Общие сведения о статическом расчете вантовых мостов

Одной из принципиальных особенностей, отличающих расчет вантовых систем от висячих или цепных, является то, что они характеризуются геометрической неизменяемостью.

К другим особенностям расчета вантовых мостов относят:

1. Возможность возникновения в гибких вантах сжимающих усилий и выключение вант из работы. В этом случае расчет повторяют, рассматривая новую конструкцию без выключенной ванты (см. рис. 12.12);

Рис. 12.12. Работа вантового моста под нагрузкой

2. Бόльшая жесткостьвантовых мостов по сравнению с висячими, из-за чего расчет их и производят без учета геометрической нелинейности.

3. Вантовые конструкции представляют собой многократно статически неопределимые системы, расчет которых ведется методами строительной механики (метод сил, метод перемещений или смешанный метод).

Геометрически неизменяемая система, в которой некоторые (или все) элементы могут воспринимать усилия только одного знака, не может быть статически определимой.

Степень статической неопределимости вантовой системы можно определить по формуле i = В+2´n – ш – 3 (В – число вант (5 на рис. 12.12), n – число опор балки жесткости (3 на рис. 12.12), ш – число подвижных опираний, включая подвижные опирания вант на пилонах (2 на рис. 12.12), т.о. для моста на рис. 12.12, i = 5+2´3 – 2– 3 = 6.

Эскизный расчет элементов вантовых мостов

Принципиальная схема вантового моста представлена на рис. 12.13:

Рис. 12.13. Схема к расчету элементов вантового моста

При расчете моста будем предполагать известными величинами:

р, q – интенсивность соответственно постоянной и временной нагрузки;

L – величина основного пролета;

d – расстояние между точками прикрепления вант на балке жесткости (панель);

В_п – ширина пилона;

h_п – высота пилона;

a₁, a₄ – углы наклона вант к горизонту;

x – расстояние от пилона до точки прикрепления ванты на балке жесткости.

Расчеты вант

Определение основных усилий в вантах (N_в) может быть произведено (например) по методике предложенной проф. В.К. Качуриным:

– во всех вантах кроме оттяжки, продольная сила равна:

Nв_i = (или в общем случае Nв_i = );

здесь:

l_i = X_i / L – расстояние от пилона (к которому прикреплена ванта) до точки прикрепления ее на балке жесткости, выраженное в долях основного пролета (см. рис. 12.13),

n – число вант в основном пролете.

– в оттяжке: N_от = (на рис. 12.13. оттяжка (опорная ванта) – ванта с номером 1, усилие в ней N₁ , угол ее наклона к горизонту – a₁).

Здесь следует отметить, что для самых длинных вант сечение назначают большим, чем для остальных, как правило, не менее чем на 30 … 50%.

Характеристики изгибной и продольной жесткости вант при всех расчетах могут быть приняты, как и для висячих мостов.

Расчеты пилона

Аналогично пилонам висячих мостов, пилоны вантовых мостов испытывают:

– сжимающее усилие N_п = S Nв_i´sina_i; (см. рис. 12.13)

– изгибающие моменты (см. рис. 12.8).

Величины изгибающего момента,характеристики изгибной, продольной жесткости и напряжения в пилонах вантовых мостов могут быть назначены так же, как и для висячих мостов.