Особенности конструкций висячих и вантовых мостов. Узлы крепления вант и кабелей к балкам жесткости и пилонам

Конструкция крепления вант к балке жесткости

Узлы крепления вант к стальным балкам

Ванты к балкам жесткости жела­тельно закреплять так, чтобы пере­дача усилий от ванты не вызывала больших местных напряжений. Поэ­тому, если ванта состоит из значитель­ного числа канатов, их разводят в продольной плоскости расположения ванты, а иногда и в поперечной пло­скости. Каждый канат, снабженный анкером, имеет свое опирание. В мно­говантовых системах ванта часто со­стоит из одного каната; в современных вантовых мостах встречаются ван­ты из каната с разрывным усилием до 15 МН.

Для коробчатых стальных балок жесткости удобно прикреплять ванты к продольным стенкам коробки через поперечные балки - траверсы, меж­ду которыми проходят канаты ванты. Анкера канатов опираются на пояса траверс. Этот тип конструкции ха­рактерен для прикрепления вант к раздельным коробчатым балкам же­сткости или при общих коробчатых балках в случае расположения вант в одной вертикальной плоскости.

Если ванты располагаются в двух плоскостях и прикрепляются по краям коробки, то канаты могут опираться на кронштейны, приваренные к бо­ковым вертикальным или слегка на­клонным листам коробки. В этом случае в местах прикрепления вант необходима поперечная конструкция в виде сплошной или сквозной диаф­рагмы, имеющей достаточную жест­кость при изгибе в поперечном на­правлении.

Анкера вант опирают на кронштей­ны или траверсы с помощью специаль­ных башмаков, иногда имеющих сфе­рические шайбы для обеспечения цент­ральной передачи усилия. Точно регулируют длину каната пу­тем изменения толщины шайб, обыч­но состоящих из двух половин, укла­дываемых под анкер каната, или с по­мощью муфт, навинчиваемых на ан­кер, который в этом случае должен иметь наружную резьбу. Желательно обеспечить возможность подтяжки вантов при монтаже, а также замену отдельных канатов в случае их пов­реждения. Однако это требование в построенных крупных вантовых мо­стах не всегда выполняется.

Рассмотрим характерные примеры конструкции узлов при­крепления вант к балкам жесткости.

На мосту через р. Днепр в Киеве балка жесткости коробчатая, раздель­ная. Ванты расположены в наклонных плоскостях и состоят из канатов с 91 параллельной проволо­кой диаметром 5 мм. Число канатов в ванте от 23 до 31.

Ванты прикреплены к стальной бал­ке жесткости (рис. 8.1) с помощью дополнительной продольной стенки 6,поставленной внутри коробки на рас­стоянии 2,14 м от наружной основной стенки 5. Между этими стенками рас­положены поперечные балки - тра­версы 4. Траверсы двутаврового сече­ния сварные прикреплены к стенкам 5 и 6 спомощью уголков сечением 200×200×20 мм высокопрочными бол­тами. На траверсы оперты анкеры 9 канатов, образующих ванту. Ванты в продольной плоскости имеют различные углы наклона. На протяже­нии каждой ванты канаты 3 идут параллельно; начиная от стяжки 1 до сепаратора 2 они разведены под не­большим углом к оси ванты; затем от сепаратора до мест опирания на тра­версы углы меняются. Траверсы рас­положены веерообразно. Наклон ван­ты в поперечной плоскости обеспечи­вается переменной высотой сечения траверс. Для прохода ванты в верх­нем горизонтальном листе имеется вырез.

Рис 8.1. Крепление вант к балке жёсткости на мосту через р. Днепр

Канаты проходят между траверса­ми и опираются на них своими анке­рами через башмаки 8 и шайбы 7. Шайбы состоят из двух половин, их подкладывают под анкеры после за­ведения канатов между траверсами.

На мосту Кёльбранд (ФРГ) балка жесткости общая коробчатая. Применена многовантовая система с рас­стоянием между точками прикрепле­ния вант около 16 м. Ванты закрытого типа расположены в двух наклонных плоскостях. Каждая ванта состоит из одного каната диаметром от 54 до 110 мм с разрывающим усилием от 3,17 до 13,15 МН.

Канаты прикреплены к балке же­сткости (рис. 8.2) с помощью крон­штейнов 2,приваренных к стальным коробкам на концах консолей балки жесткости. Поскольку силы, передаю­щиеся на балку жесткости, довольно значительны, потребовалось усиле­ние ее сечения. Так, толщина наклон­ных стенок увеличена на протяжении 2 м до 52 мм, поставлены дополнитель­ные ребра жесткости. Кроме того поставлены тяги 6 из полосовой сталисечением от 300×26 до 400×60 мм. Коробки для прикрепления вант со­стоят из листов, имеющих полукруг­лое очертание; наружный лист 5 имеет толщину 50 мм, к нему прива­рен кронштейн 2 опирания ванты 3. Наружный лист вваривается взамен листа толщиной 10 мм, окаймляющего консоль балки жесткости. В состав опорной коробки входят также лист 1, параллельный наружному и имеющий то же очертание, а также лист 4,изогнутый по окружности. Внутрь коробки вварен лист тяги. Конструк­ция коробки такова, чтобы при изме­нении наклона вант нужно было бы изменять только угол приварки крон­штейнов, остальные детали не ме­няются.

На мосту Фли через р. Рейн в Дюссельдорфе ванты расположены в одной срединной пло­скости. Коробчатая балка жесткости имеет пять полостей; ванты закрепле­ны в средней полости между двумя продольными стенками, отстоящими друг от друга на 4 м. Наиболее мощ­ная ванта состоит из шести закрытых канатов диаметром 111 мм с разры­вающим усилием 13,39 МН для каж­дого. Канаты расположены парал­лельно на расстояниях 600 мм между осями.

Для прикрепления канатов 1 к бал­ке жесткости (рис. 8.3) служат попе­речные траверсы 5, приваренные к торцевым листам 4. Эти листы при­соединены к вертикальным стенкам коробки высокопрочными фрикционными болтами 8. Канаты ванты расположены в двух вертикальных пло­скостях по три в каждой. Каждый канат проходит через стальную на­клонную трубу 9,вваренную в верх­ний горизонтальный лист коробки, и опирается на поперечные траверсы через опорные муфты 7, имеющие резь­бу и навинченные на анкер 6 каната. Большое внимание уделено защите мест прикрепления вант от корро­зии. На трубы надеты уплотнительные манжеты 2,препятствующие попаданию воды в трубы. Поперечные траверсы и торцевые листы оцинко­ваны. Для гашения собственных ко­лебаний канатов в трубах помещены специальные опоры 3.

Рис 8.2. Крепление вант к балке жёсткости на мосту Кёльбранд

Рис 8.3. Крепление вант к балке жёсткости на мосту Фли

Узлы крепления вант к железобетонной балке жесткости

Надежность работы железобетон­ных мостов на монтаже и эксплуата­ции во многом определяется надеж­ностью и технологичностью конструк­ций узлов крепления вант к балке жесткости. Поэтому нужно стремить­ся к тому, чтобы конструктивные эле­менты таких узлов обеспечи­вали: 1) достаточно ясную и эконо­мную статическую схему передачи усилия от ванты на балку жесткости; 2) компактность; 3) технологичность при изготовлении, а также в процессе натяжения, регулирования и закреп­ления вант; 4) по размерам и весу соответствовали современным спосо­бам монтажа.

Условия передачи усилий весьма разнообразны - они зависят от мно­гочисленных факторов, главные из ко­торых: 1) конструкция балки жест­кости; 2) пространственное положение вантовых ферм относительно несущих элементов балки жесткости; 3) спо­соб монтажа вантовых систем.

Разнообразием этих факторов и можно объяснить большое разнообра­зие конструктивных решений узло­вых элементов как по размерам, так и по характеру передачи на балку жесткости усилий в вантах. Соответ­ственно и конструктивные формы пе­редаточных элементов вантовых мостов должны быть в каждом случае приспособлены к таким условиям пе­редачи сил.

Эффективный анализ многообразия этих конструктивных элементов и вы­бор правильных путей оптимального проектирования возможен или мо­жет быть облегчен на основе груп­пировки или классификации узловых конструкций по характерным приз­накам передачи сил от вантов на кон­струкцию балки жесткости.

По характеру передачи усилий от вант на балку жестко­сти узловые конструкции представ­ляется целесообразным разделить на четыре больших класса (рис. 8.4).

Рис 8.4. Узловые конструкции

Класс А - конструкции, в ко­торых плоскости вант 1 совпадают с осями главных балок 2. В этом слу­чае усилия от вант передаются на стенки главных балок 3 через короткие и жесткие передаточные элемен­ты 4,которые размещены внутри главных балок. Конструкция и раз­меры таких элементов (типа балок-стенок) определяются главным образом работой их на срез в местах со­пряжения диафрагм со стенками кон­струкций главных балок.

Класс Б - конструкции, в ко­торых плоскости вант 1 совпадают с плоскостями стенок балки жестко­сти. В узлах этого класса отпадает не­обходимость в поперечных передаточ­ных элементах - концентрированное усилие 5 от ванты передается на бал­ку жесткости непосредственно через продольные элементы (стенки) са­мой конструкции. Размеры этих элементов определяются в основном надежностью работы бетона в местах крепления вант.

Класс В - конструкции, в ко­торых расположение плоскостей вант 1 не совпадает с плоскостями стенок 2 и осями 6 главных балок жесткости. Здесь передача сосредоточенного уси­лия 5 от вант на балку жесткости воз­можна через поперечный передаточ­ный элемент - достаточно жесткую изгибаемую балку-диафрагму 4.

Класс Г - в аналогичных ус­ловиях классу В концентрированные усилия 5 на балку жесткости пере­даются с помощью распределитель­ных ферм 7, выполняющих роль сплошных поперечных балок в конст­рукциях класса В.

К каждому классу (А - Г) узло­вых конструкций можно отнести мно­жество эксплуатируемых и запроек­тированных решений. Различие меж­ду ними (в пределах каждого класса) обусловливается главным образом тре­мя силовыми и конструктивными пара­метрами: 1) максимальным усилием в растянутых элементах - вантах; 2) числом и расположением плоскостей вантовых ферм; 3) массой и габарит­ными размерами узловых монтажных блоков.

Усилия в вантах - силовая харак­теристика основных конструктивных и технологических параметров ванто­вых систем. Поэтому узловые конструкции объединены по несущей спо­собности независимо от их принад­лежности к определенным классам. Конструкции узловых элементов класса А (рис. 8.5) привлекают к себе высокой надежностью восприятия концентрированных усилий от вант, достаточно ясной схемой пере­дачи этих усилий на балку жестко­сти, а также малым весом и габаритными размерами узлового блока. Ха­рактерными примерами возможно­стей применения узлов класса А в эксплуатируемых мостах с раз­личной концентрацией усилий в ван­тах могут служить вантовый мост через р Днепр в Киеве, мост Корриентес через р. Парана, мост через р. Ваал в Голландии и др.

Рис 8.5. Конструкции узловых элементов класса А

В мосту через р. Днепр передача усилия от ванты 1 на балку жестко­сти реализуется через анкерные диаф­рагмы 2 грушевидной формы, разме­щенные внутри главных балок (см. рис. 8.5, а). Поперечное сечение передаточного элемента определяется из условий сопротивления диафраг­мы срезу хомутами-пучками. Та­кая форма и ее размеры создают благоприятные условия для ар­мирования и бетонирования рас­порки. Уменьшению концентрации напряжений в местах передачи уси­лий от диафрагмы на вертикальные стенки балки способствуют вуты, устроенные в сопряжениях этих эле­ментов. Для пропусков канатов вант в П-образных главных балках пре­дусмотрены окна; допущенное при этом ослабление сечения главных ба­лок компенсируется утолщением вер­тикальных стенок.

Канаты, образующие ванты, крепят с помощью хомутов 3 из низколеги­рованной стали, охватывающих грушевидную железобетонную распор­ку 2.

Закрепление канатов возможно не­посредственно на бетон конструкции, если пропустить их через устроен­ные в диафрагме каналы (см. рис. 8.5, б).

Решение узла крепления ванты к главным балкам для моста Корриен­тес через р. Парану (см. рис. 8.5, в)- наиболее характерный и удачный пример передачи сосредоточенного усилия на балку жесткости подобной конструкции. Рассредоточение уси­лий в вантах распределением внутренних и крайних вант соответ­ственно на 4 и 6 канатов позволило свести к минимуму размеры попереч­ной балки диафрагмы и разместить наклонный передаточный элемент пря­моугольного сечения в пределах одного монтажного блока длиной 2-2,5 м. В свою очередь опирание каната на стальную плиту 4 и передача усилия от стальных тяжей 5 на бетон путем закрепления их гайками расширяет фронт передачи усилия на конструк­цию, что благоприятствует работе бал­ки диафрагмы под нагрузками, а так­же облегчает технологию регулирова­ния усилий в системе на монтаже и эксплуатации.

Усилия в вантах регулируют на­тяжением ванты 1 домкратом с по­следующим фиксированием положе­ния каната гайками.

Расположение вантовых ферм не по оси балок коробчатого сечения как, например, на мосту через р. Ваал в Голландии, а также необходимость передачи больших концентрирован­ных усилий (порядка 50-25 МН со­ответственно в крайней и ближней вантах) приводит к ощутимым кру­тильным деформациям балки жест­кости. Эта особенность усложняет условия передачи усилий от вант 1 на балку жесткости 2 (рис. 8.6) и вынуждает идти на устройство мощ­ных предварительно напряженных поперечных элементов 3.

Рис 8.6. Крепление вант к балке жёсткости на мосту через р. Ваал

Рис 8.7. Узловая конструкция крепления ванты

Ввиду больших скалывающих уси­лий, возникающих в местах сопряжения наклонной диафрагмы 3 с эле­ментами балки жесткости, конструк­ция этого передаточного элемента усилена вертикальными диафрагма­ми 4,т.е. создан эффект ярусной передачи вертикальной и горизонталь­ной составляющих усилий в вантах на балку жесткости.

Для классов А узловых кон­струкций представляет интерес предложение, которое позволяет уменьшить размеры узловых блоков и снизить расход бетона на элемен­ты узла крепления ванты к балке жесткости.

Результат достигается тем, что узел крепления (рис. 8.7) ванты к коробчатой балке 2 содержит ан­керную плиту 3 и закрепленные на канатах 4 анкеры 1.

При этом анкерная плита в зоне размещения анкеров имеет выпук­лую криволинейную поверхность и жестко укреплена по периметру на на балке жесткости 2.

Такая форма анкерной плиты соз­дает «арочный эффект», что лучшим образом вовлекает верхнюю и ниж­нюю плиты коробчатой балки жест­кости в восприятие усилий от вант, разгружая зоны контакта анкер­ной плиты со стенками от касатель­ных напряжений высокой концент­рации.

На поверхности анкерной плиты 3 может быть укреплено ребро 5,жестко соединенное элементами, об­разующими балку жесткости. Ребро дает возможность уменьшить раз­меры анкерной плиты 3 и повысить несущую способность узла крепле­ния ванты.

Анкерную плиту есть смысл де­лать переменной толщины, увеличи­вающейся к поясам коробчатой бал­ки жесткости, что улучшает условия перерезывающих сил в зонах креп­ления анкерной плиты к балке восприятия плитой значительных жесткости.

Непосредственное закрепление ка­натов вант в стенках коробчатых балок жесткости по классу Б воз­можно при совпадении осей вантовых ферм с осями стенок, балки жесткости 2 (рис. 8.8). При таком расположе­нии вантовых ферм концентрирован­ное усилие в вантах можно рассредо­точить подлине продольного элемента, располагая веером канаты, из кото­рых формируется ванта 1. Закрепляет­ся каждый канат достаточно просто на специально устроенных площад­ках или приливах 3. Все это снижает концентрацию напряжений в местах анкеровки ванты к балке жесткости и позволяет достаточно равномерно пе­редать усилие от вант на балку жест­кости.

Рис 8.8. Закрепление ка­натов вант в стенках коробчатых балок жесткости по классу Б

Отсутствие каких-либо передаточ­ных элементов, работающих на срез или изгиб, делают узлы класса Б более экономными. При уз­лах такого рода нужно прежде всего следить за тем, чтобы надежность бе­тона в местах передачи концентриро­ванных усилий от анкера каждого каната на балку жесткости была до­статочно высокой, не забывая при этом и технологические требования - размер и масса сборного блока с узло­выми закреплениями не должны пре­вышать возможностей монтажных средств. Подобный подход к передаче усилий на балку жесткости реализо­ван Укрпроектстальконструкцией при проектировании в 1965 г. вантового пролетного строения из унифи­цированных стандартных блоков ко­робчатого сечения (рис. 8.9).

Рис 8.9. Узлы класса Б без передаточных элементов

Канаты вант 1 протягиваются вместе с анке­рами 3 через специально устроенные стальные трубы в крайних стенках 2 закрепляются на приливах с помощью вилкообразных шайб Стенки балки жесткости в местах ослабления утол­щают.

Конструкция, размеры и масса уз­лового блока близки к параметрам стандартных блоков балки жесткости, а технология натяжения канатов вант - к технологии натяжения пуч­ковой напряженной арматуры. Эти качества также открывают большие возможности эффективного использо­вания монтажа внавес.

Однако наряду с очевидными пре­имуществами такого рода решения форма коробчатого блока становится громоздкой с чрезвычайно развитыми поясами, избыточными по условиям восприятия моментов. Кроме того, возникают известные трудности по транспортировке и монтажу. К недо­статкам конструкции балки жестко­сти нужно отнести большую строи­тельную высоту, необходимость в спе­циальных устройствах, защищающих ванты от наезда транспортных средств, а также необходимость уширения опор для закрепления стоек пилона.

В узловых конструкциях клас­са. В плоскости вант не совпадают с продольными элементами балки же­сткости. Передача сосредоточенного усилия в вантах на все сечение балки жесткости возможна только через из­гибаемые поперечные анкерные балки-диафрагмы.

Широкое применение мощных по­перечных элементов для передачи уси­лий во многом обусловлено конструк­тивными особенностями и технологи­ей возведения по системе Моранди ряда вантовых мостов: 1) концентрацией усилий в мощных растянутых элементах - вантах; 2) большими панелями вантовых систем; 3) принятым способом производства работ - укладкой монолитного бетона на под­мостях. В значительной мере эти особенности и предопределили способ передачи распора вант на балку жесткости.

Совпадение силовой плоскости вант с главной осью поперечной анкерной особенно при усилиях более 20 МН позволяет лучшим и наиболее надежным способом передать усилия от вант на балку жесткости - изгибная жесткость и плоскость среза сече­ния консоли анкерной балки в местах сопряжения со стенками коробки бал­ки жесткости при этом максимальны. Исключение из совместной работы с передаточным элементом верхней плиты балки жесткости, например на мосту через оз. Маракайбо в Венесуэле, а также выбор простей­шей формы сечения консоли анкер­ной поперечной балки (прямоуголь­ное сечение размером 6,5×20 м) весьма удачно. Четкое разделение функции поперечной балки от сов­местной работы с балкой жесткости позволяет лучше представить работу элементов узла и надежно прогнозировать напряжённо-деформированное состояние как в поперечной балке, так и в балке жёсткости.

Большие габариты и масса элемен­тов затрудняют использование сов­ременных методов монтажа пролетно­го строения. Если рассредоточить уси­лия в поддерживающих балку жест­кости вантах большим числом растянутых элементов, то открывается возможность отказаться от мощных наклонных поперечных балок-диафрагм (рис. 8.10) и заменить их менее мощ­ными малогабаритными и легкими вер­тикальными диафрагмами. Такие диафрагмы компактны, обладают бесспорными технологическими преимуществами при изготовлении и универсальностью при различных способах монтажа. Следует обратить внимание на еще одно досто­инство поперечных балок с вертикальным ребром - верхняя плита балки жесткости органически вклю­чается в совместную работу на изгиб с поперечным ребром.

Такая конструкция была признана наиболее удачной для строительства вантового железобетонного пролетно­го строения моста через р. Дон у с. Белогорье.

Рис 8.10. Конструкция железобетонного пролетно­го строения моста через р. Дон

Удачное сочетание конструктивных индустриальных форм изготовления и монтажа осуществлено при сооруже­нии вантового железобетонного моста через Дунайский канал вблизи г. Вены в Австрии, построенного в 1976 г. Схема вантового моста, конструк­ция балки жесткости, узлы крепления вант во многом определены ориги­нальным методом возведения мо­ста - сборка симметричных половин системы (пилона, вант, балки жесткости) на берегу с последую­щим поворотом готовой конструкции на временной опоре в проектное положение. В качестве пе­редаточного элемента была использо­вана полая поперечная балка короб­чатого сечения 1 (рис. 8.11).

Разде­ление ванты по фасаду на отдельные канаты расширяет фронт передачи усилия от вант по длине балки жест­кости и унифицирует закрепление ка­натов на металлических закладных частях 2. Сопряжение наклонной плиты 3 с вертикальной стенкой 5 и верх­ней плитой улучшает условия рас­пределения продольного усилия на бетон балки жесткости и значительно облегчает передачу поперечными преднапряженными ребрами 4 передаточного элемента вертикальной состав­ляющей на стенки коробки. В местах непосредственной передачи концент­рированного усилия сечение балки жесткости увеличено, что обеспечи­вает надежную работу узла крепле­ния вант к балке жесткости.

Рис 8.11. Конструкция балки пролётного строения железобетонного моста через Дунайский канал

В многовантовых системах удается значительно упростить конструкцию узлов крепления ванты к балке же­сткости, сделать их повторяемыми. Заслуживают внимания конструктив­ные особенности узла крепления ван­ты к балке жесткости моста через р. Колумбия в штате Вашингтон (США). Максимальные усилия в ван­тах на монтаже железобетон­ного пролетного строения (рис. 8.12) и в эксплуатации невелики и находятся в интервале 6,07-2,24 МН. Появляется возможность изготавливать ванту из одного каната и унифицировать по всей длине моста анкеровку.

Рис 8.12. Конструкция узла крепления ван­ты к балке жесткости моста через р. Колумбия

Ванты закрепляют по продольным кромкам (свесам) балки жесткости.

В местах непосредственной передачи концентрированного усилия предус­мотрено утолщение 2 верхней плиты. Ванту 1 протягивают вместе с анкер­ным стаканом 3 через стальную тру­бу 4 (см. рис. 3.15) и закрепляют на специально устроенный прилив, имеющий упор снизу. Верх стальной трубы загерметизирован неопреновой подушкой, которая выполняет две функции - способствует тому, чтобы изменение угла между верхним строе­нием и кабелем не вызывало изгибных напряжений в голове кабеля, а также амортизирует колебания ван­ты. Крайние жесткие коробки треу­гольного сечения, образованные со­пряжением верхней плиты, продоль­ных ребер с наклонными плитами хорошо распределяют продольную со­ставляющую усилия в кабеле в виде нормальной силы на общее попереч­ное сечение балки жесткости.

Преднапряжение каждой попереч­ной балки главного пролета этого мо­ста и наклонной плиты в месте анкеровки ванты к балке жесткости силой пучка 2,25 МН и 1,0 МН (см. рис. 3.15) позволяет восприни­мать вертикальную составляющую без установки мощных балок-диафрагм. Для более равно­мерной передачи концентрированного усилия непосредственно на конструк­цию лишь часть усилия в ванте пере­дается на бетон, а остальная часть на стальную трубу и через приваренные заделочные кольца на бетон. Распре­деление усилий в элементах узла зависит от соотношения жесткости бетон-сталь в области передачи силы и меняется с течением времени вслед­ствие ползучести бетона.

Представляются перспективными конструкции узловых элементов, в которых крепление ванты к балке же­сткости, а следовательно, и передача усилий вант осуществляется через распределительные элементы в виде железобетонных ферм (класс Г). Такие фермы (рис. 8.13) использованы в вантовом мосту Бротонн через р. Сена во Франции. Этим решением удалось тяжелые сплошные поперечные балки-диаф­рагмы заменить сквозными конструк­циями, повысить сборность конструк­ции узлов крепления ванты к балке жесткости и обеспечить тем самым эффективное распределение материала в сечении передаточного элемента, не изменяя геометрии основных бло­ков балки жесткости.

Рис 8.13. Узлы крепления вант в вантовом мосту Бротонн через р. Сена

Успех реализации оригинальной конструкции узла крепления ванты к балке жесткости во многом обуслов­лен небольшими усилиями 5,0-2,8 МН в 42 вантах, лежащих в одной плоскости, а также технологическими особенностями монтажа моста. Па­раллельное расположение вант поз­волило полностью унифицировать анкеровку кабеля в балке жесткости. При этом продольная составляющая усилия в ванте 2 передается на балку жесткости через верхнюю плиту 1, а вертикальная - на наклонные стен­ки 3 через растянутые предваритель­но напряженные железобетонные рас­косы 4 под углом 45° к вертикали.

В местах непосредственной переда­чи концентрированного усилия предусмотрено утолщение верхней пли­ты 4. Геометрия приливов проста и удобна для закрепления оголовка ван­ты и необходимой напрягаемой арма­туры 5 в растянутых раскосах, расположенных внутри коробки.

Растягивающие усилия, возникаю­щие в верхней плите в поперечном на­правлении, воспринимаются напря­гаемой арматурой.

Можно использовать распредели­тельные конструкции для передачи усилия с вантовых ферм на двухкоробчатую балку жесткости. Совмест­ная работа элементов конструкции балки жесткости с распределительной фермой позволит достаточно просто и надежно передавать на пролетное стро­ение от вант значительное усилие - до 10,27 МН.

В конструкции моста Бротонн усилие от ванты 2 передает­ся через наклонные раскосы 4 на узлы, размещенные под плитой коро­бок. Продольная составляющая этого усилия воспринимается непосредст­венно бетоном балки жесткости, а вер­тикальная и поперечная - распре­делительной конструкцией, располо­женной в плоскости их действия, и элементами балки жесткости.

Растянутые элементы распредели­тельной конструкции узла крепления армируются напрягаемыми пучками 5.

Конструкция узлов крепления кабеля к подвескам и подвесок к балке жесткости

В ноябре 1966 г. было закончено строительство моста Эльфсборг в Гётеборге (Швеция), имеющего один пролет 417,5 м. Кабель собран из 170 отдельных канатов, обжатых общим хомутом (рис. 8.14).

Подобные хомуты устанавливают и на канатах, состоящих из отдельных проволок. Хомуты располагают на одинаковом расстоянии друг от друга и используют для прикрепления подвесок к цепи. Хомуты на цепи удерживаются только трением. Для этого при их установке две половинки хомута предварительно обжимают специальными домкратами, а затем стягивают болтами.

На рис. 8.14 видны эти болты на верху и внизу хомутов и закрепление подвески, состоящей из четырех ветвей.

Для этого хомуты имеют вверху желобки, в которые уложены тросовые ветви подвески. Подвеска в дан­ном случае состоит из 4 ветвей.

Рис. 8.14. Узлы крепления кабеля к подвескам

Другой вариант прикрепления к хомуту подвески из круглой стали показан на рис. 8.15. Подвеска имеет на конце проушину, которая надета на болт 1. Между половинками хомута наверху и внизу оставлены небольшие просветы, необходимые для того, чтобы при обжатии кабеля эти полов не упирались друг в друга и не препятствовали обжатию. Такие просветы имеются и у хомутов (см. рис. 8.14), но они не видны.

Рис. 8.15. Узлы крепления кабеля к хомуту подвески из круглой стали

На рис. 8.16 показан узел соединения подвески с кабелем из пяти готовых крученых тросов. Для присоединения подвески в узле устроена небольшая коробка из двух швеллеров и горизонтального листа. На пропущенный через стенки швеллеров болт надета подвеска 2. Каждая из пяти ветвей цепи притянута к коробке двум хомутами из круглого железа. Между тросом и горизонтальным листом коробки зажаты прокладки 3, имеющие в каждом узле свои размеры, обеспечивающие плотное зажатие их между тросом и листом.

Несмотря на то, что цепь имеет пять ветвей, прикрепление к ней подвески осуществляется без рычагов. Это значительно упрощает конструкцию прикрепления подвесок, однако не гарантирует точного распределения нагрузки на цепь между пятью ее ветвями.

Рис. 8.16. Крепление подвески к тросовому кабелю

Рассматривая вопрос о конструкции, необходимо остановиться на упругих свойствах проволочных ка­натов, так как они неразрывно связаны с конструкцией.

Концы тросов заводского изготовления обрабатывают следующим образом. Конец вставляют в конический стакан и на участке, несколько большем длины стакана, рас­плетают. Концы проволок загибают в виде крючков, и пучок втягивают в коническую полость стакана. После этого стакан устанавливают вертикально (рис. 8.17, а) и полость его заливают сплавом из олова, сурьмы и свинца.

Если иметь снаружи нарезку (см. рис. 8.17, а), два каната можно соединять друг с другом при помощи муфты с внутренней нарезкой (рис. 8.17, б). Наконечники могут иметь и другие формы, показанные на рис. 8.17, в, г. Первый из них имеет петлю, которую можно надевать на болт, пропущенный через две фасонки, расположенные на расстоянии bдруг от друга. Второй имеет две щеки, сквозь которые может быть пропущена чека.

Наконечник можно надеть на лист толщиной b,имеющий отверстие диаметром d. Чека в установленном поло­жении закрепляется шплинтом.

На рис. 8.17, д показана другая конструкция конца троса, изготовленная при помощи так называемого коуша 1, имеющего желобчатое сечение. Конец троса огибает этот коуш и при помощи специальных за­жимов 2 прижимается к тросу. Коуш служит цапфой, при помощи которой трос может надеваться на соот­ветствующий болт.

Одно из наиболее распространенных устройств, особенно широко применяемых в висячих мостах, по­казано на рис. 8.17, е. Колодка 3 этого устройства, которую иногда называют бобышкой, имеет коническое от­верстие для заделки конца троса. По бокам от этого отверстия предусмотрены два цилиндрических отверстия, сквозь которые пропущены концы хомута 4 с нарезкой. На них навинчивают гайки с контргайками. Этот нако­нечник по приемам использования аналогичен наконечнику с петлей (рис. 8.17, в), но имеет перед ним пре­имущество, так как благодаря наличию гаек позволяет регулировать длину троса между дугами прикрепленных к его концам хомутов.

Рис. 8.17. Наконечники для стыковки и крепления канатов

Некоторые из описанных конструкций концов тросов широко используют в мостах. На рис. 8.18 схема­тически показан еще один способ прикрепления тросовой подвески к цепи из троса. Здесь к хомуту 1, надетому на цепь, присоединена листовая фасонка 2, к которой приварены два стержня 3, поддерживающие бобышку 4 и тросовую подвеску.

Рис. 8.18. Прикрепление тросовой подвески к несущему кабелю

Рис. 8.19. Прикрепление к балке жёсткости подвесок:

а - из круглой стали, б - из троса, в - из 4-х тросовых ветвей

На рис. 8.19, в представлена схема прикрепления подвески к балке жесткости на мосту Эльфсборг в Швеции. Каждая из четырех тросовых ветвей 2 подвески прикрепляется к балке жесткости самостоятельно. Чтобы все ветви были натянуты одинаково, усилия в них во время сборки сооружения регулируют при помощи прокладок 5 между стаканами 6 и полками 7, приваренными к стенкам балки и поддерживаемыми консолями 8. Для обеспечения жесткости стенок балки в местах прикрепления подвесок между стенками в плоскости полок 7 поставлены горизонтальные диафрагмы 4. Такая диафрагма поддерживается от выпучивания поставленной в центре узла вертикальной диафрагмой 3, показанной на рисунке пунктиром.

Конструкция крепления вант на пилоне

Конструкция узлов крепления вант к пилону может быть двух ос­новных типов - с проходом основной части канатов через пилон без перерыва или с перерывом. Выбор одного из этих типов зависит в первую очередь от конструкции вант и приня­той технологии их изготовления и мон­тажа. Если канаты опираются на пи­лон без перерыва, то они имеют боль­шую длину и поэтому труднее органи­зовать их изготовление и транспорти­ровку. Если для изготовления вант используют заводские витые канаты из сравнительно тонких проволок, то такие канаты можно транспортиро­вать в бухтах, а при монтаже, разло­жив канаты полной длины на проез­жей части, поднимать их на пилон.

Крепление канатов к железобетон­ному пилону может быть устроено с опиранием анкеров на сталь­ные отливки (рис. 9.1). В пилоне даны сквозные проемы, в каж­дом из которых закреплены канаты двух вант, по одной с каждой сторо­ны пилона. На бетон пилона опирает­ся стальной поддон 6;на него укла­дывается первая отливка 5, имеющая вид многоячеистой коробки без дна. В крайних ячейках отливки имеются гнезда 4,в которые сверху могут быть уложены канаты нижнего яруса. Ан­кера канатов 2 опираются на отливки через сферические шайбы 1. Отливки работают на растяжение под дейст­вием горизонтальных составляющих усилий в канатах. После установки всех канатов нижнего яруса на пер­вую отливку укладывается вторая, и операции повторяются.

Рис 9.1. Крепление канатов к железобетон­ному пилону

Отливки соединены с пилоном и между собой вертикальными штыря­ми, а также бетоном омоноличивания 3, который уложен в средние ячейки по мере установки отливок.

Весьма просты и удобны закрепле­ния канатов на железобетонном пило­не с пропуском их через каналы в же­лезобетоне. В особенности удачна эта конструкция при рассредоточенном подходе канатов к пилону. Например, на пилоне моста через р. Даугава в Риге канаты закреплены в железо­бетонной перемычке между коробча­тыми ветвями вертикальной верхней части пилона (рис. 9.2). В бетон заделаны стальные трубы 1 наружным диаметром 180 мм. Трубы проходят наклонно под углами, равными уг­лам наклона вант. Ванты, подходя­щие со стороны устоя и со стороны пролета, состоят из шести канатов 2 каждый, причем в вантах со стороны устоя канаты расположены по два в трех вертикальных плоскостях, а в вантах со стороны главного про­лета - по три в двух вертикальных плоскостях. Таким образом трубы, в каждой из которых расположен один канат, проходят сквозь перемычку, не пересекаясь в пространстве.

Усилие от каната передается на торец трубы через шайбы. Внутрен­ний диаметр трубы больше, чем диа­метр