Лекция 1 (4).
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 b друг 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