Расчеты балки жесткости

Основным назначением балки жесткости вантовых мостов является:

– равномерное распределение нагрузки между соседними вантами;

– обеспечение необходимой длины панели проезжей части (длина панели проезжей части (2 … 4 м) не зависит от длины панели вантовой фермы (5 … 80 м));

– создание в вантах запаса по растяжению (дополнительных растягивающих усилий) за счет своего сопротивления изгибу;

– обеспечение возможности регулировки усилий в вантах путем их дополнительного натяжения (т.н. искусственное регулирование усилий);

– возможность превращения системы в безраспорную, при прикреплении всех вант к балке (при этом горизонтальные составляющие усилий в вантах уравновешиваются внутри системы через балку жесткости, т.о. отпадает необходимость в сооружении дорогостоящих анкерных опор).

Основная работа балки жесткости в вантовых мостах заключается в работе на изгиб в переделах длины панели.

Максимальный изгибающий момент в балке, при ее загружении, может быть назначен по методике предложенной проф. В.К. Качуриным:

М_б.ж. = а´(р+q)´L²,

здесь:

а – некий коэффициент, принимаемый равным 0,007 при двух и 0,006 при трех-четырех вантах поддерживающих балку в основном пролете со стороны каждого пилона (в общем случае М_б.ж. = (р+q)´d²/8).

Максимальная продольная сила в балке:

.

С учетом передачи горизонтальных составляющих усилий в вантах на балку, общая формула проверки прочности ее сечений имеет вид:

s = £ m´R_y.

Характеристики изгибной и продольной жесткости балок вантовых мостов могут быть назначены так же, как и для висячих мостов.

С экономической точки зрения балку следует принимать как можно менее жесткой (чем ниже жесткость балки, тем меньше усилия в ней).

По условиям горизонтальной жесткости и аэродинамической устойчивости (см. п. 13), ширину моста между перилами следует принимать не менее 1:40 пролета (при отсутствии специальных стабилизирующих систем из гибких элементов).

На сегодняшний день самым широким вантовым мостом в мире является открытый в 2003 г. мост Leonard P. Zakim Bunker Hill Bridge через р. Чарлз в г. Бостоне (США), ширина моста 54 м, он рассчитан под 10 полос движения.