Висячие мосты.

В висячих металлических мостах главными несущими элемен­тами служат кабели или ванты, работающие на растяжение.

Кабели изготавливают из крученых проволочных канатов, а при особо больших пролетах - из мощного пучка параллельных про­волок. Кабель, имеющий в пролете (по фасаду моста) криволиней­ное очертание, проходит над вершинами пилонов и в виде оттяжек закрепляется концами в устоях. К. кабелю с помощью подвесов подвешивают балки жесткости с конструкцией проезжей части моста. В вантовых мостах балки жесткости поддерживаются пря­молинейными наклонными оттяжками, закрепленными.на пилонах. Эти наклонные элементы из стальных крученых проволочных канатов или параллельных высокопрочных проволок называют ван­тами. Бывают также мосты с Байтовыми фермами, образо­ванными из прямолинейных отрезков стальных канатов, соединен­ных между собой в узлах. Схема и геометрические размеры вантовой фермы должны быть выбраны так, чтобы при любых воздей­ствиях расчетных нагрузок все ее элементы работали только на растяжение.

Крученые канаты для кабелей и вантов висячих мостов делают из стальной холоднотянутой оцинкованной проволоки с пределом прочности 1500-1800 МПа. Благодаря высокой прочности сталь­ных проволочных канатов вес висячих мостов получается наимень­шим, что дает возможность перекрывать ими очень большие про­леты. Наибольший по пролету висячий мост с кабелем, построен­ный в 1964 г. в Нью-Йорке, перекрывает пролет в 1300 м. Пролеты мостов с вантами достигают 300 м и более.

Висячие мосты с кабелем. . Наивыгоднейшая величина стрелы обычно составляет около 1 / 8 - 1 / 9 пролета.

При различных положениях временной нагрузки кабель меняет свое геометрическое очертание. Например, при загружении вре­менной нагрузкой левой половины пролета (рис. 19.4, а) кабель сильно провисает в этом полупролете за счет правого. В резуль­тате пролетное строение значительно прогибается в загруженной.половине пролета вниз и в незагруженной вверх, образуя двухволновую (S-образную) форму линии прогиба моста. Чтобы умень­шить большие прогибы, вызываемые деформациями кабеля, уст­раивают балки (или фермы) жесткости (см. рис. 19.4, а). Чем больше высота балки жесткости, тем меньше прогибы висячего моста под временной нагрузкой.

Известны и другие способы увеличения жесткости висячих мостов, например прикрепление кабеля в середине пролета к балке жесткости или же устройство. наклонных подвесок, превращающих систему в своеобразную фер­му (рис. 19.4, в).

Висячие мосты в зависимости от способа закрепления концов " кабеля разделяют на распорные и безраспорные. В распорных мостах усилия оттяжек (см. рис. 19.4, а) и концов кабеля (см. рис. 19.4, б) передаются на грунт или на массивные устои. В безраспорных мостах, называемых также висячими мостами с воспринятым распором, горизонтальные слагающие Н усилия в оттяжка и концевых частях кабеля (рис. 19.4, б) передаются балке жест­кости и только вертикальные слагающие требуют закрепления в устоях. Из-за передачи распора на балки жесткости возрастает затрата на них металла, но зато устои имеют меньший объем, чем в распорных мостах. Поэтому безраспорные висячие мосты приме­няют для сравнительно небольших пролетов не более 200-300-м в случае, когда из-за плохих грунтов желательно освободить устои от передачи им распора.

В висячих мостах на кабель передают всю постоянную нагруз­ку пролетного строения, включая вес балок жесткости с конструк­цией проезжей части. Для этого применяют специальные способы монтажа и конструктивные меры.

Используемые для кабелей стальные проволочные канаты обыч­но имеют крестовую свивку, при которой проволоки в прядях и сами пряди навиты в противоположные стороны (рис. 19.5, а). Толщина проволок в канатах составляет 3-5 мм. Против ржав­ления проволоки покрывают оцинковкой и, кроме того, заполняют промежутки между проволоками, прядями и канатами (в кабеле) антикоррозионной смазкой. Применяют также плотные или за­крытые канаты, в которых наружные слои имеют проволоки фасонного сечения (рис. 19.5, б), предохраняющие внутренние про­волоки от проникания к ним влаги.

Кабели образуют из нескольких, рядов канатов, стянутых стальными хомутами (рис. 19.5, в), к которым прикрепляют под­вески из стальных тяжей или крученых проволочных канатов. В мостах особо больших пролетов кабель часто делают из большого числа параллельных проволок. Кабель изготавливают на месте, постепенно навешивая последовательные нити проволоки с по­мощью движущихся вдоль кабеля прядильных колес. Такой спо­соб называют прядением кабеля. Навешенные проволоки обжи­мают, обматывая мягкой проволокой и обычно покрывают еще за­щитной оболочкой.

Пилоны современных висячих мостов возводят металлическими или, реже, железобетонными. Пилоны представляют собой мощные стойки, шарнирно опертые или защемленные нижним концом на опорах. Пилоны, шарнирно опертые нижним концом, принято на­зывать качающимися. Кабель проходит над вершинами пилонов и опирается на них с помощью стальных литых подушек.

В поперечном направлении стойки пилонов связывают между собой распорками (рис. 19.5, г), а при большой высоте - систем поперечных элементов. Иногда стойкам пилона придают наклон в поперечном направлении (рис. 19.5, д). В некоторых случаях находят применение пилоны в виде отдельно стоящих стоек.

Концы кабелей или оттяжек закрепляют в массивных бетонных или железобетонных устоях; при прочном скальном грунте возмож­но непосредственное закрепление в нем концов кабелей. Стальные канаты, составляющие кабель, обычно разводят веерообразно и закрепляют каждый с помощью анкерных стаканов (рис. Л9.5, е).. Для этого конец каждого каната расплетают, заводя в полость анкерного стакана и заливают расплавленным цинковым, алю­миниевым или другим сплавом. В безраспорных висячих мостах кабель закрепляют на конце балки жесткости (рис. 19.5, ж) или обводят через торец балки и закрепляют в кладке устоя.

Балки жесткости висячих мостов могут быть в виде балок со сплошной стенкой, решетчатых ферм и коробчатой конструкции.

В зависимости от схемы висячего моста балки жесткости мо­гут быть разрезными (см. рис. 19.4, а) и неразрезными (см. рис. 19.4, б, в). Балки располагают в плоскостях кабелей (рис. 19.5,з), или принимают другое их расположение, исходя из конструктив­ных соображений. Подвески прикрепляют непосредственно к балкамжесткости, к поперечным балкам проезжей части и к их ко 1 " солям. Между балками жесткости устанавливают ветровые связи. В новейших мостах балку жесткости устраивают в виде единой коробчатой конструкции с обтекаемым очертанием для уменьше­ния воздействия ветра (рис. 19.5, и).

Байтовые мосты. Эти мосты с балкой жесткости, поддержива­емой системой наклонных вантов, опирающихся на пилоны, как разновидность висячих мостов получили за последние годы широ­кое распространение.

В вантовых мостах балку жесткости изготавливают неразрез­ной, а ванты располагают симметрично по обе стороны пилонов. Крайние ванты в береговых пролетах закрепляют нижними кон­цами, над. опорами с тем, чтобы вертикальные-слагающие усилий этих вантов передавались непосредственно опорам. Горизонталь­ные слагающие усилий всех вантов передаются балке жесткости.

Ванты могут быть закреплены на пилонах различно. Если они веерообразно спускаются от вершины пилона к балке жесткости (рис. 19.6, а), то система будет радиальной. Если ванты оперты на пилоны в нескольких точках по их высоте и располагаются па­раллельно друг другу, то систему называют «арфа» (рис. 19.6, б). Мост с вантами может иметь только один пилон (рис. 19.6, в). В поперечном сечении моста обычно устраивают две плоскости ван-тов и пилонов (см. рис. 19.6, а). На дорогах с разделительной полосой могут быть.применены одностоечные пилоны, установлен­ные по продольной оси моста. В этом случае ванты располагают тоже в осевой плоскости (ем. рис. 19.6, б) или направляют их от вершин пилонов наклонно к краям моста (см. рис. 19.6, в).

Соотношение пролетов в трехпролетных вантовых мостах обычно составляет 1: 2,5: 1, а в двухпролетных - 1: 1,5-4-1: 2. Достоинство мостов с балкой жесткости и вантами- большая их жесткость по сравнению с кабельными мостами.

В вантовых мостах с балкой жесткости ванты делают из кру­ченых проволочных канатов тех же видов, которые применяют для кабелей. Каждый вант образуют из пучка канатов, закрепленных нижними концами с помощью анкерных стаканов к балкам жест­кости. На пилонах ванты обычно проходят непрерывно и переда­ют на них свои усилия с помощью опорных частей.

При опирании на пилон нескольких вантов на разной высоте (система «арфа») один из них, обычно верхний, закрепляют не­подвижно, обводя его по. седловидной подушке. Остальные ванты опирают с помощью продольно подвижных опорных, чаете или шарнирно.поворачивающегося балансира (рис. 19.6, г).

Мост – одно из самых древних изобретений человечества. Мосты стали своеобразным символом самоутверждения человека и преодоления сил природы. Благодаря им сокращаются временные затраты на дорогу, а торговое и стратегическое значение становится просто колоссальным.

По своей пропускной нагрузке мосты делятся на железнодорожные, пешеходные, автомобильные и комбинированные. По статической схеме мосты могут быть балочными, понтонными, распорными или ферменными. TravelAsk представляет 10 наиболее длинных висячих мостов, входящих в категорию распорных систем. Главной отличительной особенностью таких мостов является их несущая конструкция, которая сделана из гибких растяжек. Благодаря ей проезжая часть может находиться в так называемом подвешенном состоянии.

Мост Макинак (или "Большой Мак")

Мост находится в Америке и пролегает над проливом Макино, объединяющим озера Гурон и Мичиган. Длина его основного пролета – 1158 метров.

Мост Хёгакустенброн

Швейцарский мост, пересекающий реку Онгерманэльвен. Длина основного пролета – 1210 метров.

Мост Золотые Ворота

Мост Золотые Ворота построен в . Он соединяет Сан-Франциско на севере полуострова с южной частью округа Марин. Его основной пролет имеет длину 1280 метров.

Мост Верразано

Еще один американский мост. Соединяет районы Нью-Йорка Бруклин и Статен-Айленд. Длина основного пролета равняется 1298 метрам.

Мост Цинма

Мост Цинма расположен в Гонконге и служит соединением между островом Цинг-И на востоке и островом Ма-Ван на западе. Имеет основной пролет в 1377 метров.

Мост Хамбер

Этот однопролетный подвесной мост находится в Великобритании. Он соединяет Восточный Йоркшир и Северный Линкольншир. Длина основного пролета – 1410 метров.

Мост Жуньян

Основной пролет у этого китайского моста равен 1490 метрам. Он соединяет два старинных города – Янчжоу и Чжэньцзян.

Мост Большой Бельт

Мост Большой Бельт в Дании и правда большой – его основной пролёт составляет в длину 1624 метра. Он пересекает одноименный пролив и соединяет острова Фюн и Зеландия.

Мост Сихоумэнь

Китайцы сильно постарались и построили второй по длине мост в мире, основной пролет которого равен 1650 метрам. Мост соединяет остров Цзиньтан и острова Цэцзы.

→ Разрушение зданий

Висячие мосты

Висячие мосты

В середине 1976 г. в Японии был сдан в эксплуатацию самый большой из современных висячих мостов. После строительства моста между островами Хонсю и Кюсю, объявленного рекордсменом азиатского континента, и еще нескольких событий такого рода специалисты заговорили о висячих мостах как об одной из интереснейших областей техники, у которой едва ли не самая драматичная история.

Остановимся немного на искусственно раздуваемом межнациональном соперничестве и конъюнктурных амбициях, которые в развитых капиталистических странах часто накладывают свой отпечаток на развитие техники. Займем позицию беспристрастного наблюдателя. Однако в случае висячих мостов нам вряд ли это удастся, потому что история этой области строительства неминуемо вызовет у нас всевозможные эмоции. Несмотря на свой невероятно тонкий ажурный силуэт, они легко и естественно преодолевают огромные расстояния, как будто для них не существует законов гравитации. По эстетическому воздействию этот род мостов уникален: нет другого технического сооружения, где конструкция, демонстрируемая в столь чистом, первичном виде, вызывала бы такое впечатляющее ощущение мощи, легкости и изящества. И если мосты вообще являются наиболее ограниченной формой симбиоза техники и искусства, то висячие мосты - вершина этого симбиоза.

Висячие мосты строились еще первобытными людьми: их строят и сейчас некоторые полудикие племена, обитающие в джунглях Амазонки. В принципе это антитеза арочных конструкций. Их напряженное состояние тоже является безмоментным, но только на базе растягивающего усилия. Это предопределяет и единственно применимый для цепей и канатов материал – сталь. Равновесная форма провисшей дуги весьма изменчива, склонна к самоадаптации в условиях каждой новой конфигурации нагрузок. Арочным конструкциям такая гибкость недоступна, поэтому и их безмоментное состояние возможно только при строго определенной нагрузке. Висячие конструкции реагируют на изменение нагрузки изменением линий своих очертаний, что обеспечивает постоянное и абсолютно чистое безмоментное состояние. Но это имеет и другую сторону медали: такие вариации висячей равновесной формы связаны с деформациями путевого полотна. Поэтому висячие системы в чистом виде в мостовых конструкциях практически не встречаются. Цепи всегда сочетаются с жесткой конструкцией на уровне мостового полотна, которая воспринимает как определенные поперечные силы, так и определенные изгибающие моменты (вследствие ограничения свободных деформаций).

Материал висячей дуги, будь то лиана, веревка, цепь или стальной канат, работает в режиме постоянного растяжения. Именно по этой причине наиболее рационально используется все сечение элемента. Каждый грамм, каждый квадратный сантиметр материала может быть полностью вовлечен в работу по восприятию нагрузки и ее передаче береговым опорам. Этим обусловлена большая легкость висячих мостов, благодаря которой они (и только они) в состоянии преодолевать “за один раз”, без промежуточных опор огромные расстояния. В случаях очень глубоких и очень широких препятствий, когда возведение каких бы то ни было промежуточных опор сложно, дорого, а часто и невозможно, висячий мост оказывается единственно возможным решением.

Большие или меньшие висячие мосты есть во всех странах мира. В последние годы дорожно-строительный “бум” в Японии привел к необходимости замены паромного сообщения между некоторыми островами мостовыми связями, а определенные особенности в рельефе дна обусловили неизбежность применения висячих систем. Классической страной висячих мостов, однако, считаются Соединенные Штаты. Грандиозные каньоны на крайнем западе, широкие полноводные реки и глубокие проливы Тихоокеанского побережья служат объективной предпосылкой расцвета висячих систем именно в этом районе земного шара.

В течение первого десятилетия минувшего века в США были построены шесть первых больших мостов с пролетами до 72 м, выполненные с применением кованых железных цепей. Один из них мост на р. Меримей, просуществовал целых сто лет. Над Ниагарой возник мост с пролетом 252 м, а в 1848 г. на р. Огайо – мост с пролетом 336 м.^Девятнадцатью годами позже был построен Бруклинский мост в Нью-Йорке,который “сразу” преодолел 487 м. Вместо цепей давно уже стали применять стальные канаты, а пролеты продолжали расти со средними темпами 10 м в год, достигнув в 1931 г. максимальной величины 1068 м (мост на р. Хад-сон, Нью-Йорк). Через четыре года над проливом Золотые Ворота у Сан-Франциско началось строительство исключительно большого для этого времени сооружения, или, как его называли, моста века. Один из моментов его строительства запечатлен двумя очевидцами - советскими писателями Ильей Ильфом и Евгением Петровым, находившимися тогда в Калифорнии.

“Мистер Адаме показал рукой на сооружение, представляющееся издали протянутыми через залив проводами. Так вот оно, всемирное чудо техники - знаменитый висячий мост!

Чем ближе подходил к нему паром, тем грандиознее казался мост. Паром проходил мимо поднимавшегося из воды пилона. Он был широк и высок, как “Генерал Шерман”. С высоты его наш паром казался, вероятно, таким маленьким, как человек на дне Гранд-Каньона. Пилон до половины был выкрашен серебристой алюминиевой краской. Другая половина была еще покрыта суриком.

Благодаря любезности строителей моста мы получили возможность осмотреть работы. Мы сели в военный катер, который поджидал нас в гавани, и отправились на островок Йерба-Буэна, расположенный на середине залива.

Сейчас кончают сплетать стальной канат, на котором повиснет мост. Его толщина около метра в диаметре. Это он-то показался над тонкими проводами, когда мы подъезжали к Сан-Франциско. Трос, который на наших глазах сплетали в воздухе движущиеся станки, напоминал Гулливера, каждый волосок которого был прикреплен лилипутами к колышкам. Повисший над заливом трос снабжен предохранительной проволочной сеткой, по которой ходят рабочие. Мы отважились совершить вдоль троса небольшое путешествие. Чувствуешь себя там, словно на крыше небоскреба, только с той разницей, что под ногами нет ничего, кроме тонкой проволочной сеточки, сквозь которую видны волны залива. Дует сильный ветер”.

Это сооружение с центральным пролетом в 1280 м в течение 27 лет оставалось единственным в своем роде. Только в 1965 г. его рекорд на 30 м “перекрыл” мост Верозано, построенный у входа в нью-йоркский порт. А еще через десять лет мировой рекорд перекочевал за Тихий океан, в Японию (может быть, ненадолго).

Мало кто знает, что история висячих мостов, в сущности, представляет собой длинную вереницу катастроф. В истории техники нет другого примера, чтобы конструктивное решение завоевывало свое право на жизнь при столь противоречивых обстоятельствах и было оплачено столь дорогой ценой.

В 1864 и 1889 гг. жертвами ветра стали два моста на Ниагаре. В США только за период с 1876 по 1888 г. рухнул 251 мост. Большинство из этих больших и маленьких мостов были висячими. Один из первых документированных примеров катастрофы датируется 1854 г., когда во время сильного ветра разрушился 336-метровый мост на р. Огайо близ Уилинга. “В течение нескольких минут, - писал один из очевидцев, - мы с тревогой наблюдали за мостом, который напоминал качку корабля во время шторма. Внезапно мост поднялся почти до высоты пилонов, потом резко опустился; огромная конструкция сильно изогнулась, почти перевернувшись, и с ужасным грохотом рухнула с головокружительной высоты в реку”.

Динамическая устойчивость висячих мостов – их слабая сторона. Легкость гибкость, будучи их неоспоримым преимуществом, во время сильного ветра превращается в серьезный недостаток. Часто мост оказывается в роли качающейся и прыгающей корабельной палубы. Отсутствие жесткой конструкции и нужных килограммов превращает сооружение в игрушку для мощных порывов ветра. Стабилизация достигается с помощью балок жесткости, находящихся под путевым полотном, а чаще сами перила моста трансформируются в силовую конструкцию. Однако на протяжении десятилетий их роль была недостаточно ясна, и в тех случаях, когда они ставились, конструкторы делали это чисто интуитивно.

Особенно трагическими событиями было отмечено английское мостостроение тех лет. За относительно короткое время последовал целый ряд катастроф с висячими мостами над Менайским проливом, на р. Ту-ид, у города Монтро и снова над Менайским проливом. Во Франции висячие мосты были надолго запрещены как опасные и прочные конструкции после трагического случая на р. Майенн близ Анже, когда под действием сильного ветра и маршировавших по путевому полотну войск внезапно обрушился мост такой конструкции и в результате катастрофы погибли 226 человек. Египетский мост в Петербурге, превратившийся в инженерный курьез, тоже представлял собой висячую конструкцию.

В 1936 г. в Нью-Йорке был построен мост Уайтстоунбридж пролетом 702 м и очень экономичной балкой жесткости. Его высота (1/200 пролета) оказалась недостаточно большой, и в конструкции возникли опасные вибрации. В инженерных кругах США стали распространяться страшные слухи об этом мосте. Еще более страшные вещи говорились о пресловутом Такомском мосте, который в то время только еще был построен. Его балка жесткости составляла лишь 1/300 пролета (средний пролет 854 м), и поведение конструкции тоже вызывало сомнения. Но о последующих событиях мы расскажем, когда придет время...

Анализ происшествия с Такомским мостом дал исследователям больше, чем практический опыт всех предыдущих десятилетий. В настоящее время испытания модели моста в аэродинамической трубе являются’ обязательной фазой для каждого будущего висячего моста. Но висячие системы в мостостроении имеют и серьезных противников в инженерном мире. Существует несколько крупных проектов: второго моста над Босфором, мостов над Мессинским проливом и над Гибралтаром. Если их технико-экономическое обоснование будет убедительным, вероятно, некоторые из них будут построены. По-видимому, у висячих мостов есть будущее, однако не следует забывать об их далеко не безоблачном прошлом.

Мост, в к-ром основной несущей конструкцией является гибкий элемент - кабель (проволочный кабель, стальные канаты, шарнирная цепь), а проезжая часть к нему подвешена. Висячие мосты бывают чаще всего трехпролетные.

Для того чтобы уменьшить деформацию проезжей части при движении нагрузки, в висячих мостах применяют фермы или балки жесткости, роль к-рых возрастает с уменьшением пролета, т. к. при значительных пролетах постоянная нагрузка (собственный вес кабеля, подвесок и проезжей части) настолько велика, по сравнению с подвижной нагрузкой, что перемещения последней мало влияют на форму кабеля. Концы кабеля на берегах заделываются в анкерные массивы, иногда составляющие одно целое с устоями. При наличии скалистых берегов анкеры могут быть заложены непосредственно в скале. Иногда кабели соединяются по концам с балкой жесткости, образуя т. н. висячее пролетное строение с воспринятым распором. Кабели висячих мостов проходят через сооруженные на опорах моста металлич. или железобетонные башни (пилоны), высота к-рых зависит от принятого отношения стрелы провеса кабеля к пролету (обычно 1:8-1:10). С увеличением этого отношения уменьшается усилие в кабеле и возрастает жесткость пролетного строения, но высота пилонов, а следовательно, и стоимость при этом увеличиваются.

Строительство висячих мостов на автомобильных дорогах экономически целесообразно при пролетах свыше 300 м. Пролеты крупнейших В. м. превышают 1000 м - мост через пролив Золотые Ворота в Сан-Франциско пролетом 1281 м (см. Металлический мост). В 1960 начато сооружение В. м. через пролив Нэрроус в Нью-Йорке со средним пролетом 1300 м. Пролеты В. м. в Европе также возрастают. В 1960 в Англии начато стр-во двух висячих мостов с центральными пролетами ок. 1000 м. При существующих сортах стали максим, практически возможный пролет прибл. равен 3000 м. Однако с увеличением пролетов висячего моста уменьшается отношение ширины моста и высоты балки жесткости к длине пролета, вследствие чего ухудшаются аэродинамич. свойства моста-способность сопротивляться действию ветра. Известно неск. случаев разрушения В.м.в 19в.; в 1940 при ветре, скорость к-рого составляла лишь V, от расчетной, вновь построенный Такомский мост (США) разрушился от колебаний.

Этот мост при среднем пролете 854 м имел ширину всего 11,9 м, а высоту балки жесткости 2,44 м. После этого случая во мн. странах и, в частности, в СССР были проведены большие аналитические и эксперимент, исследования аэродинамич. устойчивости В. м., в результате к-рых нек-рые существующие мосты были усилены, а жесткость вновь сооружаемых мостов значительно увеличена.

Вследствие того, что висячие мосты, как правило, строятся через большие реки или морские проливы, при очень большой глубине воды, наличии приливов и отливов, штормовых ветров, интенсивном судоходстве, требующем высоты до 65 ж, сооружение таких мостов (особенно опор) сложно.

Монтаж висячих мостов начинается с пилонов. Стальные пилоны, высота к-рых достигает 210 м, а вес 20 тыс. т, обычно собираются ползучим подъемным краном, поднимающимся по пилону по мере его возведения. Способ монтажа кабелей зависит от их конструкции. Существуют 2 типа конструкции кабеля. Кабель первого типа образуется из стальных канатов заводского изготовления. Каждый канат при помощи подвесной дороги протягивается от анкера одного берега через оба пилона к анкеру другого берега, где и закрепляется. После подвески всех канатов они объединяются хомутами в кабель. Кабель второго типа, применяемый в больших американских висячих мостов, прядут на месте работ из стальной холоднотянутой проволоки толщ. ок. 5 мм с пределом прочности до 200 кг/мм2. Петли из такой проволоки при помощи канатной дороги попеременно протягиваются с одного берега на другой и объединяются в пряди, образующие кабель, к-рый при помощи спец. машины обматывается тонкой проволокой. Каждый из двух кабелей висячего моста через пролив Золотые Ворота диаметром 914 мм был образован из 61 пряди по 452 проволоки в каждой и весил 9500 т. Средняя скорость прядения кабеля составляла 768 т в месяц. После окончания монтажа кабелей к ним подвешиваются подвески, балки жесткости и проезжая часть. К висячим мостам относятся вантовые мосты , система ферм к-рых обеспечивает работу всех элементов на растяжение, а также балочно-вантовые мосты

Лит .: Передерий Г . П ., Курс мостов , т . 1-3, 6 изд ., М ., 1944-51; Steinman D. В ., A practical treatise on suspension bridges, N.Y.-L., 1929.

Висячие мосты, в которых балка жесткости поддержана свободно провисающим канатом (кабелем, цепью) известно очень давно. Но в современном виде эта конструкция впервые появилась в Америке.

В 1801 году в штате Пенсильвания мировой судья Джеймс Финлей (James Finley) построил первый, подвешенный на железных цепях мост, с пролетом 21 м, в 1808 году он получил на свою систему патент, а в 1810 году опубликовал работу «Описание патента цепного моста». До своей кончины в 1828 году Финлей запроектировал еще около 13 мостов, большинство из которых разрушилось. Вторым его мостом в 1807 году был мост с пролетом 39 м. Далее строительство висячих мостов пошло очень быстро, особенно в Америке.

Первые висячие мосты в Европе были построены в России в Петербурге. Фран­цузский инженер П. П. Базен в 1823 г. построил пешеходный мост с пролетом 15.25 м в Екатерингофском парке. Инженер-полковник Г.М. Треттер совместно с инженером-майором В.А. Христиановичем построили 2 цепных моста через Фонтанку. В 1824 году был построен Пантелеймоновский мост с пролетом 43 м и шириной 10.7 м. Стрела цепи = 1/10 пролета.

В поперечном сечении на Пантелеймоновском мосту было размещено пять плоскостей цепей — по две на краях и одна по центру. Мост был разобран в 1907 году.

Стоимость моста составила 161260 руб. В 1826 году был построен Египетский мост с пролетом 54.8 м и шириной 11.7 м, и со стрелой цепей =1/10 пролета. В поперечном сечении было размещено три плоскости цепей. Конструкции обоих мостов были изготовлены на заводе Берда в Петербурге.

Египетский мост обрушился в 1905 году в морозный день под нагрузкой кавалерийского эскадрона и 11 саней, как предполагают, из-за разрушения звена цепи. Английские инженеры в середине 19 века построили в Европе выдающиеся мосты. Так, в 1849 году английским инженером Кларком был построен известный висячий мост в Будапеште с пролетом 209 м.

Мосты под гужевой транспорт через большие реки в это время почти не строились. Но в 1853 году было закончено строительство большого цепного моста через Днепр в Киеве. Мост был длиной 777 м с пролетами по 139 м и отдельным разводным пролетом. Строительство длилось 5 лет. Стоимость составила 2.35 млн. рублей.

Ширина моста 16 м, ширина проезда 10 м. Все стальные конструкции 1600 т были изготовлены в Бирмингеме в Англии, на 16 пароходах доставлены в порт Одессу, и далее на волах перевезены в Киев. Мост был рассчитан на нагрузку 520 кг/м 2 . За проезд по мосту бралась плата: 6 копеек за корову, 9 за коня и 15 за автомобиль. В 1912 году по мосту проложили трамвайную линию.

Мост был построен по проекту английского инженера Чарльза Виньйоля. В 1854 году серебряная модель моста была выставлена в Лондоне и исследователи считают, что эта модель послужила прообразом Бруклинского моста в Нью-Йорке.

В 1920 году войска гетмана Пилсудского взорвали крайний пролет, но после разрыва цепи произошло крушение всего моста. Мост в 1925 году был восстановлен по проекту Е. О. Патона и получил название мост им. Евгении Бош. Мост просуществовал до 1941 года.

Висячий (подвесной) мост Tower Bridge, London

Для увеличения жесткости висячего моста и уменьшения локальных прогибов применялась система, в которой кабели моста образовывалась из жестких плоских ферм. Мост Тауэр в Лондоне через Темзу был построен по проекту инженера Джона Вольфа-Берри (John Wolfe-Barry) и архитектора сера Хорейса Джонса (Sir Horace Jones).

Висячие боковые пролеты размером по 82.3 м поддерживаются плоскими фермами, а центральный разводной пролет моста равен 79 м.

Кабели висячих мостов образовывали из ферм, стальных полос, цепей и, наконец, канатных элементов. Фермы жесткости могли иметь сложную конфигурацию.

Висячий (подвесной) мост Williamsburg Bridge

На рисунке показана гравюра поперечного сечения двухъярусной балочной фермы моста Вильямсбург в Нью-Йорке в ее первоначальном виде в 1903 году. Свой современный вид и конструкцию подвесные мосты приобрели в 20 веке:

• кабель подвесного моста стал состоять из проволок;
• подвесками стали канатные элементы;
• пилоны стали иметь малую изгибную жесткость;
• балка жесткости стала обладать значительной изгибной и крутильной жесткостью.

Наибольший висячий (подвесной) мост Верецано-Неровз (Verrazano-Narrows Bridge) построенный в Северной Америке. Основной пролет длиной 1298 м. Мост был открыт для движения в 1964 г. Мост проложен в Нью-Йорской гавани, и его 214-метровые пролеты высотой как семидесяти этажный дом.

Четыре троса, каждый три фута в диаметре, стоят больше, чем весь мост Золотые Ворота. Для его строительства необходимо было около 240 тыс. км провода, этого достаточно, чтобы обвести Землю почти восемь раз. Типичное поперечное сечение моста двухъярусная плита, которая обеспечивает 12 полос движения.

Мост назван в честь первого европейца достихшего бухты Нью-Йорка и реки Гудзон. Строительство моста началось в августе 1959 года и через 5 лет, в ноябре 1964 года, было запущено движение по верхнему уровню моста. Движение по нижнему уровню запустили только через 10 лет в 1969 году.

Стоимость строительства составила 320 миллионов долларов.
Мост - двухуровневый, на каждом из уровней находится по шесть полос для движения автотранспорта, по три в каждую сторону. Движение грузового транспорта разрешено только по верхнему уровню

Проезд по мосту в сторону Стэйтен-Айлэнда платный - 13 долларов, обратно в Бруклин проезд бесплатный. В 2008 году, по мосту ежедневно проезжало около 190 000 автомобилей
Высота моста над морем составляет 69,5 метров и эта величина является одним из ограничений при проектировании и строительстве современных круизных судов

Подвесной мост Хамбер (Humber Bridge)

Подвесной мост Хамбер через р. Северн в Англии, завершен в 1981 году.Имеет главный пролет длиной 1411 м и был до 1998 самым длинным подвесным мостом в мире. Этот мост более ажурный, чем Верецано-Неровз, имеет четыре полосы движения.

Нетипичный настил, для которого используют балки коробчатого гексагонального сечения вместо привычных ферм жесткости, и подвешивания на наклонных подвесках уменьшают как вес, так и стоимость моста.

Поперечное сечение Humber Bridge

Пилоны высотой 162,5 м и 41,275 м над уровнем воды смещены от параллели на 34,925 м и учитывают кривизну земли.
Вместе с боковыми пролетами городов тянется на 2,2 км

Подвесной мост с самой длинным пролетным строением для совместного с железнодорожным автомобильным движением. Мост ЦинМа строили в Гонконге в 1992-1997 г.

Его отрыли для движения в апреле 1997 г, за несколько месяцев перед тем, как Гонконг вернули Китаю. Мост построен на дороге в новый аэропорт Chek Lap Кок.

Он имеет центральный пролет длиной 1377 м, боковой 359 м (также висячей системы) и 300-метровую часть — трехпролетная неразрезная балка

Подвесной мост (Tsing Ма bridge)

Центральный пролет поддерживают два кабеля диаметром 1100 мм. Балка жесткости в поперечном сечении имеет размеры 41,0×7,3 м. По конструкции она является комбинированной и сочетает ферму с сплошной коробчатого балкой.

Фундамент и конструкция опор висячего (подвесного) моста

Одна опора построена со стороны острова Цин И, а другая - в 120 метрах от побережья искусственного острова Мавань. Пилоны выше уровня моря на 206 метров. Пилоны (опоры) представляют из себя стойки связанные между собой поперечинами. Опоры (пилоны) запроектированы из высокопрочного бетона по технологии непрерывного бетонирования с применением передвижной опалубки.

Закрепление висячего моста

Силы натяжения в тросах уравновешены большими опорными сооружениями, расположенными с обеих концов моста. Это массивные бетонные конструкции, глубоко заделанные в землю на побережье островов Цин И и Мавань. Общий вес бетона, использованный при создании двух пилонов — примерно 300 000 тонн.

Основные тросы висячего моста

Тросы были сформированы подвесным методом. Процесс протяжки, обеспечивался подачей проволоки с постоянным натяжением и вытягиванием от одной опоры к другой.70 000 проволок, диаметром 5,38 мм каждая были объединены в основной трос диаметром 1,1 метр, проходящий через 500-тонные чугунные салазки наверху каждой опорной башни моста.

Пролетное строение висячего моста

Металлическое пролетное строение было изготовлено в Великобритании и Японии. После доставки произвели укрупнение в монтажные блоки г. Дунгуаньв Китае. Всего было подготовлено 96 монтажных элементов, каждый 18 метров длиной и весом 480 тонн.

Монтажные блоки были доставлены на место монтажа сделанными специально для этого баржами и устанавливались двумя консольными кранами, которые перемещались по мере укрупнения блоков пролетного строения.

Висячий (подвесной) мост Tacoma Narrows Bridge

Частоты крутильных колебаний должны быть больше изгибных. Последнее требование стало определяющим при проектировании больших мостов, особенно после анализа обрушения Такомского моста.

Мост был построен в июле 1940 году по проекту Леона Моиссеева (Leon Moisseiff) в штате Вашингтон. Длина подвесного пролета 853 м. Первоначальная ширина и высота балки составляли 11.9 и 2.4 м, соответственно.

Другими словами балка была очень тонкой и имела малую изгибную жесткость и, что особенно важно малую крутильную жесткость. Как выяснилось впоследствии, частота крутильных колебаний балки была меньше частоты изгибных колебаний, что привело к появлению изгибно-крутильного флаттера (см.главу «Динамические расчеты»).

Разрушение моста произошло всего через четыре месяца после его открытия под действием бокового ветра скоростью 20 м/с в результате колебаний с большой амплитудой и низкой частотой (галопирования). После этого обрушения аэродинамические испытания мостов с подобными центральными пролетами стали обязательными.

Мост был восстановлен с существенным изменением параметров балки только через десять лет (рис.2.31). Новые ширина и высота балки составили 18.3 и 10 м, т.е.высота балки была увеличена в четыре раза..

Висячий мост Tacoma Narrows Bridge 1950

Висячий (подвесной) мост Золотые Ворота в Сан-Франциско

Золотые Ворота в Сан-Франциско в США. Мост стал культовым сооружением для США и Голливуда. Автором моста является Чарльз Элис (Charles Ellis), который разработал принципиальные решения, хотя проектированием руководил Жозеф Страус (Joseph Strauss), который ранее выдвигал идею перекрытия залива при помощи консольно-подвесной системы.