Вантовый мост имеет одну или несколько башен (или пилонов ), от которых тросы поддерживают настил моста. Отличительной особенностью являются тросы или стойки, которые идут прямо от башни к палубе, обычно образуя веерный узор или серию параллельных линий. В этом отличие от современного подвесного моста , где тросы, поддерживающие палубу, подвешены вертикально к основному тросу, закрепленному на обоих концах моста и проходящему между башнями. Вантовый мост оптимален для пролетов длиннее консольных и короче подвесных. Это диапазон, в котором консольные мосты быстро станут тяжелее, а прокладка подвесных мостов станет более дорогостоящей.
Вантовые мосты проектировались и строились к концу 16 века, [1] и эта форма нашла широкое применение в конце 19 века. Ранние образцы, в том числе Бруклинский мост , часто сочетали в себе особенности как вантовой, так и подвесной конструкции. Вантовые конструкции потеряли популярность в начале 20-го века, поскольку большие зазоры закрывались с использованием чистых подвесных конструкций, а более короткие - с использованием различных систем, построенных из железобетона . Он вернулся к известности в конце 20-го века, когда сочетание новых материалов, более крупной строительной техники и необходимости замены старых мостов снизило относительную цену этих конструкций. [2]
История
Цепной мост работы эрудита эпохи Возрождения Фаусто Веранцио , 1595/1616 гг. До промышленного производства тяжелых тросов (стальных тросов) подвесные или вставные мосты сначала строились со связанными стержнями (цепями).
Самый ранний известный сохранившийся пример настоящего вантового моста в Соединенных Штатах - это практически неповрежденный стальной или железный подвесной мост Блафф-Дейл, построенный Э. Э. Руньоном с деревянными стрингерами и настилом в Блафф-Дейл, штат Техас (1890 г.), или его несколько недель назад, но разрушенный Бартон-Крик. Мост между Хакабеем, штат Техас , и Гордоном, штат Техас (1889 или 1890 гг.). [3] [4] В двадцатом веке ранние примеры вантовых мостов включали необычный мост Кассанья А. Жисклара (1899 г.), [5] в котором горизонтальная часть вантовых сил уравновешивается отдельным горизонтальным связующим тросом, предотвращение значительного сжатия палубы, а также мост Г. Лейнекугеля ле Кока [6] в Лезардриё в Бретани (1924 г.). Эдуардо Торроха спроектировал вантовый акведук [7] в Темпуле в 1926 году. [8] Вантовый мост с бетонным настилом [9] Альберта Како , построенный в 1952 году через канал Донзер-Мондрагон в Пьерлатте, является одним из первых современных тип, но мало повлиял на дальнейшее развитие. [8] Поэтому мост Стрёмсунд со стальным настилом , спроектированный Францем Дишингером (1955), чаще упоминается как первый современный вантовый мост.
Другими ключевыми пионерами были Фабрицио де Миранда , Риккардо Моранди и Фриц Леонхардт . В ранних мостах этого периода использовалось очень мало вант, как в мосту Теодора Хойсса (1958 г.). Однако это требует значительных затрат на монтаж, а в более современных конструкциях, как правило, используется гораздо больше кабелей для обеспечения большей экономии.
Вантовые мосты могут показаться похожими на подвесные , но они совершенно разные по принципу и конструкции. В подвесных мостах между башнями висят большие основные тросы (обычно два), которые с каждого конца крепятся к земле. Это может быть сложно реализовать при плохих грунтовых условиях. Основные тросы, свободно перемещающиеся на подшипниках в башнях, несут нагрузку на пролет моста. Перед установкой настила тросы находятся под действием собственного веса. Вдоль основных тросов меньшие тросы или стержни подключаются к настилу моста, который поднимается по частям. При этом натяжение тросов увеличивается, как и при постоянной нагрузке транспорта, пересекающего мост. Натяжение основных тросов передается на землю в местах крепления и за счет сжатия вниз на опорах.
Разница между типами мостов
Подвесной мост
Вантовый мост веерной конструкции
В вантовых мостах башни являются основными несущими конструкциями, передающими нагрузки моста на землю. Консольный подход часто используется для поддержки настила моста возле башен, но участки дальше от них поддерживаются тросами, идущими непосредственно к башням . В отличие от подвесного моста, у этого есть тот недостаток, что тросы тянутся в стороны, а не прямо вверх, что требует, чтобы настил моста был более прочным, чтобы противостоять возникающим горизонтальным сжимающим нагрузкам, но у него есть то преимущество, что он не требует прочных креплений. противостоять горизонтальному натяжению основных тросов подвесного моста. По конструкции все статические горизонтальные силы вантового моста сбалансированы таким образом, что опорные башни не склонны к наклону или скольжению и поэтому должны противостоять только горизонтальным силам от динамических нагрузок.
Ключевые преимущества вантовой формы:
гораздо большая жесткость, чем у подвесного моста, благодаря чему уменьшаются деформации палубы под временными нагрузками
может быть построен путем консольного крепления к башне - тросы действуют как временная, так и постоянная опора настила моста.
для симметричного моста (у которого пролеты по обе стороны башни одинаковы) баланс горизонтальных сил и большие грунтовые крепления не требуются
Дизайны
Существует четыре основных класса такелажа на вантовых мостах: моно , арфа , веер и звезда . [10]
В моно- конструкции используется один кабель от башен, и это один из менее используемых примеров этого класса.
В арфовой или параллельной конструкции тросы расположены почти параллельно, так что высота их крепления к башне пропорциональна расстоянию от башни до их крепления на палубе.
В конструкции вентилятора все кабели подключаются к мачтам или проходят над ними. Конструкция вентилятора конструктивно лучше, поскольку к опорам прикладывается минимальный момент, но по практическим соображениям предпочтительнее модифицированный вентилятор (также называемый полувентилятором), особенно там, где необходимо много кабелей. В модифицированной конструкции вентилятора кабели заканчиваются вблизи вершины башни, но расположены на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить лучшее окончание, улучшенную защиту окружающей среды и хороший доступ к отдельным кабелям для обслуживания. [11]
В звездообразной конструкции, еще одной относительно редкой конструкции, тросы разнесены на башне, как и в конструкции арфы, но соединяются с одной точкой или несколькими близко расположенными точками на палубе. [12]
Разница между типами мостов
Моно дизайн
Дизайн арфы
Дизайн вентилятора
Звездный дизайн
Все семиколонные конструкции вантового моста.
Также существует семь основных компоновок опорных колонн: одинарная , двойная , портальная , А-образная , Н-образная , перевернутая Y и М-образная . Последние три представляют собой гибридные механизмы, объединяющие две схемы в одну. [10]
В одиночной конструкции используется одна колонна для поддержки кабеля, обычно выступающая через центр палубы, но в некоторых случаях располагающаяся на одной или другой стороне. Примеры: виадук Мийо во Франции и мост Саншайн Скайуэй во Флориде .
Портал похож на двойное расположение , но имеет третий элемент, соединяющий вершины двух колонн, образуя дверную форму или портал. Это обеспечивает дополнительную прочность, особенно против поперечных нагрузок. Примеры: мост Хейл Боггс в Луизиане и мост Кируми в Танзании .
М -образная конструкция сочетает в себе две А-образные башни, каждая из которых расположена сбоку от другой, образуя букву М. Этот тип расположения встречается редко и в основном используется на широких мостах, где одиночное А-образное расположение было бы слишком слабым. . Примеры: мост Фреда Хартмана в Техасе и запланированный к нему сестринский мост Шип-Чан-Бридж, также в Техасе.
В зависимости от конструкции колонны могут быть вертикальными, наклонными или изогнутыми относительно настила моста.
Вантовый мост с боковыми лонжеронами использует центральную башню, поддерживаемую только с одной стороны. Такая конструкция позволяет построить изогнутый мост.
Консольный лонжеронный вантовый мост
Гораздо более радикальная по своей структуре конструкция Пуэнте-дель-Аламилло (1992 г.) использует единственный консольный лонжерон на одной стороне пролета, а тросы на одной стороне служат только для поддержки настила моста. В отличие от других вантовых типов, этот мост оказывает на свое основание значительную опрокидывающую силу, и лонжерон должен сопротивляться изгибу, вызванному тросами, поскольку силы тросов не уравновешиваются противоположными тросами. Лонжерон этого моста образует гномон больших садовых солнечных часов . Связанные мосты архитектора Сантьяго Калатравы включают Пуэнте-де-ла-Мухер (2001 г.), Мост Солнечных часов (2004 г.), Мост Аккордов (2008 г.) и Мост Ассут-де-л'Ор (2008 г.).
Вантовые мосты с числом пролетов более трех пролетов имеют значительно более сложную конструкцию, чем двухпролетные или трехпролетные конструкции.
В двухпролетном или трехпролетном вантовом мосту нагрузки от основных пролетов обычно анкеруются обратно возле концевых устоев с помощью стоек в концевых пролетах. Для большего количества пролетов это не так, и конструкция моста в целом становится менее жесткой. Это может создать трудности как в конструкции палубы, так и пилонов. Примеры многопролетных конструкций, в которых это имеет место, включают мост Тинг Кау , где для стабилизации пилонов используются дополнительные «поперечные распорки»; Виадук Мийо и мост Мескала , где используются двуногие башни; и мост Генерала Рафаэля Урданеты , где были приняты очень жесткие многоногие каркасные башни. Аналогичная ситуация с подвесным мостом наблюдается как на Большом мосту Сето , так и на мосту через залив Сан-Франциско-Окленд, где после каждой группы из трех подвесных пролетов требуются дополнительные опоры - это решение также можно адаптировать для вантовых мостов. [13]
Экстрадозированный мост
Twinkle-Kisogawa представляет собой экстрадозированную конструкцию с длинными промежутками между секциями, поддерживаемыми кабелями.
Экстрадозированный мост - это вантовый мост с более прочным пролетом моста, который, будучи более жестким и прочным, позволяет опустить тросы близко к башне и сделать башни ниже пропорционально пролету. Первыми экстрадированными мостами были мосты Гантер и Сунниберг в Швейцарии. Первый экстрадозированный мост в Соединенных Штатах, Мемориальный мост Перл-Харбора, был построен для перевозки I-95 через реку Квиннипиак в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, и откроется в июне 2012 года.
Вантовый люльковый мост
Система люверсов переносит пряди внутри стоек от настила моста к настилу моста как непрерывный элемент, исключая крепления в пилонах. Каждая стальная жила с эпоксидным покрытием помещается внутри опоры в стальной трубке диаметром один дюйм (2,54 см). Каждая нить действует независимо, позволяя удалять, проверять и заменять отдельные нити. Первые два таких моста — это Penobscot Narrows Bridge , построенный в 2006 году, и Veterans’ Glass City Skyway , построенный в 2007 году .
Связанные типы мостов
Самоанкерный подвесной мост
Самоанкерный подвесной мост имеет некоторое принципиальное сходство с вантовым типом в том, что силы натяжения, препятствующие падению пролета, преобразуются в силы сжатия вертикально в башне и горизонтально вдоль конструкции пролета. Он также связан с подвесным мостом тем, что имеет дугообразные основные тросы с подвесными тросами, хотя в самоанкерном типе отсутствуют тяжелые крепления для тросов, как у обычного подвесного моста. В отличие от вантового или подвесного моста, самоанкеруемый подвесной мост во время строительства должен поддерживаться опорными конструкциями , поэтому его строительство обходится дороже.
Известные вантовые мосты
Мост журналиста Фелиппа Дау пересекает реку Рио-Негро в штате Амазонас . Он был открыт 24 октября 2011 года и в настоящее время является четвертым по длине мостом в Бразилии : его длина составляет 3595 метров (11795 футов) [15] с вантовым пролетом 400 метров (1300 футов). [16]
Мост Эразма пересекает реку Ньиве-Маас в Роттердаме , Нидерланды . Южный пролет моста имеет разводной мост длиной 89 метров (292 фута) для судов, которые не могут пройти под мостом. Разводной мост является самым большим и тяжелым в Западной Европе и имеет самую большую панель такого типа в мире.
Строящийся в настоящее время международный мост Горди Хоу , соединяющий Детройт, штат Мичиган, с Виндзором, Онтарио, будет иметь две А-образные башни, построенные на берегу реки Детройт, шесть полос движения для автомобильного движения, а также велосипедную и пешеходную дорожку. Его длина составит 2,5 километра (1,6 мили). После завершения строительства в 2024 году он будет иметь самый длинный основной пролет среди всех вантовых мостов в Северной Америке — 853 метра (2799 футов).
Морской мост Цзясин-Шаосин , провинция Чжэцзян , Китай. Мост представляет собой восьмиполосную конструкцию, протянувшуюся на 10 100 метров (6,3 мили) через залив Ханчжоу и соединяющую Цзясин и Шаосин , два города провинции Чжэцзян. Он был открыт 23 июля 2013 года и на данный момент является самым длинным вантовым мостом в мире.
Мост Кап Шуй Мун : вантовый мост с самым длинным пролетом в открытом состоянии.
Мост Костюшко : соединяет районы Бруклин и Квинс в Нью-Йорке, заменяя одноименный ферменный мост. Первый вантовый пролет (временно имеющий по три полосы движения в каждом направлении) открылся для движения в апреле 2017 года. Второй, почти идентичный пролет, открылся 29 августа 2019 года. [18]
Мост Маргарет Хант-Хилл в Далласе , штат Техас , США, открытый в 2012 году и пересекающий реку Тринити . В 2012 году мост получил награду за выдающиеся достижения в области гражданского строительства от техасской секции Американского общества инженеров-строителей . [19] [20] Мост также получил награду Европейской конвенции по стальным конструкциям за стальные мосты в 2012 году. [21]
Виадук Мийо , мост с самыми высокими опорами в мире: высотой 341 метр (1119 футов) и проезжей частью высотой 266 метров (873 фута), перекинутый через реку Тарн во Франции. Имея общую длину 2460 метров (8070 футов) и семь башен, он также имеет самую длинную вантовую подвесную палубу в мире.
Мост СНП (Мост Словацкого национального восстания) – самый длинный в мире вантовый мост с одной пилоном и одной вантовой плоскостью (Братислава, Словакия, 1967–1972 гг.).
Мост СНП (Новый мост), самый длинный в мире вантовый мост в категории с одним пилоном и с одной вантовой плоскостью, переброшенный через Дунай в Братиславе , Словакия . Главный пролет составляет 303 метра (994 фута), общая длина 430,8 метра (1413 футов). Единственный член Всемирной федерации великих башен, который в основном используется как мост. На вершине пилона высотой 85 метров (279 футов) находится ресторан в виде летающей тарелки.
Мост Октавио Фриас де Оливейра пересекает реку Пиньейрос в Сан-Паулу , 2008 год. Он имеет пилон высотой 138 метров (453 фута), под которым две оставшихся дороги пересекают друг друга, поворачивая на 90 ° к противоположному берегу реки.
Эресуннский мост , комбинированный двухпутный железнодорожный и четырехполосный автомобильный мост с основным пролетом 490 метров (1610 футов) и общей длиной 7,85 км (4,88 миль), пересекающий Эресунн между Мальмё , Швеция, и столицей Дании. Область .
Мост Пелешац соединяет юго-восточный хорватский эксклав с остальной частью страны.
Понте Моранди , часть которого обрушилась во время ливня 14 августа 2018 года.
Мост Нормандии , пересекает Сену в Нормандии , Франция (1988–1995 гг.) – на короткое время самый длинный вантовый мост в мире.
Квинсферри-Кроссинг (бывший Четвертый замещающий перекресток) — автомобильный мост в Шотландии. Он построен рядом с существующим подвесным мостом Форт-Роуд через Ферт-оф-Форт и после завершения строительства в 2017 году стал самым длинным вантовым мостом с тремя башнями в мире высотой 2700 метров. [22]
Пон - де -Бротонн , первый современный вантовый мост такого типа, открылся для движения в 1977 году.
Мост Ранде в Испании недалеко от Виго — автодорожный вантовый мост с самым длинным и тонким пролетом в мире на момент постройки (1973–1977 гг.). Три длинных пролета: 148 метров (486 футов) + 400 метров (1300 футов) + 148 метров (486 футов). Пилоны бетонные, балка стальная.
Мост Рио-Антирио пересекает Коринфский залив недалеко от Патр , Греция. При общей длине 2880 метров (9450 футов) и четырех башнях он имеет вторую по длине вантовую подвесную палубу (длина 2258 метров (7408 футов)) в мире, при этом только палуба виадука Мийо на юге Франции является длиннее на высоте 2460 метров (8070 футов). Однако, поскольку последний, помимо вантовых опор, также опирается на опоры на пилонах, настил моста Рио-Антиррио можно считать самым длинным вантовым полностью подвешенным настилом в мире.Мост Рио-Антиррио , пересекающий Коринфский залив недалеко от Патр , соединяющий город Рио на полуострове Пелопоннес с Антирио на материковой Греции по дороге.
Мост Рио-Негро высотой 3595 метров (11795 футов) является самым длинным вантовым мостом в Бразилии . [15]
Второй переход Северн между Англией и Уэльсом имеет длину 3,186 миль (5,127 км) и состоит из одного центрального навигационного пролета над каналом «Шутс» и подходных виадуков с обеих сторон. [23]
Мост Таппан Зи , замена оригинального моста , представляет собой двухъярусный вантовый мост, открытый в 2017 и 2018 годах, и является одновременно самым южным мостом, пересекающим реку Гудзон, полностью на территории штата Нью-Йорк, и первым вантовым мостом. в Северной Америке, чтобы соответствовать бостонскому мосту Заким (см. ниже), общая ширина проезжей части составляет 183 фута (56 метров) и охватывает восемь полос движения.
Перекресток Тиликум в Портленде, штат Орегон , является первым крупным мостом в США, который был спроектирован так, чтобы обеспечить доступ транзитным транспортным средствам, велосипедистам и пешеходам, но не автомобилям. Построенный в 2015 году мост имеет высоту 1720 футов (520 м) и пересекает реку Уилламетт , соединяя районы Саут-Уотерфронт и Центральный Истсайд .
Мост Варина-Энон проходит по автомагистрали I-295 через реку Джеймс между округами Хенрико и Честерфилд в Вирджинии. Мост Варина-Энон впервые в мире использует сборные железобетонные дельтовидные рамы для строительства вантового главного пролета длиной 630 футов (190 м). Это инструментальная часть программы Peregrine Falcon, контролируемой Министерством транспорта штата Вирджиния .
Мост Васко да Гама в Лиссабоне , Португалия, является самым длинным мостом в Европе, его общая длина составляет 17,2 км (10,7 миль), в том числе 0,829 км (0,515 мили) для главного моста, 11,5 км (7,1 мили) виадуков и 4,8 км. (3,0 мили) на дополнительных дорогах.
Мосты Сарате-Бразо-Ларго через реки Парана-Гуасу и Парана-де-лас-Пальмас в Аргентине (1972–1976 гг.) - первые два автомобильных и железнодорожных вантовых стальных моста с длинными пролетами в мире. Пролеты: 110 метров (360 футов) + 330 метров (1080 футов) + 110 метров (360 футов).
Видьясагар Сету , также известный как Второй мост Хугли, через реку Хугли , является первым и самым длинным мостом такого типа в Индии и одним из самых длинных в Азии. Он соединяет города-побратимы Ховра и Калькутта .
^ «Типы мостов». История мостов . Проверено 12 октября 2020 г.
^ Нордрам, Эми. «Популярные вантовые мосты поднимаются по всей территории США, чтобы заменить разрушающиеся пролеты». Научный американец . Проверено 30 апреля 2017 г. .
^ 42 ° 30'14 "N 2 ° 08'37" E / 42,5040 ° N 2,1436 ° E / 42,5040; 2,1436
^ 48 ° 46'51 "N 3 ° 06'24" W / 48,7807 ° N 3,1065345 ° W / 48,7807; -3,1065345
^ 36 ° 38'56 "N 5 ° 55'49" W / 36,64876 ° N 5,9304 ° W / 36,64876; -5,9304
^ аб Трояно, Леонардо (2003). Мостостроение: глобальная перспектива . Томас Телфорд. стр. 650–652. ISBN0-7277-3215-3.
^ 44 ° 22'57 "N 4 ° 43'42" E / 44,3824 ° N 4,7284 ° E / 44,3824; 4,7284
^ ab "Вантовый мост". Ближневосточный экономический инженерный форум . Архивировано из оригинала 25 мая 2019 года . Проверено 13 мая 2016 г.
^ Сарханг Заде, Ольфат (октябрь 2012 г.). «Сравнение трех типов вантовых мостов с использованием структурной оптимизации» (PDF) . Западный университет Канады .
^ ТК Бандиопадхьяй; Алок Байшья (2000). П. Даяратнам; Г.П. Гарг; Г.В. Ратнам; Р. Н. Рагхаван (ред.). Международная конференция по подвесным, вантовым и вантовым мостам: 19–21 ноября 1999 г., Хайдарабад. Universities Press (Индия). стр. 282, 373. ISBN.978-81-7371-271-5.
↑ Вирлож, Мишель (1 февраля 2001 г.). «Многоствольные вантовые мосты». Международный структурный инжиниринг . 11 (1): 61–82. дои : 10.2749/101686601780324250. S2CID 109604691.
^ «Мост к будущему инженерии» (пресс-релиз). Американское общество инженеров-строителей. 12 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 10 октября 2008 г. . Проверено 8 марта 2008 г.
^ ab «Первый мост Амазонки, ведущий к открытию для развития величайшего тропического леса в мире». Хранитель . 5 августа 2010 г. Проверено 19 января 2020 г.
^ «Мост Рио-Негро, экономическое сообщение стоимостью 400 миллионов долларов, открывается в бассейне Амазонки» . www.enr.com . Проверено 7 декабря 2021 г.
^ «Соединенные Штаты: Самый длинный вантовый мост на Западе». 14 августа 2015 г.
^ Пайбара, Ази; Швебер, Нейт (29 августа 2019 г.). «Самый ненавистный мост города претерпевает реконструкцию стоимостью почти 1 миллиард долларов». Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 29 августа 2019 г.
^ "Мост Маргарет Хант Хилл, 2012 OCEA" . Техасская секция Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинала 5 января 2017 года . Проверено 5 января 2017 г.
^ «Награды за выдающиеся достижения в области гражданского строительства» . Техасская секция Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинала 18 февраля 2016 года . Проверено 5 января 2017 г.
^ «Мост Маргарет Хант, Даллас, США». Премия ECCS 2012 года за стальные мосты . Брюссель, Бельгия : Европейская конвенция по стальным конструкциям. стр. 4–7. Архивировано из оригинала 5 января 2017 года . Проверено 5 января 2017 г.
^ "Квинсферри-Кроссинг | Форт-Бриджс" .
^ «Вантовые опоры: второй переход Северна» (PDF) . Фрейсине .
дальнейшее чтение
Де Миранда Ф. и др. (1979), «Основные проблемы вантовых мостов с длинными пролетами», Rep. n. 25, Dipartimento di Strutture – Università di Calabria – Arcavacata (CS), Италия, (242 страницы), сентябрь 1979 г.
Грегори, Фрэнк Хатсон; Фриман, Ральф Энтони (1987). Бангкокский вантовый мост . 3 F Engineering Consultants, Бангкок. ISBN 974-410-097-4.
Подольный, Уолтер; Скальци, Джон Б. (1986). Строительство и проектирование вантовых мостов (2-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0471826553.*
Вальтер, Рене; и другие. (1999). Вантовые мосты (2-е изд.). Томас Телфорд. ISBN 0-7277-2773-7.
Внешние ссылки
Викискладе есть медиафайлы, связанные с вантовыми мостами.