Вантовый мост

Тип моста с тросами, идущими непосредственно от опор к палубе

Вантовый мост
Центральный пролет Русского моста во Владивостоке составляет 1104 метра (3622 фута), что является самым длинным вантовым мостовым пролетом в мире по состоянию на 2024 год.
Центральный пролет Русского моста во Владивостоке составляет 1104 метра (3622 фута), что является самым длинным вантовым мостовым пролетом в мире по состоянию на 2024 год.
ПредокПодвесной мост
СвязанныйЭкстрадозированный мост
ПотомокВантовый мост с боковыми балками , Самозакрепленный подвесной мост , Вантовый мост с консольными балками
ПереноситПешеходы , велосипеды , автомобили , грузовики , легкорельсовый транспорт
Диапазон размахаОт среднего до длинного
МатериалСтальной канат , бетонные коробчатые балки с пост-напряжением , стальные или бетонные пилоны
ПодвижныйНет [ необходима ссылка ]
Усилия по проектированиюсередина
Требуется фальш-работаОбычно нет
Эресуннский мост из Мальмё в Копенгаген в Швеции и Дании

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).

Вантовые мосты датируются 1595 годом, где чертежи были найдены в Machinae Novae , книге хорватско - венецианского изобретателя Фаусто Веранцио . Многие ранние висячие мосты были вантовыми, включая пешеходный мост Драйбургского аббатства 1817 года , запатентованный Джеймсом Дреджем мост Виктория, Бат (1836), а также более поздние мосты Альберт (1872) и Бруклинский мост (1883). Их проектировщики обнаружили, что сочетание технологий создает более жесткий мост. Джон А. Роблинг особенно воспользовался этим преимуществом, чтобы ограничить деформации из-за железнодорожных нагрузок в подвесном мосту Ниагарского водопада .

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.

Мост Абдун , Амман, Иордания, пример моста с экстрадозой

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.

Сравнение с подвесным мостом

Мост Ада в сумерках в Белграде ( Сербия )
Мост Принса Клаусбрюг через канал Амстердам-Рейн в Утрехте

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.

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]
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]

В зависимости от конструкции колонны могут быть вертикальными, наклонными или изогнутыми относительно мостового настила.

Вариации

Вантовый мост с боковыми пролетами

Пуэнте-де-ла-Унидад , соединяющий Сан-Педро-Гарса-Гарсия и Монтеррей , консольный вантовый мост.

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 . Схожие мосты архитектора Сантьяго Калатравы включают Пуэнте-де-ла-Мухер (2001), Мост солнечных часов (2004), Мост хорд (2008) и Мост Ассут-де-л'Ор (2008).

Многопролетный вантовый мост

Живописный мост в Москве — многопролетная конструкция.

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]

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 Эразма, Эразмусбрюг , в Роттердаме , Нидерланды
  • 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.
Вид на метромост Золотой Рог с Галатской башней в левом конце кадра, Стамбул , Турция.
  • Метромост Золотой Рог соединяет старый полуостров Стамбула с районом Галата и является первым вантовым мостом в Турции .
  • 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 Джона Джеймса Одюбона (река Миссисипи) : самый длинный вантовый мост в Западном полушарии, пересекающий реку Миссисипи между Нью-Роудс, Луизиана и Сент-Фрэнсисвиллем, Луизиана .
  • 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 через реку Тринити в Далласе , Техас , США (2012)
  • 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 Пелешац , Дубровницко-Неретванская жупания , Хорватия. Это автомобильный мост длиной 2404 метра (7887 футов) и высотой 98 метров (322 фута), который соединяет юго-восточный полуэксклав с остальной частью страны, пересекая морской канал между Комарной и Пелешацем .
  • Мост и обсерватория Пенобскот-Нэрроус — автомобильный мост с обсерваторией на вершине одной из башен и пролетом длиной 2120 футов (646 м).
  • 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]
  • Pont de Brotonne , первый современный вантовый мост такого типа, открытый для движения в 1977 году. [ необходима цитата ]
  • 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-Антирио, пересекающий Коринфский залив недалеко от Патр и 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]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Типы мостов". История мостов . Получено 12 октября 2020 г.
  2. ^ Нордрум, Эми. «Популярные вантовые мосты возводятся по всей территории США для замены разрушающихся пролетов». Scientific American . Получено 30 апреля 2017 г.
  3. ^ "Подвесной мост Блафф-Дейл". Исторический американский инженерный отчет . Библиотека Конгресса .
  4. ^ "Мост Бартон-Крик". Исторический американский инженерный отчет . Библиотека Конгресса .
  5. ^ 42°30′14″с.ш. 2°08′37″в.д. / 42,5040°с.ш. 2,1436°в.д. / 42,5040; 2,1436
  6. ^ 48°46′51″с.ш. 3°06′24″з.д. / 48,7807°с.ш. 3,1065345°з.д. / 48,7807; -3,1065345
  7. ^ 36°38′56″с.ш. 5°55′49″з.д. / 36,64876°с.ш. 5,9304°з.д. / 36,64876; -5,9304
  8. ^ ab Troyano, Leonardo (2003). Bridge Engineering: A Global Perspective . Thomas Telford. стр. 650–652. ISBN 0-7277-3215-3.
  9. ^ 44°22′57″ с.ш. 4°43′42″ в.д. / 44,3824° с.ш. 4,7284° в.д. / 44,3824; 4,7284
  10. ^ ab "Cable Stayed Bridge". Middle East Economic Engineering Forum . Архивировано из оригинала 25 мая 2019 года . Получено 13 мая 2016 года .
  11. ^ Сарханг Заде, Олфат (октябрь 2012 г.). «Сравнение трех типов вантовых мостов с использованием структурной оптимизации» (PDF) . Western University Canada .
  12. ^ 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. ISBN 978-81-7371-271-5.
  13. ^ Virlogeux, Michel (1 февраля 2001 г.). «Мосты с несколькими вантовыми пролетами». Structural Engineering International . 11 (1): 61–82. doi :10.2749/101686601780324250. S2CID  109604691.
  14. ^ "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.
  15. ^ ab "Первый мост через Амазонку откроет крупнейший в мире тропический лес для освоения". The Guardian . 5 августа 2010 г. Получено 19 января 2020 г.
  16. ^ "Мост Рио-Негро, экономическое сообщение стоимостью 400 миллионов долларов, открывается в бассейне Амазонки". www.enr.com . Получено 7 декабря 2021 г. .
  17. ^ "США: Самый длинный вантовый мост на Западе". 14 августа 2015 г.
  18. ^ 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.
  19. ^ "Margaret Hunt Hill Bridge, 2012 OCEA". Техасское отделение Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинала 5 января 2017 года . Получено 5 января 2017 года .
  20. ^ "Outstanding Civil Engineering Achievement Awards". Техасское отделение Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинала 18 февраля 2016 года . Получено 5 января 2017 года .
  21. ^ "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 .
  22. ^ «Квинсферри-Кроссинг | Форт-Бриджес».
  23. ^ "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.
  • Североамериканский реестр вантовых мостов
  • Structurae: Вантовые мосты
  • Вантовый мост
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Вантовый_мост&oldid=1251607135"