Вантовый мост имеет одну или несколько башен (или пилонов ), на которых тросы поддерживают мостовое полотно. Отличительной чертой являются тросы или ваги, которые идут непосредственно от башни к полотну, обычно образуя веерообразный рисунок или ряд параллельных линий. Это контрастирует с современным подвесным мостом , где тросы, поддерживающие полотно, подвешены вертикально к основному тросу, закреплены на обоих концах моста и проходят между башнями. Вантовый мост оптимален для пролетов длиннее, чем у консольных мостов , и короче, чем у подвесных мостов. Это диапазон, в котором консольные мосты быстро становились бы тяжелее, а тросы подвесного моста были бы более дорогими.
Вантовые мосты проектировались и строились к концу 16 века, [1] и эта форма нашла широкое применение в конце 19 века. Ранние примеры, включая Бруклинский мост , часто сочетали черты как вантовых, так и подвесных конструкций. Вантовые конструкции вышли из моды в начале 20 века, поскольку большие промежутки были перекрыты с помощью чисто подвесных конструкций, а более короткие — с помощью различных систем, построенных из железобетона . Он снова стал популярным в конце 20 века, когда сочетание новых материалов, более крупной строительной техники и необходимости замены старых мостов снизило относительную цену этих конструкций. [2]
История
Цепной мост, построенный энциклопедистом эпохи Возрождения Фаусто Веранцио в 1595/1616 годах. До промышленного производства толстого стального троса (стального кабеля) подвесные или вантовые мосты изначально строились с использованием связанных стержней (цепи).
Самый ранний из известных сохранившихся примеров настоящего вантового моста в Соединенных Штатах — это в основном неповрежденный стальной или железный подвесной мост Bluff Dale Suspension Bridge Э. Э. Раньона с деревянными продольными балками и настилом в Блафф-Дейл, штат Техас (1890 г.), или его же неделями ранее, но разрушенный мост Barton Creek Bridge между Хакабеем, штат Техас , и Гордоном, штат Техас (1889 или 1890 г.). [3] [4] В двадцатом веке ранними примерами вантовых мостов были необычный мост Кассань (1899 г.) А. Жискларда, [5] в котором горизонтальная часть сил, действующих на трос, уравновешивается отдельным горизонтальным стяжным тросом, что предотвращает значительное сжатие настила, и мост Ж. 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 1952 года через канал Донзер-Мондрагон в Пьерлатте является одним из первых мостов современного типа, но оказал мало влияния на последующее развитие. [8] Поэтому мост Стрёмсунд со стальным настилом, спроектированный Францем Дишингером (1955), чаще называют первым современным вантовым мостом.
Другими ключевыми пионерами были Фабрицио де Миранда , Риккардо Моранди и Фриц Леонхардт . Ранние мосты этого периода использовали очень мало вант, как в мосту Теодора Хойса (1958). Однако это влечет за собой существенные затраты на возведение, и более современные конструкции, как правило, используют гораздо больше вант, чтобы обеспечить большую экономию.
Вантовые мосты могут показаться похожими на подвесные мосты , но они совершенно разные по принципу и конструкции. В подвесных мостах большие основные тросы (обычно два) висят между башнями и закреплены на каждом конце к земле. Это может быть трудно реализовать, если грунтовые условия плохие. Основные тросы, которые свободно перемещаются на подшипниках в башнях, несут нагрузку мостового настила. До установки настила тросы находятся под натяжением от собственного веса. Вдоль основных тросов более мелкие тросы или стержни соединяются с мостовым настилом, который поднимается по секциям. По мере того, как это делается, натяжение тросов увеличивается, как и при активной нагрузке от движения транспорта, пересекающего мост. Натяжение основных тросов передается на землю в местах крепления и путем сжатия вниз на башнях.
Разница между типами мостов
Подвесной мост
Вантовый мост, веерная конструкция
В вантовых мостах башни являются основными несущими конструкциями, которые передают нагрузки моста на землю. Консольный подход часто используется для поддержки мостового настила вблизи башен, но длины дальше от них поддерживаются тросами, идущими непосредственно к башням. Это имеет недостаток, в отличие от подвесного моста, в том, что тросы тянутся в стороны, а не прямо вверх, что требует, чтобы мостовой настил был более прочным, чтобы выдерживать возникающие горизонтальные нагрузки сжатия , но имеет преимущество в том, что не требует жестких креплений, чтобы противостоять горизонтальному натяжению основных тросов подвесного моста. По конструкции все статические горизонтальные силы вантового моста сбалансированы, так что опорные башни не имеют тенденции к наклону или скольжению и поэтому должны противостоять только горизонтальным силам от временных нагрузок.
Ниже приведены основные преимущества вантовой опалубки:
гораздо большая жесткость, чем у подвесного моста, благодаря чему деформации настила под действием временных нагрузок уменьшаются
может быть построен путем консольного крепления к башне – тросы служат как временной, так и постоянной опорой мостового настила
для симметричного моста (в котором пролеты по обе стороны башни одинаковы) горизонтальные силы уравновешиваются и большие наземные крепления не требуются
Дизайны
Существует четыре основных класса такелажа на вантовых мостах: моно , арфа , веер и звезда . [10]
Моноконструкция использует один кабель от своих вышек и является одним из наименее используемых примеров этого класса.
В конструкции типа «арфы» или «параллельно» 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 верху башен или проходят над ними. Конструкция вентилятора конструктивно лучше с минимальным моментом, приложенным к башням, но по практическим причинам предпочтительнее модифицированный вентилятор (также называемый полувентилятором), особенно там, где необходимо много кабелей. В конструкции модифицированного вентилятора кабели заканчиваются около верха башни, но достаточно разнесены друг от друга, чтобы обеспечить лучшую концевую заделку, улучшенную защиту окружающей среды и хороший доступ к отдельным кабелям для обслуживания. [11]
В конструкции «звезда» , еще одной относительно редкой конструкции, тросы разнесены на башне, как в конструкции «арфа», но соединяются с одной точкой или несколькими близко расположенными точками на палубе. [12]
Разница между типами мостов
Моно дизайн
Дизайн арфы
Конструкция вентилятора
Звездный дизайн
Все семь колонн вантового моста
Существует также семь основных конфигураций опорных колонн: одинарная , двойная , портальная , А-образная , Н-образная , перевернутая Y и М-образная . Последние три являются гибридными конфигурациями, которые объединяют две конфигурации в одну. [10]
Одинарная компоновка использует одну колонну для поддержки кабеля, обычно выступающую через центр настила, но в некоторых случаях расположенную с одной или другой стороны. Примеры: Виадук Мийо во Франции и мост Саншайн Скайвэй во Флориде .
Портал похож на двойную компоновку, но имеет третий элемент, соединяющий верхние части двух колонн, чтобы сформировать дверную форму или портал. Это обеспечивает дополнительную прочность, особенно против поперечных нагрузок. Примеры: мост Хейл Боггс в Луизиане и мост Кируми в Танзании .
Конструкция в форме буквы М объединяет два моста в форме буквы А , каждый из которых находится сбоку от другого, образуя букву М. Такой тип конструкции встречается редко и в основном используется на широких мостах, где одинокая конструкция в форме буквы А была бы слишком слабой. Примеры: мост Фреда Хартмана в Техасе и его запланированный собрат-мост Ship Channel Bridge, также в Техасе.
В зависимости от конструкции колонны могут быть вертикальными, наклонными или изогнутыми относительно мостового настила.
Вантовый мост с боковыми балками использует центральную башню, поддерживаемую только с одной стороны. Такая конструкция позволяет построить изогнутый мост.
Вантовый мост с консольными балками
Гораздо более радикальный по своей структуре мост Пуэнте-дель-Аламильо (1992) использует один консольный лонжерон с одной стороны пролета, с тросами только с одной стороны для поддержки мостового настила. В отличие от других вантовых типов, этот мост оказывает значительное опрокидывающее усилие на свое основание, и лонжерон должен выдерживать изгиб, вызванный тросами, поскольку силы тросов не уравновешиваются противостоящими тросами. Лонжерон этого конкретного моста образует гномон больших садовых солнечных часов . Связанные мосты архитектора Сантьяго Калатравы включают Пуэнте-де-ла-Мухер (2001), Мост солнечных часов (2004), Мост хорд (2008) и Мост Ассут-де-л'Ор (2008).
Вантовые мосты с числом пролетов более трех требуют значительно более сложных конструкций, чем двух- или трехпролетные конструкции.
В 2-пролетном или 3-пролетном вантовом мосту нагрузки от основных пролетов обычно закрепляются сзади около концевых опор с помощью оттяжек в концевых пролетах. Для большего количества пролетов это не так, и конструкция моста в целом менее жесткая. Это может создать трудности как в конструкции настила, так и пилонов. Примерами многопролетных конструкций, в которых это имеет место, являются мост Тинг Кау , где используются дополнительные «перекрестные» оттяжки для стабилизации пилонов; виадук Мийо и мост Мескала , где используются двухопорные башни; и мост генерала Рафаэля Урданеты , где были приняты очень жесткие многоопорные рамные башни. Похожая ситуация с подвесным мостом наблюдается как на мосту Грейт Сето , так и на мосту Сан-Франциско–Окленд-Бей , где требуются дополнительные опоры крепления после каждого набора из трех подвесных пролетов — это решение также можно адаптировать для вантовых мостов. [13]
Экстрадозированный мост
Twinkle-Kisogawa — это экстрадозированная конструкция с большими зазорами между секциями, поддерживаемыми кабелем.
Мост с экстрадозированием — это вантовый мост с более прочным мостовым настилом, который, будучи более жестким и прочным, позволяет опускать тросы вблизи башни и делать башни ниже пропорционально пролету. Первыми мостами с экстрадозированием были мосты Гантера и Санниберг в Швейцарии. Первый мост с экстрадозированием в Соединенных Штатах, Мемориальный мост Перл-Харбор, был построен для того, чтобы перебросить I-95 через реку Куиннипиак в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, и открылся в июне 2012 года.
Вантовый мост с системой люльки
Система люльки переносит пряди внутри стоек от мостового настила до мостового настила как непрерывный элемент, устраняя необходимость в креплении в пилонах. Каждая стальная прядь с эпоксидным покрытием переносится внутри люльки в стальной трубке диаметром 2,54 см (1 дюйм). Каждая прядь действует независимо, что позволяет снимать, проверять и заменять отдельные пряди. Первые два таких моста — мост Penobscot Narrows , построенный в 2006 году, и Veterans' Glass City Skyway , построенный в 2007 году. [14]
Связанные типы мостов
Самозакрепляющийся подвесной мост
Самозакрепленный подвесной мост имеет некоторое принципиальное сходство с вантовым типом в том, что силы натяжения, которые не дают палубе падать, преобразуются в силы сжатия вертикально в башне и горизонтально вдоль конструкции палубы. Он также связан с подвесным мостом тем, что имеет дугообразные основные тросы с поддерживающими тросами, хотя самозакрепленный тип не имеет тяжелых тросовых креплений обычного подвесного моста. В отличие от вантового или подвесного моста, самозакрепленный подвесной мост должен поддерживаться опорными конструкциями во время строительства, поэтому его строительство обходится дороже.
Известные вантовые мосты
Мост журналиста Фелиппе Дау пересекает Риу-Негру 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 длиной 400 метров (1300 футов). [16]
Мост Эразма пересекает реку Ньиве-Маас в Роттердаме , Нидерланды . Южный пролет моста имеет 89-метровый (292 фута) разводной мост 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.
Международный мост Горди Хау , который в настоящее время строится и соединяет Детройт, штат Мичиган, с Виндзором, штат Онтарио, будет иметь две перевернутые башни в форме буквы «Y», построенные на берегах реки Детройт, шесть полос для автомобильного движения, а также велосипедную и пешеходную дорожку. Его длина составит 2,5 километра (1,6 мили). После завершения строительства в 2025 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, простирающуюся на 10 100 метров (6,3 мили) через залив Ханчжоу , соединяющую Цзясин и Шаосин , два города провинции Чжэцзян. Он был открыт 23 июля 2013 года и в настоящее время является самым длинным вантовым мостом в мире.
Мост Кап Шуй Мун : вантовый мост с рельсами и дорогой, имеющий самый длинный пролет в открытом состоянии
Мост Костюшко : соединяет районы Бруклин и Квинс в Нью-Йорке, заменяя ферменный мост с тем же названием. Первый вантовый пролет (временно несущий три полосы 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, который открылся в 2012 году и пересекает реку Тринити . В 2012 году мост получил премию «За выдающиеся достижения в области гражданского строительства» от техасского отделения Американского общества инженеров-строителей . [19] [20] Мост также получил премию Европейской конвенции по строительным стальным конструкциям 2012 года за стальные мосты. [21]
Виадук Мийо , мост с самыми высокими опорами в мире: 341 метр (1119 футов) в высоту и проезжей частью 266 метров (873 фута) в высоту, пересекающий реку Тарн во Франции. Общая длина моста составляет 2460 метров (8070 футов) и он имеет семь башен, а также самый длинный в мире подвесной вантовый настил.
Мост СНП (Мост Словацкого национального восстания) – самый длинный в мире вантовый мост с одним пилоном и одной вантовой плоскостью (Братислава, Словакия, 1967–1972)
Most SNP (Новый мост), самый длинный в мире вантовый мост в категории с одним пилоном и с одной вантовой плоскостью, пересекающий Дунай в Братиславе , Словакия . Главный пролет составляет 303 метра (994 фута), общая длина 430,8 метра (1413 футов). Единственный член Всемирной федерации высотных башен, который в основном используется как мост. На вершине пилона высотой 85 метров (279 футов) находится ресторан в виде летающей тарелки.
Мост Октавио Фриаса де Оливейры пересекает реку Пиньейрос в Сан-Паулу , 2008 год. Он имеет пилон высотой 138 метров (453 фута), под которым пересекаются две вантовые дороги, поворачивающие на 90° к противоположному берегу реки.
Эресуннский мост — комбинированный двухпутный железнодорожный и четырёхполосный автомобильный мост с основным пролётом 490 метров (1610 футов) и общей длиной 7,85 километра (4,88 мили), пересекающий Эресунн между Мальмё , Швеция, и датским столичным регионом .
Мост Пелешац соединяет юго-восточный хорватский анклав с остальной частью страны.
Мост Моранди , часть которого обрушилась во время ливня 14 августа 2018 г.
Мост Нормандии пересекает Сену в Нормандии , Франция (1988–1995) — некоторое время являлся самым длинным вантовым мостом в мире.
Queensferry Crossing (ранее Forth Replacement Crossing) — автомобильный мост в Шотландии. Он построен рядом с существующим подвесным мостом Forth Road Bridge через залив Ферт-оф-Форт и после завершения строительства в 2017 году стал самым длинным вантовым мостом с тремя башнями в мире длиной 2700 м. [22]
Мост Ранде в Испании недалеко от Виго — вантовый мост для автомагистралей с самым длинным и узким пролетом в мире на момент постройки (1973–1977). Три длинных пролета по 148 метров (486 футов) + 400 метров (1300 футов) + 148 метров (486 футов). Пилоны из бетона, балки из стали.
Мост Рио-Антирио пересекает Коринфский залив около Патры , Греция. При общей длине 2880 метров (9450 футов) и четырех башнях он имеет вторую по длине вантовую подвесную платформу (длиной 2258 метров (7408 футов)) в мире, только платформа виадука Мийо на юге Франции длиннее — 2460 метров (8070 футов). Однако, поскольку последняя также поддерживается опорами на пилонах помимо вант, мостовую платформу Рио-Антирио можно считать самой длинной вантовой полностью подвесной платформой в мире.
Мост Рио-Негро , высотой 3595 метров (11 795 футов), является самым длинным вантовым мостом в Бразилии . [15]
Длина второго перехода через Северн между Англией и Уэльсом составляет 3,186 мили (5,127 км), он состоит из одного центрального судоходного пролета через канал «Шутс» и подходных виадуков с обеих сторон. [23]
Мост Таппан Зи , заменивший оригинальный мост , представляет собой двухъярусный вантовый мост, открытый в 2017 и 2018 годах. Он является самым южным мостом через реку Гудзон, расположенным полностью в пределах штата Нью-Йорк, и первым вантовым мостом в Северной Америке, который по общей ширине проезжей части соответствует мосту Закима в Бостоне (см. ниже) — 183 фута (56 метров), охватывая восемь полос движения.
Мост Tilikum Crossing 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. Завершенный в 2015 году, мост имеет длину 1720 футов (520 м) и пересекает реку Уилламетт, соединяя районы South Waterfront и Central Eastside .
Мост Варина-Энон , соединяет I-295 через реку Джеймс между округами Хенрико и Честерфилд в Вирджинии. Мост Варина-Энон представляет собой первое в мире применение сборных железобетонных дельта-рам для строительства его 630-футового (190-метрового) вантового главного пролета. Он является важной частью программы Peregrine Falcon, курируемой Департаментом транспорта Вирджинии .
Мост Васко да Гама в Лиссабоне , Португалия, является самым длинным мостом в Европе, его общая длина составляет 17,2 км (10,7 миль), включая 0,829 км (0,515 миль) основного моста, 11,5 км (7,1 миль) виадуков и 4,8 км (3,0 миль) дополнительных дорог.
Мост Казунгула — автомобильный и железнодорожный мост через реку Замбези между Замбией и Ботсваной ( 3028 футов).
Мосты Сарате–Бразо Ларго через реки Парана-Гуасу и Парана-де-лас-Пальмас в Аргентине (1972–1976) — первые два в мире двухпролетных автомобильных и железнодорожных вантовых стальных моста. Длина пролетов: 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 рода в Индии и одним из самых длинных в Азии. Он соединяет города-побратимы Ховрах и Калькутту .
^ "Типы мостов". История мостов . Получено 12 октября 2020 г.
^ Нордрум, Эми. «Популярные вантовые мосты возводятся по всей территории США для замены разрушающихся пролетов». Scientific American . Получено 30 апреля 2017 г.
^ ab "Cable Stayed Bridge". Middle East Economic Engineering Forum . Архивировано из оригинала 25 мая 2019 года . Получено 13 мая 2016 года .
^ Сарханг Заде, Олфат (октябрь 2012 г.). «Сравнение трех типов вантовых мостов с использованием структурной оптимизации» (PDF) . Western University Canada .
^ TK Bandyopadhyay; Alok Baishya (2000). P. Dayaratnam; GP Garg; GV Ratnam; RN Raghavan (ред.). Международная конференция по подвесным, вантовым и вантовым мостам: 19–21 ноября 1999 г., Хайдарабад. Universities Press (Индия). стр. 282, 373. ISBN978-81-7371-271-5.
^ Virlogeux, Michel (1 февраля 2001 г.). «Мосты с несколькими вантовыми пролетами». Structural Engineering International . 11 (1): 61–82. doi :10.2749/101686601780324250. S2CID 109604691.
^ "Briding To The Future Of Engineering" (пресс-релиз). Американское общество инженеров-строителей. 12 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 10 октября 2008 г. Получено 8 марта 2008 г.
^ ab "Первый мост через Амазонку откроет крупнейший в мире тропический лес для освоения". The Guardian . 5 августа 2010 г. Получено 19 января 2020 г.
^ «Мост Рио-Негро, экономическое сообщение стоимостью 400 миллионов долларов, открывается в бассейне Амазонки». www.enr.com . Получено 7 декабря 2021 г. .
^ "США: Самый длинный вантовый мост на Западе". 14 августа 2015 г.
^ Paybarah, Azi; Schweber, Nate (29 августа 2019 г.). «Самый ненавистный мост города получил почти $1 млрд на реконструкцию». The New York Times . ISSN 0362-4331 . Получено 29 августа 2019 г.
^ "Margaret Hunt Hill Bridge, 2012 OCEA". Техасское отделение Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинала 5 января 2017 года . Получено 5 января 2017 года .
^ "Outstanding Civil Engineering Achievement Awards". Техасское отделение Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинала 18 февраля 2016 года . Получено 5 января 2017 года .
^ "Мост Маргарет Хант, Даллас, США". Премия ECCS 2012 года за стальные мосты . Брюссель, Бельгия : Европейская конвенция по строительным стальным конструкциям. С. 4–7. Архивировано из оригинала 5 января 2017 года . Получено 5 января 2017 года .
^ «Квинсферри-Кроссинг | Форт-Бриджес».
^ "Вантовые опоры: Второе пересечение реки Северн" (PDF) . Фрейссине .
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; Фримен, Ральф Энтони (1987). Бангкокский вантовый мост . 3 F Engineering Consultants, Бангкок. ISBN 974-410-097-4.
Подольни, Уолтер; Скальци, Джон Б. (1986). Строительство и проектирование вантовых мостов (2-е изд.). Нью-Йорк: Wiley. ISBN 0471826553.*
Вальтер, Рене и др. (1999). Вантовые мосты (2-е изд.). Томас Телфорд. ISBN 0-7277-2773-7.
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме Вантовые мосты.
.jpg/1280px-Abdoun_Bridge_(7).jpg)
