10894
.pdf100
3) Вантовый трубопроводный переход через реку из двух проле-
тов: 96 м + 36 м. Ванты имеют предварительное напряжение. Высота пи-
лонов составляет 23,22 м (1/4 пролета 96 м). Жесткая конструкция выпол-
нена из двух стальных балок высотой по 1400 мм со связями между ними ромбического очертания. Проект перехода разработан в ЦНИИПСК и реа-
лизован в 1973 г. [4].
На рис. 5.11 [4] приведена геометрическая схема вантового трубо-
проводного перехода с одним пилоном на средней опоре. Пилон имеет А-образную форму.
На рис. 5.12 [4] приведена конструктивная схема узла А (замаркиро-
ван на рис. 5.11) крепления ванты из одного каната к одной из балок жест-
кости.
На рис. 5.13 [4] приведена конструктивная схема узла В (замаркиро-
ван на рис. 5.11), в котором примыкающая к одной балке жесткости ванта состоит из двух канатов, а также конструктивная схема узла Б (замаркиро-
ван на рис. 5.11), в котором примыкающая к одной балке жесткости ванта состоит из одного каната.
На рис. 5.14 [4] приведена конструктивная схема А-образного пило-
на, в нижней части которого на поперечной опорной балке закреплены два технологических трубопровода (узлы Г, Д, Е и фрагмент пилона замарки-
рованы на рис. 5.12).
5.3. Основы расчетов висячих и вантовых трубопроводных пере-
ходов
В приближенных статических расчетах (см. ниже по тексту а); б); в);
г); д)) висячих и вантовых трубопроводных переходов может быть приме-
нен метод стержневой строительной механики для линейно деформируе-
мых систем. Учет геометрической нелинейности при определении проги-
бов допускают [4] уточнять с помощью поправочных коэффициентов к ре-
зультатам линейных расчетов. В [4, с. 135, 136] приведены для этих целей графики поправочных коэффициентов для наиболее характерных висячих
101
Рис. 5.11. Вантовый трубопроводный переход. Геометрическая схема (фасад). План
102
Рис. 5.12. Вантовый трубопроводный переход. Узел А
103
Рис. 5.13. Вантовый трубопроводный переход. Узлы Б и В
104
Рис. 5.14, а. Вантовый трубопроводный переход. Пилон – узлы Г, Д, Е и фрагмент
105
Рис. 5.14, б. Вантовый трубопроводный переход. Пилон – фрагмент 1
106
комбинированных трубопроводных переходов при загружении временны-
ми нагрузками половины пролетов. При загружении временной нагрузкой
всего пролета любые висячие системы, как отмечено в [4, с. 135], ведут
себя почти аналогично, как схема «балка−изгибно-жесткая нить». Для та-
ких загружений рекомендуют [4, с. 34, 35] к линейным расчетам применять поправочные коэффициенты по рис. 25 [4]:
а) в предварительных конструктивных расчетах (первый этап) про-
стого комбинированного трубопроводного перехода (рис. 5.1): рекомен-
дуют [13, c. 444−451; 14, с. 649−656] сечение балок жесткости подбирать
по балочному изгибающему моменту в четверти пролета по формулам:
∙ |
для пролетов l ≤ 150 м |
M = ql 2 |
60 ; |
∙ |
для пролетов l ³ 500 м |
M = ql 2 |
100 , |
где q − временная расчетная нагрузка при загружении половины пролета.
При расчете от постоянных нагрузок [13] рекомендуют применять для балок жесткости конструктивный коэффициент ψ = 1,5 − 1,7 .
Площади поперечных сечений гибких нитей из канатов и прямоли-
нейных вант ориентировочно рекомендуют (в первом приближении) на-
значать по формулам:
A = (g + qв )× l |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
||
|
× 1 |
+ |
8 f 0 |
|
- для каната (кабеля), |
||||
|
|
2 |
|||||||
k |
8 f 0 |
× Rk |
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
где g − постоянная нагрузка на всем пролете; qв − временная нагрузка на всем пролете;
Rk − расчетное сопротивление каната (кабеля).
Aв = (g + qв )× d -для растянутой ванты.
Rв
Временную нагрузку загружений прикладывают вариантно:
∙на половину пролета однопролетного моста;
107
∙на весь пролет однопролетного моста;
∙на все пролеты трехпролетного моста;
∙на крайний пролет трехпролетного моста, − как наиболее невы-
годных нагружений для разных элементов моста.
На втором этапе расчета рекомендуется [13] рассматривать полную расчетную схему – конечно-элементную модель, включающую балку-
плиту жесткости с шарнирно закрепляемыми к ней прямолинейными ван-
тами и гибкими нитями с пилонами и вантами. При этом постоянная на-
грузка от балок жесткости, вант и кабелей-канатов полностью передается в виде нормальных усилий на кабели, а изгибающие моменты – на балки же-
сткости, как многоопорные неразрезные системы с упруго-податливыми опорами (в вантах).
Расчетная длина пилонов с жестким закреплением его в нижней опо-
ре приближенно принимается как lefx = H 0 × m х , где μ х = 0,7 в плоскости висячей фермы.
Третий этап расчета как окончательный выполняют на плоской или пространственной расчетной схемах (КЭ-моделях) с учетом геометриче-
ской нелинейности;
б) в вантово-висячих переходах с горизонтальным закреплением
кабеля-каната к балке-плите жесткости в середине пролета, но с вер-
тикальными подвесками, аналогично рис. 5.1: при предварительных расчетах (первый этап) сечения балок жесткости подбирают по изгибаю-
щему моменту в четверти пролета, уменьшенному на 25% по сравнению с простым комбинированным переходом (на вертикальных вантовых под-
весках). На втором и третьем этапах расчет допускается выполнить анало-
гично расчету второго этапа простых комбинированных систем;
в) для висячей комбинированной конструкции с наклонными
вантовыми подвесками (рис. 5.7):
108
∙в предварительных расчетах (первый этап) рекомендуют рас-
сматривать шарнирно-стержневую распорную ферму (рис. 5.15, а);
∙ поперечные сечения на первом этапе расчета принимают как для простой комбинированной висячей конструкции: для кабеля с вре-
менной нагрузкой, равной 0,8 от расчетной (при отсутствии регулирования усилий в подвесках); для балки жесткости – от расчетного момента, равно-
го 1,2М р + 0,5М g , где М g и М р – изгибающие моменты соответственно от постоянной и временной нагрузок как в разрезной балке с пролетом,
равным длине панели между шарнирами; для наклонных подвесок – из ус-
ловия наибольшего растяжения их от местной временной нагрузки; пило-
ны на первом этапе не рассчитывают.
На втором этапе шарнирно-стержневую распорную ферму рассчитывают методом сил на два загружения временной нагрузкой (рис. 5.15, а):
на половину пролета и на весь пролет (за неизвестное усилие удобно при-
нимать осевое усилие в средней панели балки жесткости) и определяют осевые усилия во всех элементах от временных нагрузок и прогибы сис-
темы. По наибольшему сжимающему усилию в наклонных (симметрич-
ных) подвесках назначают усилие предварительного натяжения этих под-
весок с учетом обеспечения в них полного усилия Sполн > 0. Постоянная нагрузка с таким предварительным напряжением гасит (как правило) сжи-
мающие усилия в других наклонных подвесках. Дополнительная возмож-
ность избавиться от выключения из работы части наклонных подвесок со-
стоит в отказе от параболического очертания кривой кабеля – криволиней-
ной нити-каната: особенно выгодно увеличить углы наклона кабеля вблизи пилонов и уменьшить вблизи середины пролета.
Схему по рис. 5.15, б рассчитывают на постоянную нагрузку с уче-
том предварительного напряжения S. По полученным суммарным усили-
ям, учитывающим временную нагрузку, уточняют поперечные сечения элементов. Если мероприятия с предварительным напряжением
109
Рис 5.15. Упрощенные расчетные схемы висячей конструкции с наклонными подвесками