Вантова система

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано в вантовых мостах для гашения колебаний вант, вызванных подвижной и ветровой нагрузками. При воздействии подвижной и ветровой нагрузок возникают пространственные колебания вант, амплитуды которых могут быть столь значительными, что при близком расположении вант в процессе их взаимного сближения при колебаниях возможны соударения вант. Такие соударения сопровождаются разрушением антикоррозионной защитной оболочки вант, разрывом отдельных проволок, расстройством узлов крепления их к балке жесткости и пилону. В связи с этим возникает необходимость в создании такой конструкции вантовой системы, которая исключила бы резонансные колебания вант как на стадии монтажа, так и в процессе эксплуатации. Одним из основных путей снижения амплитуд колебаний вант, т.е. и х стабилизации, является снабжение вант гасителями колебаний с элементами поглощения энергии по типу вязкого или сухо го трения. Известно устройство для гашения колебаний вант вантового моста [Авт.св. СССР № 1182102. кл. Е 01 D 9/02, БИ № 36, 1985], включающее упругие и демпфирующие элементы, устанавливаемые на вантах в местах пучности низких форм их колебаний, Недостатком этого устройства являются трудности, связанные с практическим определением мест их установки на вантах и ремонтом (заменой) вышедших из строя элементов. Наиболее близкой к предлагаемому решению является вантовая система [заявка № 4919508/33 от 14.03.91, кл. Е 01 D 11/00, Е 01 D 9/02, положительное решение от 21.11.91], снабженная демпфирующими устройствами сухого трения. Часть демпфирующи х устройств расположена на вантах с обеих сторон пилона на одинаковом расстоянии, а часть - на одинаковой высоте от уровня проезжей части, Недостатками этого решения являются сложность настройки системы на стадии эксплуатации, преимущественное гашение вертикальных колебаний групп вант. Повышение эффективности гашения пространственных колебаний вант системы на стадии, монтажа и эксплуатации может быть достигнуто следующим образом. Каждая плоскость вант снабжена шарнирно прикрепленными ко всем вантам растяжками, образующими лучи, выходящие из точки пересечения оси пилона и балки жесткости. На обеих концах каждой растяжки размещены талрепы (фаркопфы), шарнирно соединенные с обоймами, охватывающими ванты. Обоймы исключают изгиб вант. При наличии спаренных плоскостей вант, они соединены распорками, содержащими демпфирующие устройства. При этом плоскости вант соединены между собой крестообразными напряженными связями. На фиг. 1 показан фасад вантовой системы с растяжками между вантами; на фиг. 2 -вид поперек моста с распорками между спаренными плоскостями вант и крестообразными связями; на фиг. 3 - узел крепления растяжек к вантам; на фиг. 4 - сечение узла по 1-1; на фиг. 5-7 - узлы крестообразных связей между плоскостями вант. Байтовый мост состоит из пилона 1, вант 2, балки жесткости 3, растяжек 4, образующи х лучи 5, 6,7, распорок 8, содержащих демпфирующее устройства, крестообразных предварительно напряженных связей 9 между плоскостями вант 10 и 11 (фиг. 1,2). На фиг. 3 представлен узел крепления растяжек 4 к ванте 2, состоящий из составной обоймы 12, части которой объединяются высокопрочными болтами 13. Примыкающие к обойме 12 растяжки 4 снабжены талрепами (фаркопфами) 14 с контргайками 15. Проушины 16 для крепления растяжек 4 расположены по оси, составляющей угол j1 с нормалью к продольной оси ванты 4: j1 =a i +b i -90. Углы a i и b i изображены на фиг. 3. Длина обоймы 12 составляет 3-5 диаметров ванты 4. Между обоймой 12 и вантой 4 предусмотрена прокладка 21 из алюминиевого сплава, например АД-1 толщиной 1 мм. Для повышения вибропоглощающих свойств системы между проушиной талрепа (фаркопфа) 14 и плоскостями обоймы 12 использованы прокладки 17 из высокофрикционного материала, например ленты феродо. (фиг. 4). При наличии спаренных вант, во избежание их соударений при колебаниях в наклонной плоскости, предусмотрена установка распорок с элементами виброгашения с шагом 15-20 м. Конструкция распорок 8 детально изложена в заявке № 4919508/33 от 14.03.91, кл. Е 01 D 11/00, Е 01 D9/02, "Байтовая система", положительное решение от 21.11.91. Крестообразные предварительно напряженные связи 9 между плоскостями вант 10 и 11, выполненные из тросов, снабжены по концам талрепами (фаркопфами) 14 с контргайками 15. Талрепы 14 шарнирно соединены с обоймами 18, являющимися составными и объединенными высокопрочными болтами 19 (фиг. 6). Между вантами 2 и обоймами размещена прокладка 21 из алюминиевого сплава (АД-1) толщиной 1 мм, а между проушинами талрепа (фаркопфа) 14 и обоймой 19 высокофрикционный материал, например лента феродо (фиг. 7). В месте пересечения тросов крестообразных связей 9 расположен центральный узел 20 (фиг. 5), значительно повышающий эффективность этих связей. Устройство работает следующим образом. Под динамическим воздействием ветрового потока и подвижной нагрузки ванты 2 совершают пространственные колебания. Постановка между вантами 2 растяжек 4, образующи х лучи 5, 6, 7, обеспечивает стабилизацию вант 2 как при монтаже, так и в эксплуатации. Это происходит за счет объединения вант 2 с помощью растяжек в единую "вантовую систему. При этом дискретный спектр собственных частот колебаний вант 2, имеющий достаточно большой диапазон, обусловленный многообразием длин вант 2, их различной нагруженностью в стадии монтажа и эксплуатации, трансформируется в практически непрерывный (вернее "размазанный"). При таком качественном изменении динамических свойств вант 2 невозможны ни резонанс (или близкий к нему режим) одной отдельной ванты, ни всей системы. Энергия колебаний одной ванты 2 через систему растяжек 4 передается другим вантам и быстро затухает. Количество лучей растяжек 4 определяется количеством наиболее активно проявляющихся низших частот и соответствующи х им форм собственных колебаний вант 2. При наличии спаренных вант с целью исключения их соударений при колебаниях между ними с шагом 1520 м, устанавливаются распорки 8, содержащие элементы вибропоглощения. Такое решение ограничивает амплитуду поперечных колебаний вант 2 в наклонной плоскости вант. Наличие же элементов вибропоглощения в распорках 8 значительно увеличивает скорость затухания колебаний вант 2. Для повышения пространственной жесткости всей вантовой системы между плоскостями вант 10 и 11 (фиг. 2) в двух-тре х местах устанавливаются крестообразные предварительно напряженные связи 9. Небольшой (по сравнению с диаметром вант 2) диаметр канатов растяжек 4 и крестообразных связей 9, обусловленный сравнительно небольшими инерционными силами, вызываемыми раскачиванием отдельных вант, не нарушает ар хитектонику вантового моста. Наличие узлов крепления на вантах 2 предотвращает образование на их поверхности длинных ручьев при ливневых дождях и, как следствие, обнаруженных при взаимовоздействии с ветровым потоком явлении аэроупругой неустойчивости типа дождевых колебаний. Снабжение концов растяжки 4 талрепа ми(фаркопфами) 14 позволяет регулировать натяжение вант 2 в процессе монтажа и экс плуатации, а наличие контргаек 15 - фиксировать необходимое натяжение растяжки 4. Для предотвращения попадания влаги верхняя кромка и стыки обойм 12 и 18 запрессовываются гидроизолирующей массой (мастикой), а все элементы узлов защищаются от коррозии оцинкованием, алюминированием или кадмированием. Предложенное решение позволяет осуществлять стабилизацию вант как на стадии монтажа, так и на стадии эксплуатации, что обеспечивает надежность и долговечность всего вантового моста. Предложенное решение может быть использовано на эксплуатируемых или строящи хся вантовы х мостах, например, мосту ,ч/р Волгу в г. Ульяновске.