Вантовый мост - Cable-stayed bridge

Вантовый мост
Русский мост во Владивостоке имеет центральный пролет 1104 метра. Это самый длинный вантовый мост в мире.
В Русский мост в Владивосток имеет центральный пролет 1104 метра. Это самый длинный вантовый мост в мире.
ПредокПодвесной мост
СвязанныйЭкстрадозированный мост
ПотомокБоковой вантовый мост, Самозакрепляющийся подвесной мост, консольный лонжеронный вантовый мост
НесетПешеходов, велосипеды, автомобили, грузовые автомобили, Скоростной трамвай
ДиапазонОт среднего до длинного
МатериалСтальной трос, пост-напряженный бетон коробчатые балки, сталь или бетон пилоны
ПодвижныйНет
Проектные усилияСредняя
Ложная работа требуетсяОбычно нет
Эресуннский мост от Мальмё к Копенгаген в Швеция и Дания

А вантовый мост имеет один или несколько башни (или пилоны), откуда кабели поддержите настил моста. Отличительной особенностью являются кабели или остается, которые проходят прямо от башни к палубе, обычно образуя веерообразный узор или серию параллельных линий. Это контрастирует с современным подвесной мост, где тросы, поддерживающие настил, подвешены вертикально к основному тросу, закреплены на обоих концах моста и проходят между опорами. Вантовый мост оптимален для пролетов длиннее консольные мосты и короче подвесных мостов. Это диапазон, в котором консольные мосты будут быстро утяжеляться, а кабельная разводка подвесных мостов будет более дорогостоящей.

Вантовые мосты проектировались и строились к концу 16 века,[1] и форма нашла широкое распространение в конце 19 века. Ранние примеры, включая Бруклинский мост, часто сочетают в себе особенности как подвесной, так и подвесной конструкции. Вантовые конструкции перестали пользоваться популярностью в начале 20-го века, поскольку большие зазоры перекрывали с помощью простых конструкций подвесок, а более короткие - с помощью различных систем, построенных из железобетон. Он вернулся к известности в конце 20-го века, когда сочетание новых материалов, более крупной строительной техники и необходимости замены старых мостов снизило относительную стоимость этих конструкций.[2]

История

Цепной мост у р. эпоха Возрождения эрудит Фаусто Веранцио, с 1595/1616 г. До промышленного производства тяжелого троса (стального троса) подвесные или стоячие мосты сначала сооружались с помощью соединенных стержней (цепей).

Вантовые мосты датируются 1595 годом, когда конструкции были найдены в Machinae Novae, книга хорватский -Венецианский изобретатель Фаусто Веранцио. Многие ранние висячие мосты были вантовыми, в том числе пешеходный мост 1817 года. Мост Драйбургского аббатства, Джеймс Дредж запатентовано Мост Виктории, Бат (1836), а позже Мост Альберта (1872 г.) и Бруклинский мост (1883). Их дизайнеры обнаружили, что сочетание технологий позволило создать более жесткий мост. Джон А. Роблинг воспользовались этим, чтобы ограничить деформации из-за железнодорожных нагрузок в Подвесной мост Ниагарского водопада.

Самым ранним известным сохранившимся примером настоящего вантового моста в Соединенных Штатах является в значительной степени неповрежденная сталь или железо Э. Э. Руньона. Подвесной мост Блафф-Дейл с деревянными косами и настилом Блафф Дейл, Техас (1890), или его неделями ранее, но разрушенный Мост Бартон-Крик между Хакабей, Техас и Гордон, Техас (1889 или 1890).[3][4] В двадцатом веке ранние примеры вантовых мостов включали необычный мост Кассань, построенный А. Жискларом (1899 г.),[5] в котором сила троса в горизонтальной части уравновешивается отдельным горизонтальным стяжным тросом, предотвращающим значительное сжатие в настиле, и мостиком G. Leinekugel le Coq[6] в Lézardrieux в Бретань (1924). Эдуардо Торроха спроектировал вантовый акведук[7] в Темпуле в 1926 году.[8] Альберт Какот Вантовый мост с бетонным настилом 1952 года[9] над каналом Донзер-Мондрагон в Pierrelatte является одним из первых современного типа, но мало повлиял на дальнейшее развитие.[8] Стальной настил Стремсундский мост разработано Франц Дишингер (1955 г.) поэтому чаще называют первым современным вантовым мостом.

Включены другие ключевые пионеры Фабрицио де Миранда, Риккардо Моранди, и Фриц Леонхардт. Ранние мосты этого периода использовали очень мало канатов, как в Мост Теодора Хойса (1958). Однако это требует значительных затрат на монтаж, и в более современных структурах, как правило, используется гораздо больше кабелей для обеспечения большей экономии.

Абдунский мост, Амман, Иордания

Сравнение с подвесным мостом

Ада Бридж в сумерках в Белград (Сербия )

Вантовые мосты могут показаться похожими на подвесные мосты, но на самом деле они совершенно разные по принципу и конструкции.

Принс Клаусбруг через Канал Амстердам-Рейн в Утрехт

В подвесных мостах между башнями свисают большие главные тросы (обычно два). якорь на каждом конце к земле. Это может быть сложно реализовать при плохих грунтовых условиях. Основные тросы, которые могут свободно перемещаться на опорах в опорах, несут нагрузку от настила моста. Перед установкой палубы кабели находятся под напряжение от собственного веса. Вдоль основных тросов тросы или стержни меньшего размера соединяются с настилом моста, который поднимается секциями. При этом натяжение кабелей увеличивается, как и в случае с живая нагрузка движения, пересекающего мост. Натяжение основных тросов передается на землю в местах крепления и вниз. сжатие на башнях.

  • Разница между типами мостов

  • Подвесной мост

  • Вантовый мост, вентиляторное исполнение

В вантовых мостах башни являются основными несущими конструкциями, передающими мостовые нагрузки на землю. А консоль подход часто используется для поддержки настила моста рядом с башнями, но на большем расстоянии от них используются кабели, идущие 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 настил моста был более прочным, чтобы противостоять горизонтальному сжатие нагрузки, но его преимущество состоит в том, что не требуются жесткие крепления для сопротивления горизонтальному натяжению основных тросов подвесного моста. По конструкции все статические горизонтальные силы вантового моста уравновешены, так что опорные башни не имеют тенденции к наклону или скольжению и поэтому должны противостоять только горизонтальным силам от временных нагрузок.

Основные преимущества вантовой формы:

  • гораздо большая жесткость, чем у подвесного моста, что снижает деформации настила под действием временных нагрузок
  • могут быть построены консольным выходом из башни - тросы действуют как временные и постоянные опоры для настила моста
  • для симметричного моста (в котором пролеты по обе стороны башни одинаковые), баланс горизонтальных сил и большой наземные якорные стоянки не требуются

Дизайн

Существует четыре основных класса оснастки на вантовых мостах: мононуклеоз, арфа, вентилятор, и звезда.[10]

  • В мононуклеоз design использует единственный кабель от своих вышек и является одним из редко используемых примеров этого класса.
  • в арфа или параллельно В конструкции кабели почти параллельны, так что высота их крепления к вышке пропорциональна расстоянию от башни до их крепления на палубе.
  • в вентилятор конструкции, все кабели подключаются к верхней части башни или проходят через нее. Конструкция вентилятора конструктивно лучше с минимальным моментом, приложенным к опорам, но по практическим соображениям предпочтительнее модифицированный вентилятор (также называемый полувентилятором), особенно там, где необходимо много кабелей. В модифицированной конструкции вентилятора кабели оканчиваются около вершины башни, но разнесены друг от друга на достаточное расстояние, чтобы обеспечить лучшее заделку, улучшенную защиту окружающей среды и хороший доступ к отдельным кабелям для обслуживания.[11]
  • в звезда конструкция, еще одна относительно редкая конструкция, кабели разнесены на башне, как и конструкция арфы, но соединяются с одной точкой или несколькими близко расположенными точками на палубе.[12]
  • Разница между типами мостов

  • Мононуклеоз дизайн

  • Арфа дизайн

  • Вентилятор дизайн

  • Звезда дизайн

Есть также четыре варианта расположения опорных колонн: не замужем, двойной, портал и А-образный.[10]

  • В не замужем В конструкции используется одна колонна для поддержки кабеля, обычно выступающая через центр настила, но в некоторых случаях расположенная на одной или другой стороне.
  • В двойной Расположение позволяет разместить пары столбцов с обеих сторон настила.
  • В портал аналогична двойной конструкции, но имеет третий элемент, соединяющий вершины двух колонн, образуя дверную форму или портал. Это обеспечивает дополнительную прочность, особенно против поперечных нагрузок.
  • В А-образный конструкция аналогична концепции портала, но достигает той же цели за счет наклона двух столбцов друг к другу, чтобы встретиться наверху, устраняя необходимость в третьем элементе. В перевернутый Y дизайн сочетает в себе А-образный внизу с не замужем наверху.

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

Вариации

Боковой вантовый мост

Пуэнте-де-ла-Унидад, присоединяясь Сан-Педро-Гарса-Гарсия и Монтеррей, вантовый мост консольный лонжерон

А боковой вантовый мост использует центральную башню, поддерживаемую только с одной стороны. Такая конструкция позволяет построить изогнутый мост.

Вантовый мост консольный лонжерон

Намного более радикальный по своей структуре Пуэнте-дель-Аламильо (1992) использует сингл консольный лонжерон с одной стороны пролета, с тросами только с одной стороны для поддержки настила моста. В отличие от других вантовых типов, этот мост оказывает значительную опрокидывающую силу на его фундамент, и лонжерон должен противостоять изгибу, вызываемому тросами, поскольку силы троса не уравновешиваются противоположными тросами. Лонжерон этого моста образует гномон большого сада солнечные часы. Родственные мосты архитектора Сантьяго Калатрава включить Пуэнте-де-ла-Мухер (2001), Солнечные часы Мост (2004), Аккорды мост (2008), и Мост Ассут де л'Ор (2008).

Многопролетный вантовый мост

Живописный мост в Москва представляет собой многопролетную конструкцию.

Вантовые мосты с более чем тремя пролетами предполагают значительно более сложные конструкции, чем двухпролетные или трехпролетные конструкции.

В двухпролетных или трехпролетных вантовых мостах нагрузки от основных пролетов обычно фиксируются обратно ближе к концу. абатменты остается в конце пролета. Для большего количества пролетов это не так, и конструкция моста в целом менее жесткая. Это может создать трудности как при проектировании 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 Межкала, где используются двуногие башни; и Мост генерала Рафаэля Урданета, где были приняты очень жесткие многоногие каркасные башни. Аналогичная ситуация с подвесным мостом наблюдается как на Большой Сетуский мост и Мост Сан-Франциско-Окленд-Бэй там, где требуются дополнительные опоры для анкеровки после каждого набора из трех подвесных пролетов - это решение также может быть адаптировано для вантовых мостов.[13]

Экстрадозированный мост

Twinkle-Kisogawa представляет собой сверхдозированную конструкцию с длинными промежутками между секциями, поддерживаемыми кабелем.

An экстрадозированный мост представляет собой вантовый мост с более прочным мостовым настилом, который, будучи более жестким и прочным, позволяет не прокладывать тросы близко к вышке, а опоры опускаются ниже пропорционально длине пролета. Первыми экстрадозированными мостами были Гантерский мост и Мост Сунниберг в Швейцарии. Первый мост экстрадозирования в США, Мемориальный мост Перл-Харбора был построен для перевозки I-95 через реку Квиннипьяк в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, и открылся в июне 2012 года.

Вантовый мост-люлька

Система люльки переносит нити в стойках от настила мостика к настилу моста в качестве непрерывного элемента, устраняя крепления в пилонах. Каждая стальная прядь с эпоксидным покрытием находится внутри люльки в стальной трубке диаметром один дюйм (2,54 см). Каждая нить действует независимо, что позволяет удалять, проверять и заменять отдельные нити. Первые два таких моста являются Penobscot Narrows Bridge, завершенный в 2006 году, и Skyway Стеклянного города ветеранов, завершено в 2007 году.[14]

Связанные типы мостов

Самозакрепляющийся подвесной мост

А подвесной мост на самоакке имеет некоторое принципиальное сходство с вантовым типом в том, что силы натяжения, препятствующие падению палубы, преобразуются в силы сжатия по вертикали в башне и по горизонтали вдоль конструкции палубы. Это также связано с подвесной мост в наличии дугообразных основных тросов с подвесными тросами, хотя самозакрепляемый тип не имеет тяжелых креплений для тросов обычного подвесного моста. В отличие от вантового моста или подвесного моста, самозакрепляющийся подвесной мост должен поддерживаться ложная работа во время строительства и поэтому строить дороже.

Известные вантовые мосты

Смотрите также: Список самых длинных пролетов вантовых мостов и Категория: Вантовые мосты
Мост Эразма, Эразмусбруг, в Роттердам, Нидерланды
  • Мост Эразма пересекает Nieuwe Maas в Роттердам, Нидерланды. Южный пролет моста имеет опорный мост длиной 89 метров (292 фута) для судов, которые не могут проходить под мостом. Подъемный мост является самым большим и тяжелым в Западной Европе и имеет самую большую панель такого типа в мире.
Вид на Метромост Золотой Рог, с Галатская башня в левом конце кадра, Стамбул, индюк
  • Метромост Золотой Рог, соединяет старый полуостров Стамбул с Галата районе и является первым вантовым мостом в индюк.
  • Морской мост Цзясин-Шаосин, Чжэцзян Провинция, Китай. Мост представляет собой восьмиполосную структуру, протяженность которой составляет 10 100 метров (6,3 мили) в поперечнике. Залив Ханчжоу, подключение 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 Новые дороги, Луизиана и Сент-Франсисвилл, Луизиана.
  • Мост Костюшко: Он соединяет районы Бруклина и Квинса в Нью-Йорке, заменяя одноименный ферменный мост. Первый вантовый пролет (временно по три полосы в каждом направлении) открылся для движения в апреле 2017 года. Второй, почти такой же пролет открылся 29 августа 2019 года.[19]
  • Dongting Lake Железнодорожный мост - это четырехпролетный (трехбашенный) мост длиной 1290 метров (4230 футов), который является одним из очень немногих крупных вантовых мостов, предназначенных для использования на магистральных железных дорогах.[20]
Мост Маргарет Хант Хилл над Река Тринити в Даллас, Техас, США (2012)
Вид на вантовый мост через Корабельный фарватер, Санкт-Петербург, Россия.

Корабельный мост, вантовый мост через Корабельный фарватер в г. Санкт-Петербург, Россия. Корабельный мост - 622 метра, 320 метров - между двумя опорами. Это единственный в мире мост с наклонными пилонами, напоминающий один из самых известных символов Санкт-Петербурга - разводные мосты.

  • Мост Маргарет Хант Хилл в Даллас, Техас, США, который открылся в 2012 году и охватывает Река Тринити. В 2012 году мост получил награду за выдающиеся достижения в области гражданского строительства в Техасском районе Американское общество инженеров-строителей.[21][22] Мост также получил награду Европейской конвенции по строительству стальных конструкций 2012 года для стальных мостов.[23]
  • Виадук Мийо, мост с самыми высокими опорами в мире: высота 341 метр (1119 футов) и проезжая часть высотой 266 метров (873 фута), пересекающая реку Тарн во Франции. Имея общую длину 2460 метров (8070 футов) и семь башен, он также имеет самую длинную вантовую подвесную платформу в мире.
Большинство SNP (Мост Словацкого национального восстания) - самый длинный вантовый мост в мире, имеющий один пилон и одну вантовую плоскость (Братислава, Словакия, 1967–1972).
  • Большинство SNP (Новый мост), самый длинный вантовый мост в мире в категории с одним пилоном и одной вантовой плоскостью, охватывающий Дунай в Братислава, Словакия. Главный пролет составляет 303 метра (994 фута), общая длина 430,8 метра (1413 футов). Единственный член Всемирная федерация великих башен который в основном используется как мост. На вершине пилона высотой 85 метров (279 футов) находится ресторан с летающими тарелками.
  • Мост Октавио Фриаса де Оливейра пересекает Река Пиньейрос в Сан-Паулу, 2008. Он имеет пилон высотой 138 метров (453 фута), под которым две неподвижные 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 Датский столичный регион.
  • Пенобскотский узкий мост и обсерватория, автомобильный мост с обсерваторией на вершине одной из башен и пролетом 2120 футов (646 м).
  • Понте Моранди, часть которого обрушилась во время ливня 14 августа 2018 г.
  • Пон-де-Нормандия, пересекает Сена в Нормандия, Франция (1988 - 1995) - кратко самый длинный вантовый мост в мире.
  • Queensferry Crossing (ранее Forth Replacement Crossing) - автомобильный мост в Шотландии. Он построен рядом с существующей, подвесной, Forth Road Bridge через Ферт-оф-Форт и по завершении строительства в 2017 году стал самым длинным трехбашенным вантовым мостом в мире высотой 2700 метров.[24]
  • Пон-де-Бротон Первый современный вантовый мост такого типа, открытый для движения транспорта в 1977 году.[нужна цитата ]
  • Мост Ранде В Испании недалеко от Виго находится автомобильный вантовый мост с самым длинным и самым узким пролетом в мире на момент постройки (1973–1977). Три длинных пролета: 148 метров (486 футов) + 400 метров (1300 футов) + 148 метров (486 футов). Пилоны из бетона, балка из стали.
  • Мост Рио-Антирио пересекает Коринфский залив около Патры, Греция. Имея общую длину 2880 метров (9450 футов) и четыре башни, он имеет вторую по длине вантовую подвесную палубу (2258 метров (7408 футов) в длину) в мире, при этом только палуба виадука Мийо на юге Франции является длиннее на 2460 метров (8070 футов). Однако, поскольку последний также поддерживается опорами на пилонах, помимо тросов, настил моста Рио-Антиррио можно считать самым длинным в мире полностью подвесным настилом с вантовыми опорами.
  • Русский мост Вантовый мост с самым длинным пролетом в мире - 1104 метра (3622 фута). Владивосток, Россия.
Мост Рио-Негро, в Манаус. Самый длинный вантовый мост в Бразилия с 3595 метров (11795 футов).[17]

использованная литература

  1. ^ «Типы мостов». История мостов. Получено 12 октября 2020.
  2. ^ Нордрум, Эми. «Популярные вантовые мосты возводятся в США вместо рушащихся пролетов». Scientific American. Получено 30 апреля 2017.
  3. ^ «Подвесной мост Блафф-Дейл». Исторический американский технический рекорд. Библиотека Конгресса.
  4. ^ «Мост Бартон-Крик». Исторический американский технический рекорд. Библиотека Конгресса.
  5. ^ 42 ° 30′14 ″ с.ш. 2 ° 08′37 ″ в.д. / 42,5040 ° с. Ш. 2,1436 ° в. / 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. / 36.64876; -5.9304
  8. ^ а б Трояно, Леонардо (2003). Мостостроение: глобальная перспектива. Томас Телфорд. С. 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. / 44.3824; 4.7284
  10. ^ а б «Вантовый мост». Ближневосточный экономический инженерный форум. Архивировано из оригинал 25 мая 2019 г.. Получено 13 мая 2016.
  11. ^ Сарханг Заде, Олфат (октябрь 2012 г.). "Сравнение трех типов вантовых мостов с использованием структурной оптимизации" (PDF). Западный университет Канады.
  12. ^ Т.К. Bandyopadhyay; Алок Байшья (2000). П. Дайаратнам; Г.П. Гарг; Г.В. Ратнам; R.N. Рагхаван (ред.). Международная конференция по подвесным, вантовым и вантовым мостам: 19–21 ноября 1999 г., Хайдарабад. Universities Press (Индия). С. 282, 373. ISBN  978-81-7371-271-5.
  13. ^ Вирлого, Мишель (1 февраля 2001 г.). «Мосты с несколькими вантовыми пролетами». Structural Engineering International. 11 (1): 61–82. Дои:10.2749/101686601780324250.
  14. ^ «Переход к будущему инженерии» (Пресс-релиз). Американское общество инженеров-строителей. 12 марта 2007 г.. Получено 8 марта 2008.
  15. ^ "Twin Stayed Road Bridges Reggio Emilia". Милан, Италия: Redailli Tecna S.P.A. Архивировано из оригинал 2 января 2017 г.. Получено 2 января 2017.
  16. ^ «Три моста в Реджо-Эмилии (Италия)» (PDF). European Steel Design Awards 2009. Брюссель, Бельгия: Генеральный секретариат Европейской конвенции по металлоконструкциям. 2009. С. 16–17. Архивировано из оригинал (PDF) 5 января 2017 г.. Получено 5 января 2017.
  17. ^ а б «Первый мост через Амазонку, открывший величайший тропический лес в мире для развития». Хранитель. 5 августа 2010 г.. Получено 19 января 2020.
  18. ^ https://www.lafargeholcim.com/united-states-longest-cable-stayed-bridge-west
  19. ^ Пайбара, Ази; Швебер, Нейт (29 августа 2019 г.). "Самый ненавистный мост в городе преображается почти на 1 миллиард долларов". Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. Получено 29 августа 2019.
  20. ^ «Самый длинный вантовый железнодорожный мост в мире закрывается в Китае - Синьхуа | English.news.cn». news.xinhuanet.com. Получено 30 декабря 2017.
  21. ^ «Мост Маргарет Хант Хилл, 2012 OCEA». Техасское отделение Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинал 5 января 2017 г.. Получено 5 января 2017.
  22. ^ «Награды за выдающиеся достижения в области гражданского строительства». Техасское отделение Американского общества инженеров-строителей. Архивировано из оригинал 18 февраля 2016 г.. Получено 5 января 2017.
  23. ^ «Мост Маргарет Хант, Даллас, США». Награда ECCS 2012 за стальные мосты. Брюссель, Бельгия: Европейская конвенция по стальным конструкциям. С. 4–7. Архивировано из оригинал 5 января 2017 г.. Получено 5 января 2017.
  24. ^ https://www.theforthbridges.org/queensferry-crossing/
  25. ^ "Кабельные стоянки: переход Второй Северн" (PDF). Freyssinet.

дальнейшее чтение

  • Де Миранда Ф. и др. (1979), "Основные проблемы длиннопролетных вантовых мостов", Rep. N. 25, Dipartimento di Strutture - Università di Calabria - Arcavacata (CS) Italy, (242 pagg.) Сентябрь 1979 г.
  • Грегори, Фрэнк Хатсон; Фриман, Ральф Энтони (1987). Бангкокский вантовый мост. 3 F Engineering Consultants, Бангкок. ISBN  974-410-097-4.
  • Подольный, Вальтер; Скальци, Джон Б. (1986). Строительство и проектирование вантовых мостов (2-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN  0471826553.*
  • Вальтер, Рене; и другие. (1999). Вантовые мосты (2-е изд.). Томас Телфорд. ISBN  0-7277-2773-7.

внешние ссылки