Сборка вантовых и висячих мостов

Скрипящие и раскачивающиеся, продуваемые и вибрирующие, страшные и грозящие скинуть вниз. Но тем не менее необыкновенно романтические подвесные мосты! Они построены в прошлых веках и почти всегда находятся в красивых и уединенных местах. На них назначаются свидания и снимаются фильмы. А еще там можно сидеть, свесив ножки, и ждать закат.


Хоть термин "подвесной мост" и неправильный - в архитектуре и строительстве используется "висячий", я буду называть их по-привычному.

Мало кому из столичных жителей случалось пройти по настоящему подвесному мосту. Крымский не в счет - слишком уж он монументален. Моим единственным разом был Диснейленд в Париже. И это при том, что только в Подмосковье их больше пятидесяти! Нужно лишь открыть Викимапию, выбрать категорию "висячий/подвесной мост" и проехать 30-50 километров в область. Что я и сделал в субботу, составив рейтинг десяти случайных подвесных мостиков.

1. Подвесной мост через реку Москва в Тучково

Соединяет Тучковский Автотранспортный колледж (ТАТК) и д.Игнатьево.

Уединенность *​**
Вид **
Адреналин ***

Координаты: 55°37"11"N 36°29"21"E

2. Мост у села Каринское

В интернете известен как самый длинный пешеходный подвесной мост в Московской области.

На вид не длиннее остальных, увиденных в тот день. В Википедии как доказательство приводится ссылка на… сайт Афиша.ру, что только подтвердило мои сомнения.

Так рождаются легенды - сначала кто-то пишет свое предположение, его растаскивают по сайтам, о чем уже СМИ, основываясь на многочисленные упоминания в интернете, пишет как об очевидном. В финале - статья в Википедии со ссылкой на достоверный источник - официальное средство массовой информации.

Этот мост - излюбленное место киношников. Здесь снимались "Самоубийцы", "Дети понедельника", "Петербургские тайны" и другие фильмы.

Уединенность ***
Вид ***
Адреналин **
Подъезд - легковым авто, прямо к мосту
Координаты: 55°42"20"N 36°41"19"E

3. Подвесной мостик под Ивановским

Кривой, кособокий и страшный, но такой замечательный!

Утки плавают, рыба плещется, вокруг - никого.

Чтобы добраться до места, вам придется проехать по асфальту, плитам, грунтовой дороге и полю. Но оно того стоит. Главное - не поцарапайте руки о распустившиеся проволочки старых тросов.

Уединенность *****
Вид ***
Адреналин *****
Подъезд - внедорожник, почти к мосту
Координаты: 55°47"34"N 37°6"26"E

4. Подвесной мост через Москву-реку села Васильевское.

Несмотря на то, что мост является "межрайонным" - связывает Одинцовский и Рузский районы, долгое время был в аварийном состоянии. Оказалось, что его нет ни на чьем балансе. В Васильеское не ходит никакой транспорт, там нет почты и аптеки, вся цивилизация находится на другой стороне моста. Каждый день по нему ходят сотни людей, а хозяина нет.

Местные жители вам расскажут историю, как, возвращаясь с кладбища (а откуда же еще, это же страшилки), восемь человек провалились с детьми в реку. Все выжили, в тот год она сильно обмелела. После этого мост отремонтировали своими силами.

В 2002 году здесь сняли несколько сцен для фильма Диверсант, а в начале семидесятых, во время съемок фильма "Эскадрон гусар летучих", пострадала церковь.

Посреди реки у моста есть два маленьких острова с которыми связана интересная история. В 1825-ом году на Полушкинских каменоломнях подготовили 30 барж с мраморным известняком. Груз предназначался для строительства Храма Спасителя на Воробьевых горах. По первому проекту он должен был располагаться именно там. Едва стронувшись с места, две баржи затонули. Легенда говорит о том, что они были намеренно просверлены. Суда сгнили, камни занесло песком и илом и со временем они превратились в островки, которые вы можете увидеть с этого очень интересного подвесного моста.

Факт: домашние собаки боятся ходить по подвесным мостам. Их приходится брать на руки. А вот местные псы разгуливают абсолютно спокойно.

Проехаться по подвесному мосту на велосипеде или мотоцикле, считается особым шиком. Я даже встретил на одном байкерском форуме список мостов.

Уединенность *
Вид *****
Адреналин **
Подъезд - кроссовер, прямо к мосту
Координаты: 55°36"33"N 36°35"19"E

5. Подвесной мост на Марс!

Спроектирован и построен в конце 60-х простым советским мужиком Юрием Соколовым из соседней деревни Марково.

В начале двухтысячных мост слегка обновили и подремонтировали. Соединяет деревни Марс и Марково.

Уединенность ****
Вид ***
Адреналин ***
Подъезд - легковым авто, прямо к мосту
Координаты: 55°36"30"N 36°25"35"E

6. Мостик в Тимошкино.

На фото в центре. К сожалению, разрушен. Подойти к нему по левому берегу Истры нельзя - сплошные коттеджи и забры. По правому можно спуститься, пройдя через поле и лаз в заборе.

Уединенность *****
Вид **
Адреналин *****
Подъезд - только пешком
Координаты: 55°46"21"N 37°7"16"E

7. Подвесной мост через Рузу

Находится в очень красивом месте в санатории "Дорохово".

Мало кто знает, что на его территории есть два моста.

Один - на фотографиях, другой - через овраг, соединяющий корпуса 1-4, с 5-м и 6-м

Уединенность **
Вид ****
Адреналин ***
Подъезд - кроссовер, почти к мосту
Координаты: 55°38"29"N 36°18"16"E

8. Подвесной мост в Ожигово.

Ничем особо не примечателен

Уединенность ***
Вид ***
Адреналин ***
Подъезд - легковым авто, прямо к мосту
Координаты: 55°37"13"N 36°22"7"E

9. Мостик в Кожино

Если повезет, можете послушать колокольный звон церкви неподалеку.

Уединенность ****
Вид **
Адреналин ***
Подъезд - легковым авто прямо к мосту
Координаты: 55°37"10"N 36°14"52"E

10. Мостик проекта "Дом 2"

Ночь, туман, выбывшие участники телепроекта в лучах прожекторов уходят по мосту в неизвестность…
Канатный мост через овраг находится на очень охраняемой территории. Сфотографировать не удалось.
Координаты: 55°49"16"N 37°6"20"E

За день я прошел по восьми подвесным мостам. Чем не рекорд для книги Гиннесса?

НедоСМИ, совместно с сайтом

Висячие мосты, в которых балка жесткости поддержана свободно провисающим канатом (кабелем, цепью) известно очень давно. Но в современном виде эта конструкция впервые появилась в Америке.

В 1801 году в штате Пенсильвания мировой судья Джеймс Финлей (James Finley) построил первый, подвешенный на железных цепях мост, с пролетом 21 м, в 1808 году он получил на свою систему патент, а в 1810 году опубликовал работу «Описание патента цепного моста». До своей кончины в 1828 году Финлей запроектировал еще около 13 мостов, большинство из которых разрушилось. Вторым его мостом в 1807 году был мост с пролетом 39 м. Далее строительство висячих мостов пошло очень быстро, особенно в Америке.

Первые висячие мосты в Европе были построены в России в Петербурге. Фран­цузский инженер П. П. Базен в 1823 г. построил пешеходный мост с пролетом 15.25 м в Екатерингофском парке. Инженер-полковник Г.М. Треттер совместно с инженером-майором В.А. Христиановичем построили 2 цепных моста через Фонтанку. В 1824 году был построен Пантелеймоновский мост с пролетом 43 м и шириной 10.7 м. Стрела цепи = 1/10 пролета.

В поперечном сечении на Пантелеймоновском мосту было размещено пять плоскостей цепей — по две на краях и одна по центру. Мост был разобран в 1907 году.

Стоимость моста составила 161260 руб. В 1826 году был построен Египетский мост с пролетом 54.8 м и шириной 11.7 м, и со стрелой цепей =1/10 пролета. В поперечном сечении было размещено три плоскости цепей. Конструкции обоих мостов были изготовлены на заводе Берда в Петербурге.

Египетский мост обрушился в 1905 году в морозный день под нагрузкой кавалерийского эскадрона и 11 саней, как предполагают, из-за разрушения звена цепи. Английские инженеры в середине 19 века построили в Европе выдающиеся мосты. Так, в 1849 году английским инженером Кларком был построен известный висячий мост в Будапеште с пролетом 209 м.

Мосты под гужевой транспорт через большие реки в это время почти не строились. Но в 1853 году было закончено строительство большого цепного моста через Днепр в Киеве. Мост был длиной 777 м с пролетами по 139 м и отдельным разводным пролетом. Строительство длилось 5 лет. Стоимость составила 2.35 млн. рублей.

Ширина моста 16 м, ширина проезда 10 м. Все стальные конструкции 1600 т были изготовлены в Бирмингеме в Англии, на 16 пароходах доставлены в порт Одессу, и далее на волах перевезены в Киев. Мост был рассчитан на нагрузку 520 кг/м 2 . За проезд по мосту бралась плата: 6 копеек за корову, 9 за коня и 15 за автомобиль. В 1912 году по мосту проложили трамвайную линию.

Мост был построен по проекту английского инженера Чарльза Виньйоля. В 1854 году серебряная модель моста была выставлена в Лондоне и исследователи считают, что эта модель послужила прообразом Бруклинского моста в Нью-Йорке.

В 1920 году войска гетмана Пилсудского взорвали крайний пролет, но после разрыва цепи произошло крушение всего моста. Мост в 1925 году был восстановлен по проекту Е. О. Патона и получил название мост им. Евгении Бош. Мост просуществовал до 1941 года.

Висячий (подвесной) мост Tower Bridge, London

Для увеличения жесткости висячего моста и уменьшения локальных прогибов применялась система, в которой кабели моста образовывалась из жестких плоских ферм. Мост Тауэр в Лондоне через Темзу был построен по проекту инженера Джона Вольфа-Берри (John Wolfe-Barry) и архитектора сера Хорейса Джонса (Sir Horace Jones).

Висячие боковые пролеты размером по 82.3 м поддерживаются плоскими фермами, а центральный разводной пролет моста равен 79 м.

Кабели висячих мостов образовывали из ферм, стальных полос, цепей и, наконец, канатных элементов. Фермы жесткости могли иметь сложную конфигурацию.

Висячий (подвесной) мост Williamsburg Bridge

На рисунке показана гравюра поперечного сечения двухъярусной балочной фермы моста Вильямсбург в Нью-Йорке в ее первоначальном виде в 1903 году. Свой современный вид и конструкцию подвесные мосты приобрели в 20 веке:

  • кабель подвесного моста стал состоять из проволок;
  • подвесками стали канатные элементы;
  • пилоны стали иметь малую изгибную жесткость;
  • балка жесткости стала обладать значительной изгибной и крутильной жесткостью.

Наибольший висячий (подвесной) мост Верецано-Неровз (Verrazano-Narrows Bridge) построенный в Северной Америке. Основной пролет длиной 1298 м. Мост был открыт для движения в 1964 г. Мост проложен в Нью-Йорской гавани, и его 214-метровые пролеты высотой как семидесяти этажный дом.

Четыре троса, каждый три фута в диаметре, стоят больше, чем весь мост Золотые Ворота. Для его строительства необходимо было около 240 тыс. км провода, этого достаточно, чтобы обвести Землю почти восемь раз. Типичное поперечное сечение моста двухъярусная плита, которая обеспечивает 12 полос движения.

Мост назван в честь первого европейца достихшего бухты Нью-Йорка и реки Гудзон. Строительство моста началось в августе 1959 года и через 5 лет, в ноябре 1964 года, было запущено движение по верхнему уровню моста. Движение по нижнему уровню запустили только через 10 лет в 1969 году.

Стоимость строительства составила 320 миллионов долларов.
Мост - двухуровневый, на каждом из уровней находится по шесть полос для движения автотранспорта, по три в каждую сторону. Движение грузового транспорта разрешено только по верхнему уровню

Проезд по мосту в сторону Стэйтен-Айлэнда платный - 13 долларов, обратно в Бруклин проезд бесплатный. В 2008 году, по мосту ежедневно проезжало около 190 000 автомобилей
Высота моста над морем составляет 69,5 метров и эта величина является одним из ограничений при проектировании и строительстве современных круизных судов

Подвесной мост Хамбер (Humber Bridge)

Подвесной мост Хамбер через р. Северн в Англии, завершен в 1981 году.Имеет главный пролет длиной 1411 м и был до 1998 самым длинным подвесным мостом в мире. Этот мост более ажурный, чем Верецано-Неровз, имеет четыре полосы движения.

Нетипичный настил, для которого используют балки коробчатого гексагонального сечения вместо привычных ферм жесткости, и подвешивания на наклонных подвесках уменьшают как вес, так и стоимость моста.

Поперечное сечение Humber Bridge

Пилоны высотой 162,5 м и 41,275 м над уровнем воды смещены от параллели на 34,925 м и учитывают кривизну земли.
Вместе с боковыми пролетами городов тянется на 2,2 км

Подвесной мост с самой длинным пролетным строением для совместного с железнодорожным автомобильным движением. Мост ЦинМа строили в Гонконге в 1992-1997 г.

Его отрыли для движения в апреле 1997 г, за несколько месяцев перед тем, как Гонконг вернули Китаю. Мост построен на дороге в новый аэропорт Chek Lap Кок.

Он имеет центральный пролет длиной 1377 м, боковой 359 м (также висячей системы) и 300-метровую часть — трехпролетная неразрезная балка

Подвесной мост (Tsing Ма bridge)

Центральный пролет поддерживают два кабеля диаметром 1100 мм. Балка жесткости в поперечном сечении имеет размеры 41,0×7,3 м. По конструкции она является комбинированной и сочетает ферму с сплошной коробчатого балкой.

Фундамент и конструкция опор висячего (подвесного) моста

Одна опора построена со стороны острова Цин И, а другая - в 120 метрах от побережья искусственного острова Мавань. Пилоны выше уровня моря на 206 метров. Пилоны (опоры) представляют из себя стойки связанные между собой поперечинами. Опоры (пилоны) запроектированы из высокопрочного бетона по технологии непрерывного бетонирования с применением передвижной опалубки.

Закрепление висячего моста

Силы натяжения в тросах уравновешены большими опорными сооружениями, расположенными с обеих концов моста. Это массивные бетонные конструкции, глубоко заделанные в землю на побережье островов Цин И и Мавань. Общий вес бетона, использованный при создании двух пилонов — примерно 300 000 тонн.

Основные тросы висячего моста

Тросы были сформированы подвесным методом. Процесс протяжки, обеспечивался подачей проволоки с постоянным натяжением и вытягиванием от одной опоры к другой.70 000 проволок, диаметром 5,38 мм каждая были объединены в основной трос диаметром 1,1 метр, проходящий через 500-тонные чугунные салазки наверху каждой опорной башни моста.

Пролетное строение висячего моста

Металлическое пролетное строение было изготовлено в Великобритании и Японии. После доставки произвели укрупнение в монтажные блоки г. Дунгуаньв Китае. Всего было подготовлено 96 монтажных элементов, каждый 18 метров длиной и весом 480 тонн.

Монтажные блоки были доставлены на место монтажа сделанными специально для этого баржами и устанавливались двумя консольными кранами, которые перемещались по мере укрупнения блоков пролетного строения.

Висячий (подвесной) мост Tacoma Narrows Bridge

Частоты крутильных колебаний должны быть больше изгибных. Последнее требование стало определяющим при проектировании больших мостов, особенно после анализа обрушения Такомского моста.

Мост был построен в июле 1940 году по проекту Леона Моиссеева (Leon Moisseiff) в штате Вашингтон. Длина подвесного пролета 853 м. Первоначальная ширина и высота балки составляли 11.9 и 2.4 м, соответственно.

Другими словами балка была очень тонкой и имела малую изгибную жесткость и, что особенно важно малую крутильную жесткость. Как выяснилось впоследствии, частота крутильных колебаний балки была меньше частоты изгибных колебаний, что привело к появлению изгибно-крутильного флаттера (см.главу «Динамические расчеты»).

Разрушение моста произошло всего через четыре месяца после его открытия под действием бокового ветра скоростью 20 м/с в результате колебаний с большой амплитудой и низкой частотой (галопирования). После этого обрушения аэродинамические испытания мостов с подобными центральными пролетами стали обязательными.

Мост был восстановлен с существенным изменением параметров балки только через десять лет (рис.2.31). Новые ширина и высота балки составили 18.3 и 10 м, т.е.высота балки была увеличена в четыре раза..

Висячий мост Tacoma Narrows Bridge 1950

Висячий (подвесной) мост Золотые Ворота в Сан-Франциско

Золотые Ворота в Сан-Франциско в США. Мост стал культовым сооружением для США и Голливуда. Автором моста является Чарльз Элис (Charles Ellis), который разработал принципиальные решения, хотя проектированием руководил Жозеф Страус (Joseph Strauss), который ранее выдвигал идею перекрытия залива при помощи консольно-подвесной системы.

Известный подвесной мост Голден Гейт («Золотые Ворота»), построен в 1937, имел 1281-метровый главный пролет и два крайних размером 343,1 м каждый, общая длина подвесной конструкции составляла 1967 м.

Пилоны в высоту достигали 227,5 м и опоры которых погружены на глубину 30,5 метров Для устранения возможных повреждений моста от землетрясения его фундаменты были погружены в скалу на 7,6 м.

Общая ширина мостового перекрытия составляет 24,7 м и состоит из 18,3-метровой ширины проезжей части и двух ширин тротуаров по 3,2 м. Два канаты подвесного моста, каждый по 91,4 см в диаметре держат конструкцию на высоте 67,1м над уровнем моря

Висячий мост The Golden Gate Bridge, San Francisco

Строительство моста началось в январе 1933 года и уже через четыре с половиной года, 27 мая 1937 года мост был открыт для движения.

Параметры подвесного моста

  • центральный пролет = 1280 м;
  • высота пилонов 227.4 м;
  • высота фермы = 7.6 м;
  • ширина фермы = 27.4 м;
  • кабель диаметром 1 м состоит из 27000 проволок;
  • вес каждого кабеля 7 125 т.

Через 75 лет рядом с первым Фортским мостом был построен второй, но уже висячей системы. Работы были начаты в 1958 году и окончены в 1964. Автодорожный мост был построен по схеме 408 + 1006 + 408 м. Высота фермы жесткости 8.4 м, а ширина 23.8 м.

Висячий мост The Forth Road Bridge 1964

За прошлый век было построено более десятка висячих мостов с пролетами более километра. Во многих из них были воплощены новые и интересные идеи. Очень интересным сооружением является мост в Дании через пролив большой Бельт с пролетом 1624 м, построенный в 1998 году.

Подвесной мост Акаси-Кайкё (akashi kaikyo)

Но рекордсменом является подвесной мост, построенный в 1998 году в Японии. Это мост Акаши с центральным пролетом 1990.8 м.

Висячий мост Акаси-Кайкё (akashi kaikyo)

Мост через пролив Акаши соединяет западную часть города Кобе и острова Авадзи, и лежит на одном из трех маршрутов, соединяющем острова Хонсю и Шикоку. Строительные работы по сооружению фундаментов моста были начаты в 1988 году.

Мост настолько огромен, что обычные при других масштабах элементы становятся очень сложными. На этом мосту видно, как количество переходит в качество.

Мессинский мост (стадия проект)

Планы постройки моста, совмещенного под рельсовый транспорт и автодвижение, который должен связать Сицилию с континентальной Италией и пересечь Мессинский пролив, существуют уже давно. Мост в этом месте действительно нужен, так как ожидаемая интенсивность движения должна составить 50000 автомобилей и 120 поездов в сутки.

Но стоимость такого моста будет огромной. Поэтому экономическая целесообразность его строительства даже при условии платного проезда остается под вопросом, поскольку окупаемость наступит не скоро. Ранее сама идея реализации такого проекта выглядела фантастической, так как мост казался нереализуемым по следующим причинам:

  • ширина зеркала воды в створе моста составляет 3660 м, глубины более 100 м.
  • мост находится в активной сейсмической зоне, с ускорениями, равными 6 м/с 2
  • (измеренными во время катастрофического землетрясения 1908 года)
  • расчетная скорость ветра составляет 216 км / ч (1 раз в 2000 лет)

На рисунке показаны основные инженерные решения из проекта висячего моста, совмещенного под рельсовый транспорт и автодвижение, имеющего центральный пролет 3300 м.

Мост перекрывает практически всю акваторию Мессинского пролива и обеспечивает гарантированный судоходный подмостовой габарит 65 м. Балка жесткости поддержана двумя парами кабелей диаметром 1.2 м и длиной 5300 м. Вес каждого кабеля из четырех составляет 41.6 тыс. т. Кабель состоит из 44352 параллельной проволоки диаметром 5.38 мм. Погонный вес одного кабеля 7.85 т/м.

Усилие в каждом из четырех кабелей от действия собственного веса кабеля равно 68 000 т, а усилие в каждом кабеле от полной постоянной нагрузки — 118 000 т. То есть, кабель несет сам себя на 58%, а балку жесткости только на 42%.

Длина парных подвесок, идущих через каждые 30 м от кабеля к балке, колеблется в пределах от 5 до 300 м. Расстояние между парами кабелей поперек моста равно 52 м. Кабели оперты на седла пилонов, расположенные на высоте 376 м над водой.

Конструкция балки жесткости

В отличие от стандартных решений (ферма или балка с аэродинамическим профилем), конструкция балки жесткости в этом проекте весьма оригинальна и подчинена аэродинамической устойчивости сооружения.

Плита проезда поддержана тремя независимыми балками: двумя балками автопроезда и одной балкой под рельсовый транспорт, профиль которых подчинен аэродинамической устойчивости пролетного строения. Эти отдельно идущие балки объединены поперечными балками шириной 52 м, идущие с шагом 30 м.

Подвесной Мессинский мост поперечник

За поперечные балки осуществляется подвес балки жесткости к кабелю парой подвесок. Покрытие проезда по ортотропным плитам балок автопроезда выполнено толщиной 38 мм на битумной основе. Аварийный проезд между балками выполняется по стальной решетчатой плите.

Такая необычная конструкция балки жесткости пролетного строения позволила проектировщикам решить две проблемы:

  1. Удалось создать широкую, поперечно жесткую и относительно легкую балку. Постоянная погонная нагрузка составляет всего 23 т/м, и включает в себя 2.85 т/м — вес балки под рельсовый транспорт, 0.98 т/м — вес верхнего строения пути, 6.37 т/м — вес каждой из балок автопроезда, 1.99 т/м — вес покрытия и 4.91 т/м — вес поперечных балок.
  2. Удалось создать аэродинамически устойчивую балку пролетного строения, позволяющую обеспечивать устойчивость сооружения при скорости ветра 270 км/ч. Это обеспечено за счет конфигурации балок, свободной циркуляции воздуха через плиту между балками, специальных обтекателей и т.п. Поперечное отклонение середины пролетного строения при скорости ветра 80 км/ч равно всего 2.5 м, что составляет менее 1/1320 пролета, а поворот не более 3%.

В этом проекте важен сам факт того, что инженеры в настоящее время способны создать сооружение таких грандиозных размеров, не применяя революционно новых материалов для кабелей.

Несомненно, самым интересным элементом этого сооружения является легкая и аэродинамически устойчивая балка жесткости. Концепция, положенная в ее конструкцию, заслуживает дальнейшего изучения и развития.

Висячие мосты

Прототипами современных металлических висячих мостов являются известные уже в глубокой древности индусам, американцам и китайцам веревочные. Через ущелье, горный поток или овраг перекидывалось две или несколько толстых веревок, иногда просто лиан; пространство между ними застилалось или закладывалось досками, и мост был готов. Иногда протягивался еще один свободный канат, чтобы служить поручнем. Существенное отличие наших мостов от только что описанных, не говоря о разнице в совершенстве конструкции, заключается в способе прикрепления к канатам или цепям, проходной или прозжей части (полотна). Она не помещается более непосредственно на канатах, а прикрепляется к ним особыми прутьями, благодаря чему полотно может быть вполне горизонтально или иметь лишь желаемую кривизну, не зависящую от кривизны цепей или канатов. Мостовое полотно обыкновенно помещается под цепью, хотя есть несколько примеров с обратным расположением, причем вытянутые подвесные прутья заменяются сжатыми стойками. Висячие фермы (см. это сл.) могут быть сделаны или из металлических полос, соответственно соединенных шарнирами и образующих цепь, или из полос, а также проволок, обращенных в канат. Отсюда разделение В. мостов на цепные и канатные. Цепи или канаты поднимаются от точек, где они закреплены на берегах реки или оврага на высокие опорные быки, устроенные обыкновенно в виде башен, и образуют одну или несколько бухт, смотря по числу промежуточных опор.

Из висячих мостов, построенных вне России , в Европе , заслуживают внимания: мост через Дунай между Пештом и Офеном, м. через Влтаву в Праге , м. через Мур в Граце , цепной мост через Менэйский пролив у Вангора, Гаммисмитский и Гунгерфорский мосты через Темзу , проволочный мост через

В котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (канатов, цепей, тросов и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Висячие мосты часто называют «подвесными », однако в специализированной литературе по и термин «подвесной мост » не используется.

Висячие мосты находят наиболее удачное применение в случае большой длины моста, невозможности или опасности установки промежуточных опор (например в судоходных местах). Мосты такого типа выглядят очень гармонично, одним из наиболее известных и красивых примеров является мост , расположенный на входе в .

Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам крепят вертикальные тросы или балки, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста. Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух дополнительных пролётов.

Под действием сосредоточенной нагрузки несущая конструкция может изменять свою форму, что уменьшает жёсткость моста. Для избежания прогибов в современных висячих мостах дорожное полотно усиливают продольными балками или фермами, распределяющими нагрузку.

Используются также конструкции, в которых дорожное полотно поддерживается системой прямолинейных канатов, закреплённых непосредственно на пилонах. Такие мосты называются вантовыми.

Достоинства висячих мостов

Недостатки висячих мостов

Недостатки висячих мостов

Основные напряжения в висячем мосте - это напряжения растяжения в основных тросах и напряжения сжатия в опорах, напряжения в самом пролёте малы. Почти все силы в опорах направлены вертикально вниз и стабилизируются за счёт тросов, поэтому опоры могут быть очень тонкими. Сравнительно простое распределение нагрузок по разным элементам конструкции упрощает расчёт висячих мостов.

Под действием собственного веса и веса мостового пролёта тросы провисают и образуют дугу, близкую к параболе. Ненагруженный трос, подвешенный между двумя опорами, принимает форму т. н. «цепной линии», которая близка к параболе в почти горизонтальном участке. Если весом тросов можно пренебречь, а вес пролёта равномерно распределён по длине моста, тросы принимают форму параболы. Если вес троса сравним с весом дорожного полотна, то его форма будет промежуточной между цепной линией и параболой.

Исторический очерк

Идея применения гибких растянутых элементов растительного происхождения (лианы, бамбук) для перекрытия рек и ущелий возникла, очевидно, на заре человеческого общества. Имеются в достаточной мере достоверные исторические данные о постройке таких мостов в Древнем Египте, Юго-Восточной Азии, Центральной и Южной Америке.

О висячих мостах инков неоднократно сообщает в своих книгах Сьеса де Леон (1553):

«На каждом берегу реки установлено по два крупных могучих камня, добытые целиком с очень глубокими и крепкими основаниями, для наведения моста, сделанного из сплетенных в канат ветвей, наподобие веревок с помощью которых через колесо на водокачках добывают воду. И они настолько крепкие, что по ним могут пройти спущенные с поводов лошади, как если бы они шли по мосту Алькантары или Кордовы. Когда я переходил через него, он был в длину 166 футов.»

Путь Сьесы пролегал по дороге Инков (длиной 3000 км от Куско до Кито), где он встретил почти нетронутыми, и как будто вытянутыми в одну линию, архитектурные монументы и висячие мосты, техника натягивания которых опережала современную тогда инженерную мысль на несколько веков.

Переход от примитивных конструкций висячих мостов к современным системам относится к XVII-XVIII вв. и связан с именами испанца Веррантиуса, француза Пойе и англичанина Джеймса Финли. Последний получил на свою висячую систему патент в 1801 году.

Первые висячие мосты, оказавшиеся способными соответствовать современным требованиям, были построены в Северной Америке в конце XVIII столетия. Первый висячий мост был построен Джеймсом Финли в Пенсильвании в 1796 г. В начале XIX века в этом штате существовало уже довольно много таких мостов. Самым крупным из них был мост через реку Скулкил (Schuylkill) близ Филадельфии. Британские инженеры последовали примеру американцев, в результате чего на протяжении первой четверти XIX века было построено много таких мостов и в Англии. Крупнейший из них - мост через Менай, соединяющий берег Уэльса с островом Англси, со средним пролётом 165 м был спроектирован и построен Томасом Тельфордом. Строительство велось с 1822 по 1826 гг.

В XX веке было построено большое количество висячих мостов, основные достижения технологии их строительства таковы.

Строительство вантовых мостов

Впоследние годы в России было построено несколько вантовых металлических мостов: через р. Неву в г. Санкт-Петербургепо проекту Гипростроймоста с пролетом 382 м, через р. Обь в г. Сургуте, с однопилонной схемой с пролетом 408 м, в г. Москве в районе Серебряного Бора

соригинальным пилоном арочного типа. Закончено строительство моста черезпроливБосфорВосточныйвг. Владивостокеспролетом1104 м.

Выдающиеся мосты вантовой системы построены во Франции и других странах Западной Европы, а также в Юго–ВосточнойАзии (Китай, Вьетнам, Малайзия).

Вантовые мосты были разработаны и внедрены около 50 лет назад в ФРГ. По своей статической работе они представляют собой неразрезные балки, усиленные вантами. Вантовые системы аэродинамически более устойчивы, чем висячие. Общие деформации пролетного вантового строения происходят с участием продольных деформаций вант, в то время как в висячих мостах деформации происходят за счет изменения формы кабеля. Таким образом, при колебаниях висячих мостов диссипация энергии колебаний значительно меньше, чем в вантовых мостах, и их аэродинамическая устойчивость значительно ниже. Кроме этого, ванты из набора отдельных канатов более технологичны, чем кабели висячих мостов.

Для вантовых ферм применяют:

Витые канаты из оцинкованной проволоки;

Канаты из параллельных проволок (они имеют стабильные модули деформации);

Ванты конструкции фирмы Фрейсине из семипроволочных ка-

Витые канаты возможно применять при малых пролетах вантовых мостов 100…400 м из-занизкого модуля деформации (до

1,2×106 кгс/см2).

Ванты из параллельных проволок применяли в СССР, в частности при строительстве моста через р. Днепр в г. Киеве. Достоинством таких вант является высокий и стабильный модуль деформаций.

Ванты из канатов системы фирмы «Фрейссине» нашли преимущественное применение во многих странах мира (рис. 9.2), по этой технологии построены сотни мостов. Конструкция вант (рис. 9.2, б) формируется из «монострендов» (рис. 9.2, в), в состав которых входит семипроволочный канат из оцинкованной проволоки с двойной антикоррозийной защитной оболочкой. «Моностренды» поставляют с завода на строительную площадку в полностью готовом виде. На концах вант располагается анкерно-опорнаяконструкция, в которой канаты анкеруют с помощью конусных анкеров. Концевые участки канатов располагают в защитном коробе, заполненномантикоррозийнымсоставом(рис. 9.2, а).

Расчетный срок службы вант составляет 100 лет, однако, по мнению строителей, ванты могут прослужить и 500 лет.

Балки жесткости вантовых мостов по материалу могут быть стальными, сталежелезобетонными и железобетонные (рис. 9.3).

Стальные балки жесткости (рис. 5.3, а,б) имеют преимущества по весу для больших пролетов. Однако при плохо обтекаемой аэродинамической форме может возникнуть аэроупругая неустойчивость под действием ветра. Поэтому для больших пролетов стальным балкам жесткости необходимо придавать хорошо обтекаемую форму (см. рис. 9.3, б). Они имеют легкую несущую проезжую часть из сварных ортотропных (ортогональноанизотропных) плит. Верхний (покрывающий) лист толщиной не менее 12...14 мм, продольные ребра простейшего плоского типа, приваренные с шагом поперек пролета 300...400 мм. Продольные ребра имеют пролет 2...5 м. Основным достоинством плоских продольных ребер является простота заводского изготовления и монтажных стыков. Закрытые ребра лучше работают на сжатие, однако они значительно сложнее в изготовленииимонтаже, априэксплуатациинемогутбытьпокрашеныизнутри.

Поперечные ребра, служащие опорами для продольных, имеют, как правило, двутавровое сечение, в котором верхним поясом служит покрывающий лист ортотропной плиты.

Поставляемые заводами плиты могут иметь продольное и поперечное членение, которое предпочтительнее по объему монтажных соединений.

Лист настила монтируют на стыковой сварке. Большие длины швов и их нижнее положение позволяют широко применять автоматическую сварку под слоем флюса. При толщинах листа 12 мм и более применяется V-образнаяразделка листа.

Первый этап сварки иногда выполняют вручную по меднофлюсовой подкладке, что дает возможность выполнения последующих проходок автоматом.

Для стыкования ребер из-замалой их протяженности невозможно применение автоматической сварки, поэтому используют стыки на высокопрочных болтах. При замкнутых ребрах применение болтовых соединений невозможно и монтажные стыки делают сварными с помощью ручной сварки, которая не поддается дефектоскопии.

Основные схемы сборки вантовых пролетных строений со стальными балками жесткости:

Схема 1. Навесная сборка с минимальным количеством временных опор (рис. 9.4, г).

Схема 2 . Продольная надвижка балок жесткости с аванбеком и шпренгелем (рис. 9.4, а, в).

Схема 3. Сборка на временных опорах (см. рис. 9.4, г).

При железобетонных балках жесткости в вантовых мостах снижается динамическая составляющая от действия ветра и под-

вижной нагрузки. Предварительно напряженные балки жесткости применяют при пролетах до 400…500 м во многих странах, например, во Вьетнаме. При больших пролетах применение железобетона в балках жесткости становится нецелесообразным.

Наиболее часто железобетонную балку жесткости вантовых мостов возводят методом навесного бетонирования (рис. 9.4, б).

9.3. Монтаж висячих мостов

Интенсивное строительство висячих мостов началось с 1860 г. в США, где для кабелей начали применять высокопрочную проволоку, а известный инженер Д, Роблинг (John Roebling) изобрел метод прядения кабеля (Aerial-Spinningmethod).

Впоследние десятилетия в области строительства висячих мостов в мировом мостостроении достигнуты большие успехи. В частности, построен мост Акаши в Японии (Akashi-KaikyoBridge), который соединяет острова Хонсю и Сикоку. Главный пролет моста 1991 м, полная длина моста 3911 м. В Китае построен висячий мост через р. Янцзы с пролетом 1500 м, а также через пролив в г. Гонконге.

ВРоссии висячие мосты строят неоправданно мало. Уже существующие возводились либо из архитектурных соображений, либо под пешеходное движение (Крымский мост в г. Москве по проекту профессора К.К. Якобсона, пешеходный мост через р. Десну в г. Брянске по проекту Г.М. Яновского и др.).

Недостатком висячих мостов является их значительная гибкость и аэродинамическая неустойчивость. За время, которое прошло после катастрофы в 1940 г. Такомского моста, в США проводились значительные исследования моделей в аэродинамических трубах, по результатам которых были разработаны рациональные аэродинамически устойчивые геометрические формы поперечных сечений балок жесткости, повышена жесткостьконструкцийпролетныхстроенийнакручение(рис. 9.5).

Схемы висячих мостов по фасадам могут быть:

1) однопролетными с прямыми оттяжками, заделанными в анкерных опорах или в скале;

2) трехпролетными с крайними пролетами, подвешенными к кабелю;

3) многопролетными.

Висячие мосты из-запониженной жесткости строят преимущественно под автомобильную или только под пешеходную нагрузку. Если вантовые мосты могут иметь железобетонные балки жесткости, то висячие мосты строят только со стальными балками жесткости.

Рис. 9.4. Схемы возведения вантовых систем: а - метод продольной надвижки

Балки жесткости могут иметь поперечное сечение:

1)из двух главных балок, по которым устроена ортотропная плита для пролетов до 100 м;

2)из двух главных ферм с ортотропной верхней плитой с мощными продольными верхними и нижними связями, поперечными связями (рис. 9.5, а);

3)коробчатую балку жесткости хорошо обтекаемой формы

(рис. 9.5, б).

Пилоны висячих мостов по конструкции аналогичны пилонам вантовых и могут быть стальными или железобетонными. Кабели закрепляют в массивных анкерных массивных опорах, которые воспринимают сдвигающие и отрывающие вертикально направленные вверх силы.

Кабели монтируют «методом прядения» из параллельных оцинкованных проволок диаметром 5…7 мм, защищенных оцинковкой. Кабели висячих мостов малых пролетов до 100 м (мост через р. Десну в г. Брянске) сформированы из витых канатов заводского изготовления из оцинкованныхпроволок, которыеимеютменьшийобщиймодульдеформации.

В последние годы кабели монтируют из заготовленных на заводах пучков из параллельных проволок (Prefabricated Parallel Wire Strand method).

Кабели висячих мостов больших пролетов защищают от коррозии обмоткой оцинкованной проволокой с последующей окраской; в последнее время применяются полиэтиленовые рубашки.

Вскрытие кабеля Бруклинского моста в г. Нью-Йоркепоказало идеальное их состояние после более, чем столетней эксплуатации (незначительнаякоррозияобнаружена лишьвместахрасположенияподвесок).

Последовательность строительства

При строительстве внеклассных висячих мостов в подготовительный период проводят комплексные изыскания и исследования, разрабатывают проект моста. Конструкция висячего моста обладает значительной гибкостью и поэтому обязательным этапом стало проведение исследований моделей в аэродинамических трубах. Для уникальных мостов строят специальные трубы «пограничного слоя», в рабочей части которых воспроизводят особенности ландшафта и режима местных ветров. Главным результатом аэродинамических исследований является разработка геометрической формы балки жесткости (см. рис. 9.5).

Строительство висячего моста проводится по стадиям:

1)возведение анкерных (береговых) опор;

2)возведение фундаментов под пилоны и монтаж пилонов;

3)монтаж временных висячих подмостей для проведения монтажных работ по возведению несущего кабеля из параллельных проволок;

4)монтаж балки жесткости и подвесок.

Сложность монтажных работ заключается в необходимости перекрытия больших пролетов с расположением конструкций на

очень большой высоте, с пониженной жесткостью конструкций, необходимостью проведения искусственного регулирования в процессе монтажа (подтяжки подвесок).

Анкерные опоры воспринимают значительные сдвигающие и отрывающие усилия. Они имеют массивную конструкцию и должны быть надежно заделаны в грунт. В их конструкции в специальных доступных для осмотра камерах располагают специальные анкерные устройства для несущих кабелей моста. В этих камерах для уникальных мостов предусмотрены помещения, где расположены приборы для проведения мониторинга состояния конструкций в процессе эксплуатации и фиксации амплитуд колебаний сооружения.

В зависимости от геологического строения фундаменты анкер-

ных опор могут быть свайными на забивных сваях , на буровых сваях , на опускных колодцах или в виде замкнутой стены в грунте .

Глубина заложения подошвы фундаментов доходит при неблагоприятных геологических условиях до 60 м. При значительном обводнении грунтов применяется глубинное замораживание.

Фундаменты под пилоны могут иметь конструкцию аналогичную анкерным опорам. При большой глубине за рубежом используют опускные колодцы, подаваемые к месту опускания на плаву. Они могут иметь круглое или прямоугольное сечение, снизу имеются ножи. Тело кессона имеет двойные стенки, которые объединены сквозными связями. Кессоны изготавливают вблизи от строительной площадки, транспортируют на место опускания, закрепляют с помощью якорей. Далее проводится опускание колодца и подводное бетонирование внутренней полости. После укладки подводного бетона (underwater concrete) бетонируется верхняя плита. Так, кессон моста Akashi в Японии имеет диаметр 80 м и заложен на глубину 60 м. При бетонировании используют специальные бетонные заводы, расположенные на баржах. При бетонировании подводным способом применяют бетонолитные трубы, которыми подают бетон в отдельные отсеки между двойными стенками. Внутреннее ядро бетонируют на полное сечение с подачей смеси одновременно через большое количество бетонолитных труб. Используют цемент с низкой экзотермией. Бетонирование проводится непрерывно со скоростью 5 см/ч. Для верхней покрывающей плиты в сложных условиях (мосты через морские проливы) используют фибробетон и полимерные добавки

для исключения карбонизации. Верхняя поверхность плиты покрывается также полимерным материалом против карбонизации.

Монтаж пилонов. Основными трудностями монтажа являются:

Обеспечение точности изготовления и монтажа;

Колебания конструкции под действием ветра;

Необходимость обеспечения безопасности и скорости монтажа.

Впроцессе сборки необходимо обеспечивать точность по длине элементов ±1 мм, перпендикулярность 1/10000. Подавление колебаний осуществляют с помощь специальных гасителей, проводя предварительные испытания в аэродинамической трубе.

Для висячих мостов малых пролетов сборку пилонов можно провести в горизонтальном положении, а затем поднять конструкцию в проектное положение поворотом.

Монтаж кабелей. Существуют два метода монтажа кабелей из параллельных проволок висячих мостов больших пролетов:

Метод «прядения» кабеля из отдельных проволок (AerialSpinning method);

Метод монтажа из предварительно заготовленных канатов из па-

раллельных проволок (Prefabricated Parallel Wire Strand method).

Прядение кабелей имеет 150-летнююисторию и заключается в протяжке проволок с помощью специального прядильного колеса. Для прядения вначале устраивают рабочие подмости на вспомогательных канатах, подвешиваемых на пилонах. Эти подмости располагают по очертанию несущих кабелей, но несколько ниже их. Затем вдоль оси каждого кабеля подвешивают бесконечный канат для перемещения прядильных колес (рис. 9.6).

На анкерных опорах располагают бухты с проволокой. Между анкерными башмаками кабеля на устоях протягивают направляющую проволоку, регулируют ее длину и положение в пролетах. По ней уже без регулировки укладываются все последующие проволоки. Затем работы проводят по стадиям:

1.Конец проволоки с барабана обводят вокруг прядильного колеса и закрепляют конец на устое (эта операция одновременно проводится на обоих берегах).

2.Бесконечный канат тянет навстречу друг другу по две или более проволоки.

3.Когда прядильные колеса доходят до устоев, канат останавливают, проволоку снимают с колес и надевают на анкерный башмак.

4.Циклы прядения продолжают до момента, когда будет уложено расчетное количество проволок для образования пряди. Все смонтированные проволоки подтягивают и выравнивают с направляющей проволокой.

5.Все пряди объединяют в один кабель с помощью специального кольцевого пресса.

Метод монтажа из заранее приготовленных прядей более эффективен. При этом используется проволока оцинкованная с пределом прочности 1800 Н/мм2.

Монтаж балок жесткости осуществляют по схеме, зависящей от конструкции моста, пролета, режима реки и других факторов. В первую очередь монтируют подвески. Для пролетов до 100 м и небольшой глубине воды балку жесткости собирают на сплошных подмостях или временных опорах. При больших пролетах применяют навесную сборку.

При навесной сборке порядок монтажа балки жесткости выбирают таким, при котором деформации несущих кабелей по мере возрастания нагрузки в течение всей сборки будут иметь наименьшую величину. С этой целью сборку ведут от середины к концам пролета или с концов к середине.

Для больших пролетов балку жесткости целесообразно монтировать крупными блоками с подачей их на плаву. В мировой практике мостостроения стала популярной схема навесного монтажа, впервые примененная для Севернского висячего моста в Великобритании. Балка жесткости хорошо обтекаемой формы (рис. 9.5, б) сварной ортотропной конструкции разделяется на отдельные блоки длиной около 20 м.

На первой стадии на сборочной площадке на берегу из плоских элементовосуществляютукрупнительнуюсбокублоковбалкижесткости.

На второй стадии блоки балки жесткости герметизируют специальными заглушками в диафрагмах и подают к месту монтажа с помощью буксиров.

На третьей стадии методом навесной сборки специальными подъемниками блоки устанавливают в проектное положение.

Этот метод был использован при строительстве висячего моста через р. Иртыш в Казахстане с главным пролетом 750 м. Работы по строительству были выполнены японской фирмой в1998-2000гг.

Список литературы