жесткость при действии вертикальной нагрузки. Однако в них возникают значительные дополнительные напряжения от изменений температуры, а также просадок и смещений опор. Поэтому металлические мосты с бесшарнирными арками применяют очень редко.Двухшарнирные арки (рисунок 3.10, б) имеют несколько меньшую, чем бесшарнирные, но все-таки вполне достаточную вертикальную жесткость. На двухшарнирные арки меньше влияют изменения температуры, просадки и смещения опор. Они удобнее также и в сборке. Поэтому металлические арочные мосты в большинстве случаев делают с двухшарнирными арками.Трехшарнирные арки (рисунок 3.10, в) статически определимы и в них не возникают дополнительные напряжения ни от изменений температуры, ни от просадок опор. Это дает возможность применять пролетные строения с трехшарнирными арками при менее надежных грунтах. Трехшарнирные арки имеют несколько меньшую вертикальную жесткость и требуют большей затраты металла по сравнению с двухшарнирными арками. В монтажном отношении трехшарнирная система дает возможность сборки установкой готовых полуарок.Арочные мосты при достаточной строительной высоте делают с ездой поверху (см. рисунок 3.10, а, б, в). Если по условиям проектирования продольного профиля мостового перехода строительная высота оказывается недостаточной для устройства моста с ездой поверху, то арки поднимают выше уровня проезда, располагая езду посередине (рисунок 1, г) или даже понизу арок. Для уменьшения горизонтальных воздействий арочных пролетных строений мостов на опоры применяют арки с затяжкой (рисунок 3.10, д), а иногда и неразрезные или консольные системы.

70.Висячие мосты

Висячими называют мосты, в которых главными несущими элементами служат цепи, кабели или ванты из стали высокой прочности, работающие на растяжение.В современных мостах кабели и ванты делают из стальных проволок с пределом прочности до 15000—18000 кГ/см². Для кабелей и вантов применяют преимущественно, крученые проволочные канаты. В мостах особо больших пролетов кабели делают из параллельных проволок.Благодаря высокой прочности материалов, применяемых для основных несущих элементов, висячими мостами перекрывают очень большие пролеты, достигающие 1000—1300 м.Цепь или кабель, а также вантовые фермы закрепляют на вершинах пилонов и удерживают оттяжками, концы которых закрепляют в грунте, кладке устоев или на концах балок жесткости пролетного строения.К цепи, кабелю или узлам вантовых ферм подвешивают конструкцию, несущую проезжую часть моста.Недостаток висячих мостов заключается в меньшей их жесткости по сравнению с другими системами и большей восприимчивости к нарастанию колебаний под действием ритмической нагрузки, например, толпы людей, идущих в ногу.Различают следующие основные виды висячих мостов: а) висячие мосты с кабелем или цепью; б) висячие мосты с балкой жесткости, поддерживаемой вантами; в) висячие мосты с байтовыми фермами.Висячие мосты с кабелем или цепью имеют малую жесткость, так как при движении по мосту временной нагрузки кабель (цепь) меняет свою геометрическую форму в зависимости от величины и расположения этой нагрузки. Возникающие при этом прогибы увеличиваются с возрастанием величины временной нагрузки по сравнению с постоянной.Наиболее неблагоприятные условия возникают при загружении временной нагрузкой половины пролета моста (рисунок 3.11, а). В этом случае кабель (цепь) сильно провисает в загруженном полупролете за счет спрямления и перетяжки кабеля в соседнем полупролете. В результате возникает s-образная форма упругой линии прогиба моста.Для увеличения жесткости висячих мостов с кабелем или цепью их усиливают балками или фермами жесткости, участвующими в работе висячей конструкции и значительно уменьшающими деформативность системы под действием временной нагрузки. Система в виде кабеля или цепи, работающих совместно с балкой жесткости, в статическом отношении представляет комбинированную систему.В современных, висячих мостах высоту балки жесткости назначают равной 1/50 - 1/70 от пролета. В мостах пролетом более 500— 600 м высоту балки жесткости принимают меньшей (1/80 пролета), а в мостах с пролетами 1000 м и более - до 1/120 пролета и даже меньше.

Стрелку кабеля (цепи) висячих мостов, с балкой жесткости принимают 1/8-1/10 пролетаЖесткость висячего моста может быть существенно повышена, если закрепить кабель к балке жесткости в середине пролета (рисунок 3.11, б). В такой системе, примененной в Танкарвильском мосту через р. Сену (Франция), при расположении временной нагрузки на полупролете кабель не может перетягиваться с другой половины пролета, так как этому препятствует закрепление его на балке жесткости.Увеличение жесткости висячего моста и уменьшение изгибающих моментов в балке жесткости может быть также достигнуто применением системы с наклонными подвесками, превращающими ее в своеобразную ферму (рисунок 3.11, в). Подобная система применена в одном из наиболее рациональных по конструкции мосту через р. Северн в Англии. Пролет этого моста, построенного в 1965 г., составляет 987,5 м.При пролетах 100 - 200 м балку жесткости поддерживают вантами в нескольких точках. При этом возможны два характерных способа, расположения вантов. Ванты могут быть закреплены на вершинах пилонов так, что они веерообразно спускаются от них к балке жесткости (рисунок 3.12, а). Это расположение вантов называют радиальным. Второй способ характерен тем, что ванты располагают параллельно друг другу и закрепляют в нескольких точках по высоте пилона (рисунок 3.12, б); эту схему расположения называют системой «арфа». В обоих случаях длинные ванты в боковых пролетах закрепляют над крайними опорами моста.В поперечном сечении мост обычно имеет две плоскости вантов и пилонов (см. рисунок 3.12, а).Система с вантами может быть применена и с одним единственным пилоном по длине моста. Такой пилон иногда делают наклонным (рисунок 3.12, г), уменьшая этим усилие, передаваемое оттяжке