С применением стальных конструкций

БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

В качестве учебного пособия

 

Нижний Новгород

ННГАСУ

 2016

 

УДК 624.014 (075.8)

Колесов А.И. Большепролетные сооружения с применением стальных конструкций: учеб. пособие / А.И. Колесов, А.А. Лапшин, Д.А. Морозов, И.А. Ямбаев, Е.А. Кочетова, О.В. Колотов, Д.А. Байков, А.Л. Труш  Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2016. – 114 с.

        

 

В пособии приведены основные положения по проектированию современных комбинированных стальных пространственных конструкций покрытий большепролетных сооружений.

Рассмотрен пример проектирования, изготовления и монтажа стальных комбинированных конструкций покрытия над трибунами полуоткрытого стадиона «Локомотив» в г. Москве (особенности конструктивного решения радиально-кольцевой системы стержневых стальных конструкций, висячей и вантовой систем с железобетонными пилонами; научно-техническое сопровождение проектирования, изготовления и монтажа конструкций).

Приведен краткий обзор проектирования и строительства пешеходных мостов, висячих и вантовых переходов, основы их статических и динамических расчетов.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 271101.65 по учебной дисциплине С.3.24 «Металлические конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений» в разделе «…сооружений» при освоении лекционного курса, при курсовом и дипломном проектировании.

Пособие может быть также полезно для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство» (профиль ПГС).

 

 

	ã А.И. Колесов, 2016 ã А.А. Лапшин, 2016 ã Д.А. Морозов, 2016 ã И.А. Ямбаев, 2016 ã Е.А. Кочетова, 2016 ã О.В. Колотов, 2016 ã Д.А. Байков, 2016 ã А.Л. Труш, 2016
	ã ННГАСУ, 2016

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Учебно-методические задачи данного пособия и возможности учебного плана ННГАСУ……………………….………………..........	5
2.	Особенности проектирования комбинированных стальных конструкций большепролетных сооружений………………………..…….	6
3.	Стальные комбинированные конструкции покрытия над трибунами полуоткрытого стадиона «Локомотив» (г.Москва)……………..	12
	3.1. Общие сведения……………………………………………...	13
	3.2. Конструктивные решения покрытия……………………….	13
	3.2.1. Очертание покрытия в плане…………………………………...	16
	3.2.2. Радиально-кольцевая система стержневых стальных конструкций покрытия………………………………………………………	18
	3.2.3. Поперечные сечения, монтажные соединения и сталь несущих стержневых элементов покрытия……………………………….	18
	3.2.4. Угловые железобетонные пилоны с оттяжками……………....	22
	3.2.5. Конструктивные решения висячей и вантовой систем………	24
	3.3. Научно-техническое сопровождение проектирования покрытия………………………………………………………………...	30
	3.3.1. Общие положения……………………………………………….	30
	3.3.2. Аэродинамическое испытание модели покрытия ….…………	30
	3.3.3. Снеговые нагрузки на покрытие …………………..…………..	33
	3.3.4. Статическая схема работы комбинированной конструкции покрытия………………………………………………………………...	34
	3.3.5. Численные исследования работы конструкций покрытия......	38
	3.4. Основные особенности изготовления и монтажа конструкций……………………………………………………….........	41
	3.5. Научно-техническое сопровождение изготовления и монтажа конструкций…………………………………………………….	52
4.	Пешеходные мосты……………………………………………..........	56
	4.1. Области применения……………………………………….	56
	4.2. Конструктивные схемы пролетной части стальных пешеходных мостов……………………………………………………..	59
	4.2.1. Балочные пролетные строения……………...…………………	59
	4.2.2. Рамные пешеходные мосты……………………………………	72
	4.2.3. Арочные пешеходные мосты………………………………….	75
	4.2.4. Висячие и вантовые пешеходные мосты……………………..	76
	4.3. Основы проектирования стальных пешеходных мостов..	80
5.	Висячие и вантовые переходы………………………………………	88
	5.1. Область применения…………….………………………...	88
	5.2. Конструктивные схемы……………………………………	89
	5.3. Основы расчетов висячих и вантовых трубопроводных переходов…………………………………..…………………………...	101
	Список литературы………………….……………………………..	113

                                                                                                

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ДАННОГО ПОСОБИЯ      И ВОЗМОЖНОСТИ УЧЕБНОГО ПЛАНА ННГАСУ

Согласно учебному плану ННГАСУ для специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» (СУЗ), в рабочей программе «Металлические конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений» выделен следующий объем аудиторных часов:

– в 9-м семестре (высотные и большепролетные здания):

= лекции – 2´17 = 34 часа;

= практические занятия – 2´9(8) = 17 часов;

– в 10-м семестре (высотные и большепролетные сооружения):

= лекции – 2´9(8) = 17 часов (9 часов – на высотные, 8 часов – на большепролетные);

= практические занятия – 2´17 = 34 часа.

Цифра «2» везде означает, что одна половина часов лекций отводится на изучение уникальных высотных зданий или сооружений, а другая – на изучение уникальных большепролетных зданий или сооружений. То же касается и практических занятий. Но, учитывая, что в 10-м семестре на практические занятия отводится в 2 раза больше часов, чем в 9-м, кафедра разделила все часы по практическим занятиям в 9-м и 10-м семестрах поровну  (по 17 часов на высотные и большепролетные здания и по 17 часов на высотные и большепролетные сооружения).

Лекционная часть данного пособия по большепролетным сооружениям соответствует объему четырех аудиторных занятий по теме № 1  (8 часов, см. выше).

Рекомендуемая часть пособия предназначена для самостоятельной работы студентов, в которой, кроме лекций по теме № 2 (Пешеходные мосты) и по теме № 3 (Висячие и вантовые переходы), предлагается список литературы для дополнительного изучения.

Для более четкого понимания студентами структуры изучаемых  уникальных объектов напомним определение зданий и сооружений, изложенное в [1, 2]:

здание – строительная система, состоящая из несущих и ограждающих конструкций, образующих наземный замкнутый объем, предназначенный для проживания или пребывания людей в зависимости от функционального назначения и для выполнения различного вида производственных процессов;

сооружение – объемная, плоская или линейная наземная, надземная или подземная система, состоящая из несущих (а в отдельных случаях и ограждающих) конструкций, предназначенная для функционального использования или для выполнения производственных процессов различного вида; для хранения материалов, изделий и оборудования; для временного пребывания людей, грузов и т.п.

Анализ эксплуатируемых уникальных большепролетных сооружений по литературным источникам [3, 4, 5, 6] показывает, что сегодня большое распространение получают сооружения с применением комбинированных стальных и железобетонных конструкций.

Поэтому далее, учитывая у студентов дефицит аудиторных часов, рассмотрим в пособии следующие темы:

№ 1 – покрытия над трибунами полуоткрытых стадионов;

№ 2 – пешеходные мосты;

№ 3 – висячие и вантовые переходы, запроектированные и построенные из комбинированных большепролетных конструкций.

СТАЛЬНЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЯ  НАД ТРИБУНАМИ ПОЛУОТКРЫТОГО СТАДИОНА «ЛОКОМОТИВ» (Г. МОСКВА)

Решение таких вопросов для уникальных сооружений целесообразно изучать на конкретных примерах, теория проектирования которых весьма индивидуальна.

Рассмотрим пример выполнения покрытия над трибунами полуоткрытого стадиона «Локомотив» (г. Москва). Материал опубликован в монографии [6].

Общие сведения

На первой стадии проектирования предусматривалась реконструкция центральной футбольно-легкоатлетической арены – стадиона на 23 тысячи зрителей постройки 60-х годов XX в. Однако по результатам обследования была поставлена новая задача по возведению новой современной футбольной арены.

Стадион (рис. 3.1) представляет собой пятиэтажное сооружение с двумя ярусами трибун (нижний ярус – 20 рядов, верхний – 17). Между верхним и нижним ярусами располагаются ложи с двумя зрительскими рядами.

Трибуны овального плана выполнены по трем центровым кривым        (для двух продольных рядов, для двух торцевых рядов и четырех угловых) для лучшего обзора футбольного поля со всех мест (см. рис. 3.2). Поэтому очертание трибун задало положение радиально-кольцевой системе и осям всего сооружения. При этом, наряду с архитектурно-планировочными требованиями, решалась задача унификации элементов конструкций покрытия над трибунами с максимальной их повторяемостью. Для этого тангенциальные и радиальные оси расположены на дугах сопряженных окружностей с одинаковым шагом колонн по наружной кольцевой оси сооружения. Два кольцевых проема высотой в этаж        (рис. 3.3; 3.4): один над нижним, а другой – над верхним ярусами, - расположены почти по всему периметру трибун для аэрации футбольного поля и трибун.

Общие положения

Уникальность данного сооружения обоснованно потребовала проведения комплексного научного исследования следующих вопросов:

- разработку вариантов проектных решений с выбором рационального, обеспечивающего прочность, устойчивость, надежность конструкций на основе анализа НДС покрытия с учетом особенностей на стадии монтажа и эксплуатации (моделирование этапов монтажа, учет сочетаний нагрузок и воздействий и выполнение требований архитектурно-планировочных решений);

- разработку рекомендаций по величинам и схемам распределения снеговых и ветровых нагрузок на покрытие с учетом результатов исследования модели сооружения в аэродинамической трубе; гололедных нагрузок и температурных воздействий, а также их наиболее невыгодных сочетаний;

- проведение многовариантных численных расчетов при разных жесткостях конечных элементов;

- оценку динамических воздействий ветровой нагрузки и рекомендаций по их учету и регулированию конструктивными решениями.

ПЕШЕХОДНЫЕ МОСТЫ

Области применения

На проектирование стальных пешеходных мостов не распространяются требования [7]. Поэтому пока в связи с ведомственной разобщенностью при проектировании пешеходных мостов авторы [3] рекомендуют руководствоваться нормами [8].

Пешеходные мосты предназначены для обеспечения движения через естественные и искусственные препятствия. Они состоят из пролетных строений и опор (рис. 4.1). Пример эксплуатируемого стального пешеходного моста с использованием комбинированных конструкций (жесткие пролетные балки и гибкие ванты на пилонах) показан на рис. 4.2.

Как правило, в пешеходных мостах различают пролетные части, опоры, лестницы для подъема на пролетную часть и спуска с нее (при необходимости). Но при больших пролетах применяют мосты из комбинированных конструкций: жесткие стержневые балки пролетной части работают совместно с гибкими прямолинейными вантами (или с гибкими криволинейными нитями) и пилонами (с одной или с двух «береговых» сторон).

Пролетная часть включает главные балки (2 шт.), балки настила и настил (в ряде случаев по главным балкам применяют ортотропную стальную плиту), а также связи. При применении железобетонного настила последний непосредственно опирают на главные балки.

Стальные настилы обычно выполняют в системе балочных клеток (балки настила + настил). Стальной настил – рифленый лист, сверху которого по стальной сетке, закрепленной на настиле с зазором 10-15 мм, укладывают монолитный бетон или асфальтобетон.

Система связей в зависимости от конструктивной схемы пролетной части и опор моста состоит из вертикальных и горизонтальных связей (при высоких поперечных сечениях пролетных балок или ферм).

Опорные части воспринимают опорные давления моста, обеспечивают  повороты и ограниченные продольные смещения опорных участков

Рис. 4.1. Схема моста через судоходную реку

 

 

Рис. 4.3. Системы балочных пролетных строений

 

 

Рис. 4.2. Переходный стальной мост из комбинированных конструкций с вантами, г. Кстово

 

 

балок (ферм) при деформациях пролетной части моста от действия нагрузок и температурных воздействий.

В настоящее время получили применение пешеходные мосты с закрытыми ограждениями из прозрачных материалов.

Пешеходные мосты, проектируемые в черте города, должны соответствовать требованиям его архитектурного облика.

Балочные пролетные строения

Пролетные части балочных пешеходных мостов со сплошными главными балками имеют наиболее широкое применение в связи с их следующими преимуществами:

· простотой конструкций;

· невысокой трудоемкостью изготовления;

· простотой монтажа;

· низкими эксплуатационными затратами.

Диапазон перекрываемых пролетов с применением балок сплошного поперечного сечения составляет от 20 до 150 м. Пролетные части со сплошными балками выполняют разрезными однопролетными с шарнирными опорными узлами; неразрезными на 2-4 пролета с примыкающими промежуточными шарнирами; консольно-балочными (в сочетании балок одного пролета с консолью).

Некоторые конструктивные схемы балочных пролетных строений пешеходных мостов приведены на рис. 4.3.

Разрезные пролетные строения рекомендуются при пролетах до 50-60 м. При бóльших пролетах рекомендуются неразрезные балки с примыкающими промежуточными шарнирными опорами, уменьшающими изгибающие моменты в соседних пролетах, снижая в итоге проектирования расход стали. С этой же целью применяют неразрезные главные балки переменной высоты по длине пролета с криволинейным очертанием нижнего пояса. Экономически это оправдано при пролетах более 80 м. При этом балки с криволинейным очертанием нижнего пояса отличаются хорошей архитектурной выразительностью.

С целью выравнивания пролетных и опорных изгибающих моментов в неразрезных главных балках соотношение средних и крайних пролетов наиболее рационально в пределах  

Поперечное сечение главных балок сплошного сечения предпочтительно из двутавров и коробчатое (с вертикальными или наклонными стенками). На рис. 4.4 приведены такие поперечные сечения балочных пешеходных мостов.

Высота поперечного сечения (рис. 4.5) разрезных балок сплошного сечения ориентировочно находится в пределах  пролета с учетом расчета  и .

Высота поперечного сечения неразрезных двутавровых балок сплошного сечения и консольных с постоянной высотой составляет пролета.

Неразрезные балки коробчатого сечения переменной высоты имеют в середине пролета , а на опорах .

Настилы в современных пешеходных мостах проектируют в виде ортотропных плит, опирающихся непосредственно на главные балки. При этом ортотропную плиту выполняют из горизонтального листа настила толщиной   12-16 мм,   подкрепленного    вертикальными  продольными  и

 

 

Рис. 4.4, а, б, в. Поперечные сечения балочных мостов  

 

 

 

 

Рис. 4.4, г, д, е, ж. Поперечные сечения балочных мостов  

 

        

Рис. 4.5. Конструкция сварных сплошностенчатых балок: а - поперечное сечение; б, в – составные полки  

 

 

 

Рис. 4.5. Конструкция сварных сплошностенчатых балок: г – ребра жесткости; д – изменение сечения полки  

 

 

Рис. 4.6. Виды ортотропного настила и крепление продольных ребер к поперечным балкам: а - г – конструкции продольных ребер; д – узлы пересечения ребер  

 

             

Рис. 4.7. Болтосварной монтажный стык: а – фрагменты стыкуемых элементов; б – конструкция стыка

1

6

 

Рис. 4.8. Сварной монтажный стык главных балок: а – фрагменты стыкуемых элементов; б – конструкция стыка; 1 - 7 – последовательность наложения сварных швов

Рис. 4.9. Конструкции анкерных креплений железобетонной плиты со стальной балкой: а – жесткими уголками из прокатного профиля; б – гибкими арматурными стержнями с оттяжками; в – гибкими арматурными стержнями в виде петель; г – короткими вертикальными стержнями с головками на контактной сварке; д – железобетоном в зоне расположения болтов, армированным пространственным каркасом или спиральными обоймами вокруг отверстий

поперечными ребрами. Шаг продольных ребер зависит от отношения длины настила () к его толщине (), т.е. , принятого по жесткости. Продольные ребра проходят непрерывно по всей длине пролета. В местах пересечения поперечных ребер с продольными в последних предусматривают вырезы или поперечные ребра соединяют с продольными встык на сварке (рис. 4.6).

Монтажные стыки главных балок выполняют с применением сварки и болтов как комбинированными болтосварными (рис. 4.7) или только сварными (рис. 4.8). Ширина вставки стенки в сварном стыке составляет 0,4-0,5 м. В болтосварных стыках стенку соединяют накладками на высокопрочных болтах, а пояса соединяют вставками на сварке. Технологические вырезы в стенке (овальные) и роспуски верхних поясных швов до 300 мм делают в соответствии с технологией выполнения стыка: вначале устанавливают вертикальные накладки на стенке на болтах, которые затягивают. Затем выполняют сварку стыковых швов поясов (верхний стык с применением вставки, затем нижний шов). После этого устанавливают прокладки в технологические вырезы, а накладки на них закрепляют высокопрочными болтами. Последними заваривают поясные роспуски.

В сталежелезобетонных пролетных строениях для обеспечения совместной работы стальных балок с железобетонной плитой (монолитной или сборной) устанавливают или анкерные крепления на стальной балке (для монолитных плит по рис. 4.9, а - г), или применяют высокопрочные болты (для сборных железобетонных плит по рис. 4.9, д). С этой целью в сборных плитах предусматривают отверстия диаметром 50-60 мм, монолитный бетон в стыке сборных плит армируют каркасом, а на верхней поверхности плит в стыке под гайки болтов устанавливают стальные прокладки. Шов между железобетоном и сталью омоноличивают инъецированием полимер-цементным раствором.

Рис. 4.10. Конструкция объединения стальной балки с железобетонной плитой

 

 

 

Рис. 4.11. Торгово-пешеходный мост «Багратион» через реку Москву

 

Современные отечественные конструкции соединений железобетонной плиты со стальной балкой приведены на рис. 4.10. Здесь применены закладные детали из гибкого горизонтального листа с отверстиями под

болты или боковые листы, вертикальные с петлевыми анкерами из полосовой стали. Соединения такого вида называют «сухими», так как они позволяют вести монтаж без мокрых процессов.

Балочные пролетные строения со сквозными фермами применяют в пешеходных мостах пролетами м. Наиболее распространены пролетные строения с треугольной решеткой при движении по верхним поясам с перилами по боковым сторонам.

При пролетах м целесообразно организовывать движение пешеходов по нижним поясам, что позволяет существенно снизить строительную высоту моста и совмещает габариты ферм по высоте с функциями перил, т.е. не потребуются отдельно конструкции перил, а только защитные стальные декоративные сетки.

Высоту разрезных ферм (однопролетных или 2-4-пролетных) принимают в пределах  пролета. Если фермы неразрезные, но с шарнирными средними опорами, то высоту можно уменьшить до пролета.

Рациональная длина панелей поясов ферм с дополнительными стойками составляет  фермы, а при отсутствии стоек -  фермы.

На рис. 4.11 показана конструктивная схема торгово-пешеходного моста «Багратион» через Москву-реку (1998 г.). Это первый крупный пешеходный мост в России, возрождающий традиции средневековых городов, когда мосты были воротами города и жизненным пространством одновременно. Поперечное сечение неразрезного пролетного строения (147+49) м – треугольное с одним верхним и двумя нижними поясами. Сечения элементов – двутавровые с соединениями на высокопрочных болтах. Мост двухъярусный: ширина нижней пешеходной зоны 15 м, верхней –     11 м. При этом нижний пешеходный уровень представляет собой полностью застекленную крытую галерею. Второй уровень застеклен частично по бокам, а средняя часть открыта и представляет собой смотровую площадку.

Рамные пешеходные мосты

В зависимости от пролетов и глубины перекрываемых препятствий рамы пешеходных мостов бывают (рис. 4.12):

- с вертикальными стойками (рис. 4.12, а);

- с наклонными стойками (рис. 4.12, б);

- с наклонными стойками и дополнительными шарнирными балками (рис. 4.12, в);

- с V- образными средними стойками и наклонными крайними   (рис. 4.12, г).

В результате варьирования типом рамной схемы в зависимости от конкретных условий местности удается снижать высоту ригелей рам до  пролета. При этом соотношение средних и крайних пролетов в многопролетных рамах может изменяться в пределах . Однако значительный распор на опоры крайних пролетов снижает эффективность наклонных стоек при слабых основаниях. В практике строительства рамных пешеходных мостов ригели и стойки выполняют чаще со сплошными стенками как с более жесткими сечениями. Существенную особенность имеют узлы сопряжения ригелей со стойками.

Сложное напряженно-деформированное состояние стенки требует особого внимания к обеспечению ее устойчивости (рис. 4.13, а) [15, с. 234].

Поэтому вертикальную стенку рам двутаврового сечения около узлов следует укреплять против потери местной устойчивости ребрами на всю высоту стенки и короткими в сжатой зоне (рис. 4.13, б) [15, с. 234],

Рис. 4.12. Схемы рамных пролетных строений

 

Рис. 4.14. Основные системы арочных мостов

а)

б)

 

Рис. 4.13, а, б. Схема усиления стенки в узле рамы от потери местной устойчивости: 1, 2 – напряжения; 3, 4 – усилия в сжатом поясе; 5, 6 – ребра жесткости; 7 – ноги рамы

 

Арочные пешеходные мосты

Они обладают большим разнообразием конструктивных решений. На рис. 4.14 приведены примеры таких пешеходных мостов:

- рис. 4.14, а - в качестве основной несущей конструкции приняты   двухшарнирные арки, которые экономичнее по расходу стали трехшарнирных и маловосприимчивы к осадкам опор и изменению температуры. При этом двухшарнирные арки обладают хорошей жесткостью по второму предельному состоянию на прогиб;

- рис. 4.14, б - арочное пролетное строение принято с гибкой затяжкой на пролет, которая берет на себя распор;

- рис. 4.14, в – в совместную работу с аркой включены надарочные конструкции для повышения эффективности пешеходного моста по несущей способности. Здесь арка из трубы соединена раскосами с надарочным строением в пространственную систему;

- рис. 4.14, г – приведена комбинированная арочно-балочная конструкция пешеходного моста. Здесь показана схема безраскосного пролетного строения из двух наклонных арок, объединенных балками жесткости. При этом в уровне нижней балки жесткости запроектирована пешеходная дорожка.

Важное значение в арочных пешеходных мостах имеет величина стрелы подъема , так как она влияет на величину усилий в пролетной части и на опорах. В существующих мостах относительная величина стрелы подъема арок принимается в пределах  Наиболее часто применимые на практике

Высоту поперечного сечения сплошностенчатых арок в середине пролета принимают в пределах пролета. Она может быть постоянной или переменной по длине пролета: с уменьшением к опорам в двухшарнирных арках или с увеличением - в бесшарнирных.

Рациональная ось арок в пешеходных мостах близка к параболе. Для упрощения изготовления часто принимают ось арки по дуге окружности.

Пространственную жесткость арочных пролетных строений пешеходных мостов обеспечивают системой связей.

ВИСЯЧИЕ И ВАНТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ

Область применения

Висячие и вантовые переходы, как и пешеходные вантовые и вантово-висячие мосты, относятся к легким открытым комбинированным конструкциям. По конструктивным решениям элементов, узлов, по способам стабилизации пролетных строений они близки к конструкциям висячих и вантовых комбинированных покрытий, особенно к покрытиям промышленных зданий с большими пролетами. Характер деформаций (перемещений) легких комбинированных конструкций вантовых переходов при действии на них временных нагрузок такой же, как и висячих покрытий большепролетных зданий.

Вантовые переходы пролетами 80-100 м имеют небольшую массу. Поэтому наибольшие прогибы и изгибающие моменты в них имеют место в середине пролета из-за упругих удлинений вант при загружении временной нагрузкой на весь полет. Сечение балок жесткости в таких переходах подбирают по прочности в середине пролета, а повлиять на уменьшение прогибов и моментов можно путем увеличения сечения вант. Сечение балок жесткости увеличивать нерационально, так как бóльшая часть нагрузки передается на ванты и только» 10% - на балки жесткости.

По мере увеличения пролета возрастает сечение вант, уменьшается доля их упругих удлинений, повышается роль кинематических перемещений в общих деформациях системы от действия временных нагрузок. Уменьшение кинематических перемещений может быть достигнуто путем усложнения висячей системы за счет применения дополнительных конструкций, накладывающих ограничения на горизонтальные перемещения, например боковых оттяжек или ветровых ферм.

Конструктивные схемы

Конструктивные схемы вантовых и висячих переходов целесообразно изучать на конкретных примерах.

1) Трубопроводный переход пролетом 108 м, реализованный по проекту ЦНИИПС (автор Э.Я. Слоним) [4]. В проекте удачно решен вопрос унификации узлов крепления подвесок к гибкому канату-кабелю с помощью шарниров, центрированных на пересечении подвесок с канатом. Стабильность комбинированной системы трубопроводного перехода здесь обеспечена за счет жесткости технологических труб (2 шт.), которая ранее в таких проектах в расчетах не учитывалась. На рис. 5.1 [4] показан общий вид вантово-висячего перехода сбоку и план балок жесткости высотой 1200 мм с настилом и связями и двумя технологическими трубами диаметром по 630 мм.

На рис. 5.2 [4] показан фрагмент заводской марки балки жесткости сбоку и в плане с горизонтальной связевой фермой.

На рис. 5.3 [4] показан один из пилонов – двухветвевой в виде рамы П-образной с наконечниками под канаты и в железобетонной опоре.

На рис. 5.4 [4] показаны узлы В и Г крепления подвесок к гибкой нити-канату (вверху) и к балке жесткости (внизу) на шарнирах.

 

Рис. 5.1. Трубопроводный мост пролетом 108 м. Геометрическая схема-фасад, план

 

Рис. 5.2. Трубопроводный мост пролетом 108 м. Фрагмент марки балки жесткости

 

	Рис. 5.3. Трубопроводный мост пролетом 108 м. Пилон по сечению 4-4
	Рис. 5.4. Трубопроводный мост пролетом 108 м. Узлы В и Г

 

	Рис. 5.5. Трубопроводный мост пролетом 108 м. Узлы А и Б
	Рис. 5.6. Трубопроводный мост пролетом 108 м. Фрагмент плана плиты балки жесткости

 

На рис. 5.5 [4] показан узел А прохождения кабеля из двух канатов через оголовок пилона и конструкция собственно оголовка пилона, а также узел Б опирания пилона в опору мостового перехода.

На рис. 5.6 [4] приведен фрагмент плана плиты балок жесткости с одной из технологических труб.

2) Проект висячего трубопроводного перехода пролетом  720 м, выполненный в ЦНИИПСК авторским коллективом под руководством Э.Я. Слонима [4].

Трубопроводный переход через реку представляет собой комбинированную конструкцию с висячей фермой (с треугольной решеткой). Высота фермы в середине пролета составляет , а у пилона - . Нижний пояс фермы представляет собой сквозную балку-ферму высотой 2,4 м (  пролета) со строительным подъемом 3,0 м (  пролета), раскреплен горизонтальными ветровыми поясами с предварительным натяжением Н (» 300 тс) с целью обеспечения аэродинамической устойчивости нижнего пояса от действия ветра.

На рис. 5.7 [4] приведена геометрическая схема висячего трубопроводного перехода с ветровыми связями и двумя пилонами. Гибкие криволинейно очерченные канаты, проходя через пилоны, уходят в виде оттяжек в анкерные фундаменты.

На рис. 5.8 [4] приведена конструктивная схема одного из пилонов А-образной формы, в нижней части которого на балку жесткости опирается технологический трубопровод.

На рис. 5.9 [4] приведена конструктивная схема узла А (узел замаркирован на рис. 5.8).

На рис. 5.10 [4] приведена конструктивная схема узла Б с технологическим трубопроводом. Здесь показан фрагмент нижнего пояса перехода в виде фермы высотой 2,4 м, на нижнем поясе которой установлен технологический трубопровод.

Рис. 5.7.  Висячий трубопроводный переход. Геометрическая схема (фасад). План

 

 

Рис 5.8. Висячий трубопроводный переход. Пилон

 

Рис. 5.9. Висячий трубопроводный переход. Узел А

 

Рис. 5.10. Висячий трубопроводный переход. Узел Б

 

3) Вантовый трубопроводный переход через реку из двух пролетов: 96 м + 36 м. Ванты имеют предварительное напряжение. Высота пилонов составляет 23,22 м (1/4 пролета 96 м). Жесткая конструкция выполнена из двух стальных балок высотой по 1400 мм со связями между ними ромбического очертания. Проект перехода разработан в ЦНИИПСК и реализован в 1973 г. [4].

На рис. 5.11 [4] приведена геометрическая схема вантового трубопроводного перехода с одним пилоном на средней опоре. Пилон имеет    А-образную форму.

На рис. 5.12 [4] приведена конструктивная схема узла А (замаркирован на рис. 5.11) крепления ванты из одного каната к одной из балок жесткости.

На рис. 5.13 [4] приведена конструктивная схема узла В (замаркирован на рис. 5.11), в котором примыкающая к одной балке жесткости ванта состоит из двух канатов, а также конструктивная схема узла Б (замаркирован 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 пилона, в нижней части которого на поперечной опорной балке закреплены два технологических трубопровода (узлы Г, Д, Е и фрагмент пилона замаркированы на рис. 5.12).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бедов, А. И. Оценка технического состояния, восстановление и усиление оснований и строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. Оценка технического состояния / А. И. Бедов, В. В. Знаменский, А. И. Габитов; под ред. А. И. Бедова. – Москва: АСВ, 2014. – 704 с.

2. ГОСТ 27751-2014. Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения [Электронный ресурс]. – Введ. 11.12.14. – Режим доступа: КонсультантПлюс. Технические нормы и правила. Строительство.

3. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 3. Специальные конструкции и сооружения: учеб. для строит. вузов / под ред. В. В. Горева. – Москва: Высш. шк., 1999. – 544 с.: ил.

4. Кирсанов, Н. М. Висячие и вантовые конструкции: учеб. пособие для вузов / Н. М. Кирсанов. – Москва: Стройиздат, 1981. – 158 с.: ил.

5. Трофимов, В. И. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: учеб. пособие / В. И. Трофимов, А. М. Каминский. – Москва: АСВ, 2002. – 576 с.

6. Еремеев, П. Г. Современные стальные конструкции большепролетных покрытий уникальных зданий и сооружений: монография / П. Г. Еремеев. – Москва: АСВ, 2009. – 336 с.: ил.

7. СП 16.13330 – 2011. Стальные конструкции: актуализир. ред. СНиП II-23-81*: утв. 27.12.10: введ. в д. 20.05.2011 / Минрегион России. – Изд. офиц., актуализир. ред. – Москва: ЦПП, 2011. – 172 с.: ил.

8. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы: утв. 28.12.10: введ. в д. 20.05.11 / Минрегион России. – Изд. офиц., актуализир. ред. – Москва: ЦПП,