Вантовый железобетонный мост через Гавань

Конструкция моста через Гавань

Вантовый мост через гавань р. Днепра в Киеве имеет длину 474,9 м, в том числе левобережная эстакада —82,3 м, речная часть — 275,7 м и правобережная эстакада— 116,3 м.

Эстакады моста имеют одинаковую конструкцию и приняты с типовыми железобетонными предварительно напряженными балочными пролетными строениями и рамными железобетонными опорами. Расстояние между осями опор около 16 м. Речная часть перекрыта трехпролетной неразрезной вантовой фермой по схеме 65,85 + 144,0 + 65,85 м. Опоры речной части и пилоны — монолитные железобетонные в виде массивных рам

схема и поперечник вантового моста через Гавань - stroyone.com

Мост предназначен для городского транспорта и периодического пропуска потоков пешеходов в начале и конце смен с промышленных предприятий, расположенных на левом берегу гавани. Габарит проезда 7 м, ширина тротуаров по 1,5 м.

Вантовый железобетонный мост через гавань - stroyone.com

Опоры моста

Опоры были приняты однотипными. Вантовое железобетонное пролетное строение русловой части принято симметричным — с двумя пилонами и радиальным расположением вантов, т. е. ванты собраны на пилоне в пучок и расходятся косыми лучами к узламкрепления их к главным балкам.

Ванты моста

Ванты изготовлены из пучков стальных канатов закрытого типа диаметром 72 и 55 мм, по четыре каната в пучке для крайних и средних вантов и по два каната для вантов у пилонов. Закрепление всех вантов на пилоне жесткое. Пилоны железобетонные высотой около 42 м, расчетная высота их над осью балки жесткости 27 м.

Сечение моста

В поперечном сечении пролетное строение имеет две главные балки П — образного сечения с расстоянием между осями 9600 мм. Проезжая часть составлена из Т-образных блоков, опирающихся на сплошные полки на вертикальных стенках главных балок.

Главные балки моста

П-образная форма главных балок оказалась наиболее удобной для размещения внутри сечения устройств крепления канатов. Проезжая часть конструктивно вовлечена в совместную работу с главными балками как при работе их на изгиб, так и на восприятие нормальных сил от распора вантов.

Главные балки и проезжая часть объединены на монтаже омоноличиванием шва между торцовыми диафрагмами поперечных балок и вертикальными стенками главных балок. Стыкуемые поверхности имеют выступы, образующие при твердении бетона омоноличивания сплошную линию шпонок.

Крутящие моменты от эксцентричного опирання поперечных балок на главные, а также от кручения пролетного строения при несимметричном относительно продольной оси загружении его воспринимаются закладными частями на верхней и нижней гра­нях ребра поперечных блоков и соот­ветствующими закладными элементами главных балок. Закладные части свариваются между собой на монтаже.

Тавровые блоки проезжей части объединены омоноличиванием шва между свесами плит.
Поперечные тавровые блоки проезжей части соединены по оси моста продольным ребром с монтажны ми стыками в шве тавровых свесов плиты.

Назначение продольных ребер — упругое распределение нагрузки в продольном направлении и вовлечение в совместную работу с загруженным поперечным блоком соседних блоков. Стальные канаты вантов крепили к главным балкам с помощью стальных хомутов из низколегированной стали, охватывающих мощные грушевидные распорки между стенками П-образного сечения.

Армирование главных балок

Армирование главных балок в основном определилось конструктивными соображениям и так как балки, будучи обжаты распором вантов, работают как предварительно напряженные.
Расчетное армирование требовалось только для крайних, мало обжатых участков, и для средней панели, работающей на изгиб без продольного сжимающего усилия.

Арматуру сваривали в плоские арматурные каркасы. Стыки сборных блоков монтировали сваркой выпусков арматуры и замоноличиванием промежутков. Пролетное строение пропущ ено между стойками пилонов и опирается на горизонтальную распорку. Пилоны армированы жестким и самонесущими каркасами, сваренными из прокатного металла.

Особого внимания заслуживают сварные опорные части канатов на пилонах. Взамен конструкций из стального литья, для обработки которых требуется применение специального оборудования, приняты опорные части, сваренные из толстых листов.

Обычно устраиваемые желоба для укладки канатов со шлифованными повеохностями заменены прокладками из деформируемого алюминиевого сплава типа АД-1, гарантирующ ими плотное опирание канатов и равномерную передачу усилий по всей поверхности контакта. Такие опорные части просты в изготовлении.

Радиус опорной поверхности принят таким, чтобы удельное поперечное обжатие канатов не снижало их выносливости при работе на пульсирующую нагрузку. В опорных частях висячих мостов старой конструкции это не учитывалось. Канаты вантов нижнего яруса были на пилоне разрезаны, а их концы закреплены с помощью анкерных стаканов.

Остальные канаты закреплены за счет трения, усиленного дополнительным обжатием накладками с высокопрочными болтами. Так как удельное поперечное обжатие канатов ограничивается, было принято конструктивное решение, при котором количество поверхностей трения и, соответственно, силы трения были увеличены в четыре раза.

Это достигнуто введением прокладок из тонких стальных листов, закрепленных на станине.
Вантовые мосты органически наиболее приспособлены для навесной сборки, поэтому их следует монтировать только таким прогрессивным и экономичным способом.

Монтаж пролетных строений

Мост через гавань р. Днепра в Киеве монтировали на подмостях, так как при сооружении первого экспериментального железобетонного моста такой системы подлежали изучению отдельные вопросы по совместной работе бетона и стальных канатов. Кроме того, принятый способ монтажа определился другим и причинами организационного характера.

В практике строительства не исключены случаи, когда по местным условиям целесообразна сборка вантовых пролетных строений на временных промежуточных опорах. Поэтому технология сборки моста в Киеве может рассматриваться как пример такого решения.

Временные опоры из инвентарных металлических конструкций Мостотреста сооружали в местах монтажных стыков балки жесткости у узлов крепления вантов примерно через 20 м. Для прохода судов на время сборки пролетного строения судоходные пролеты перекрыты металлическими сварными балками.

Монолитные железобетонные пилоны высотой 27 м армированы жестким и самонесущими каркасами. Их возводили в два этапа. Нижнюю часть каркаса, включая среднюю распорку, монтировали плавучим краном грузоподъемностью 40 т со стрелой длиной 23 м.

Кран был использован также для установки опалубки и бетонирования. Верхняя часть каркаса была см онтирована на подмостях в горизонтальном положении вместе с дополнительной гибкой арматурой. Сборная конструкция общ ей массой 38 т, размерами в плане 2 4 X 1 3 м, была установлена в проектное положение поворотом вокруг монтажных шарниров с помощью шеф-мачты, смонтированной на забетонированной части пилона, и двух 5-тонных ручных лебедок с 6-ниточным полиспастом.

Пролетное строение собирали одновременно с двух берегов. Сборные блоки подавали с правого берега портальным краном, установленным у начала вантового пролетного строения.
Консольно-шлюзовым краном грузоподъемностью 2 X 20 т балки устанавливались в проектное положение.

Левобережный участок монтировали плавучим краном грузоподъемностью 40 т, который снимал сборные блоки с трейлеров и буксировал к месту укладки.
Выпуски продольной арматуры сборных блоков главных балок стыковали на монтаже ванным способом.

Усилия в главных балках для создания оптимальной эпюры расчетных изгибающих моментов регулировали по специальной технологии с учетом особенностей работы вантового моста с железобетонной балкой жесткости.

Исследования, проведенные при разработке проекта моста в Киеве показали, что для железобетонной балки жесткости наиболее целесообразно такое регулирование усилий, при котором на бетон не накладываются постоянно действующие усилия.

Таким воздействием может быть, например, просадка узлов балки жесткости вследствие упругой вытяжки вантов под действием постоянной нагрузки. Возможен также частичный учет ползучести канатов в начальный период эксплуатации сооружения.

Исходя из такой предпосылки, технология сборки пролетных строений моста через гавань предусматривала сохранение неизменности высотного положения узлов главных балок на всех стадиях монтажа. Это позволило рассматривать балки при расчете их на постоянную нагрузку как неразрезные на жестких опорах с пролетами, равными длине панелей между узлами крепления вантов.

Блоки главных балок выкладывали на шпальных клетках на отметках, соответствующих окончательному продольному профилю со строительным подъемом, учитывающим частично пластические деформации канатов начального периода.

Правобережная и левобережная половины моста монтировали независимо навстречу одна другой. С реднюю соединительную панель, выложенную на опоры подмостей, соединяли со смежными участками только после полного их раскружаливания.

Для сохранения неизменности продольного профиля моста, масса отсутствующей средней панели на предыдущих этапах компенсировалась подвеской контргрузов по 30 т (понтонов типа КС-3, заполненных водой) к консолям монтируемых с обоих берегов участков.

После замоноличивания и твердения бетона стыков противовесы удаляли и тем самым средняя панель приподнималась с подмостей. Стальные канаты для вантов диаметром 72 и 55 мм закры того типа поступали на стройплощ адку по железной дороге на барабанах диаметром 4 м. Масса одного барабана с канатом 17— 25 т.

Материалы испытаний, а также учет зарубежного опыта позволили прийти к весьма важному выводу о возможности полного отказа от предварительной вытяжки канатов. Практика строительства за рубежом внеклассных мостов показывает, что достигаемое при вытяжке некоторое улучшение характеристик деформативности канатов в дальнейшем, при перетаскивании их и монтаже, почти полностью самоустраняется.

Тот же эффект предварительной вытяжки получается при вы держке смонтированного каната под воздействием его собственной массы, т. е. под напряжениями порядка 300 кгс/см2 в течение 2— 3 суток. Стальные литые стаканы предварительно просвечивали рентгеном.

Для заливки был применен сплав типа ЦАМ -9-1,5

  • цинк — 89,82% ,
  • алюминий — 8,64%
  • медь — 1,5% .

Испытания показали, что для выдергивания конца каната диаметром 72 мм, заправленного в анкерный стакан даже без заливки его сплавом, требуется около 100 тс. Концы канатов крайних и средних вантов последовательно по одному поднимали на пилон, протягивали по специальному рольгангу, установленному рядом с опорной частью, и укладывали в проектное положение поперечной сдвижкой винтовым упором.

Все канаты после укладки на опорную часть пилона (восемь ниток в четыре ряда) зажимали высокопрочны ми болтами. Канаты вантов, ближайших к пилону, таким же образом поднимали и крепили к опорной части с помощью анкерных стаканов.

Максимальная длина канатов около 140 м, масса до 4 т. Концы канатов заводили к анкерным упорам балок ручными лебедками через полиспаст с усилием до 20 тс. Канаты натягивали и регулировали их попарно с помощью специальных натяжных устройств с гидравлическим домкратом мощностью 200 тс.

Под анкерные стаканы подводили вилкообразные шайбы. Крайние ванты состоят из четырех канатов диаметром 72 мм, средние — из четырех канатов диаметром 55 мм и близлежащие к пилонам — из двух канатов диаметром 72 мм. Канаты объединяли в ванты зажимным устройством с постановкой стяжных муфт и проволочных скруток.

Ложбины между канатами изолировали эпоксидным компаундом , имеющим хорош ее сцепление с металлом. Ванты окрашены два раза свинцовым суриком и третий раз покрыты глифталевой краской красного цвета.

Натяжение канатов вантов при принятой технологии монтажа пролетного строения, исходящей из условия сохранения неизменности высотного положения узлов балки жесткости, имеет свои особенности. Нитки канатов каждого ванта могут натягиваться либо одновременно, что наиболее эффективно, либо поочередно — по одному канату, либо равными по числу ниток группами.

В последнем случае подтяжка должна производиться обязательно одинаковы ми по величине усилиями для равномерного натяжения всех канатов ванта. Поочередная подтяжка канатов значительно менее производительна, так как в этом случае для подъема узла фермы необходимо сжать на соответствующую величину остальные канаты, работающие как упругие стержни.

Величины натяжения канатов контролировали тарированными манометрами, включенными в сеть маслопровода дом кратов. Лучше усилия определять по собственным частотам колебаний канатов. Этот способ основан на физическом феномене поперечных колебаний струны.

Количество колебаний натянутого каната, если пренебречь его жесткостью , зависит только от его массы, свободной длины и напряжения проволок. Опыт показывает, что, при тщательном проведении замеров, возможное отклонение от действительных значении не превышает 1— 5% .

Особое внимание следует обращать на то, чтобы раскачиваемые канаты при возбуждении колебаний не ударялись о другие их нитки в пучке или чтобы пучок раскачивался целиком, для чего необходимо предварительно поставить стяжки (последний способ покажет усредненное натяжение всего ванта). Расход основных материалов на вантовое пролетное строение составил в расчете на 1 м 2 проезжей части: железобетона — 0,5 м3, металла —0,157 т.

Поделиться:
1 Комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.