Мост Саншайн Скайвей – один из крупнейших в Северной Америке бетонных мостов со свободным пролетом и ступенчатой конструкцией. Мост состоит из эстакады, пролетов подхода, низкоуровневых пролетов подхода, высокоуровневых пролетов подхода и 366 м вантового основного пролета. В то время как низкоуровневые подходные пролеты были построены с использованием сдвоенных коробчатых балок, главный пролет был построен с использованием одноячеистой коробчатой балки.
Мост Саншайн Скайвей
Железобетонные пилоны, поддерживающие ванты, опираются на две главные опоры, каждая из которых состоит из сдвоенных пирсовых шахт. Пилоны, установленные на высоте 132,67 м над уровнем моря, поддерживают 21 вантовую опору для каждой половины главного пролета. Эти тросы закреплены вдоль осевой линии коробчатых секций.
Для сдвоенных коробчатых балок в пролетах нижнего подхода использовался метод пролетного строительства. В то время как метод уравновешенных консолей был использован в высокоуровневом подходе и главном вантовом пролете.
1. Основные проектные соображения
При проектировании балки руководствовались следующими соображениями:
2. Структурная система
Основная структурная система моста состоит из балок, вант и башен. Эти структурные системы рассматриваются ниже.
2.1 Балки
Главные балки имеют асимметричное поперечное сечение с наклонными полотнищами. Балки были полностью сварены, за исключением болтовых соединений. Чтобы свести к минимуму вторичные напряжения от эксцентрично (по отношению к полотну) расположенных стоек, крепления стоек были размещены как можно ближе к балкам перекрытия.
Балки перекрытия представляли собой сварные пластинчатые балки с 9/16-дюймовыми полотнами без поперечных ребер жесткости для упрощения изготовления. Они были соединены с основными балками высокопрочными болтами.
Общая схема балок моста Саншайн Скайвей
Каждая сборная плита проезжей части толщиной 9 дюймов с обычным армированием имеет вес около 294 кг. Плиты опираются на тонкие слои раствора между неопреновыми полосами поверх балок перекрытия, при этом срезные шпильки выступают в карманы.
Продольные швы идут непрерывно по всей длине моста. Они находятся под сжатием от изгиба балок перекрытия. Поперечные швы расположены в шахматном порядке по всей ширине моста и находятся в местах встречного изгиба между балками перекрытия. Стыки имеют достаточную ширину для нахлеста арматуры. Для лучшей передачи сдвига торцы плит обработаны шпонками. Арматура плиты проезжей части была покрыта эпоксидной смолой, так как мост расположен над соленой водой.
2.2 Опорные тросы
Опорные тросы состоят из параллельных проводов с высокоамплитудными анкерными креплениями в полиэтиленовых трубах, которые после установки инъецируются цементным раствором для предотвращения коррозии. Высокоамплитудные анкерные крепления передают растягивающие усилия от проводов в муфты постепенно за счет упругого арочного действия стальных шариков между стенками муфт.
Усталостная прочность проводов при таком креплении не снижается. Диапазон усталости для 2 X 106 циклов с верхним напряжением составляет более 200 Н/мм2 при остаточной предельной прочности не менее гарантированной предельной прочности.
Опорные тросы моста Саншайн Скайвей
2.3 Башни
Фундаменты башен как для стального, так и для бетонного вариантов состоят из цилиндрических стволов диаметром 23 м, опирающихся на сваи. При проектировании башни учитывалась ураганная нагрузка, для которой вместо обычного коэффициента безопасности 1,3, принятого Американской ассоциацией государственных дорожных и транспортных чиновников (AASHTO), было применено повышенное значение 1,6.
В нижней части башни, где теряется явное преимущество А-образных башен, передающих горизонтальные нагрузки на растяжение и сжатие, поперечные горизонтальные силы передаются на изгиб.
Испытания в аэродинамической трубе подтвердили коэффициент формы 1,9 в соответствии с Немецким институтом нормирования (DIN) -1055 и экранирование подветренной опоры башни. Увеличение моментов из-за нелинейности составило 6% в продольном направлении и 2,5% в поперечном.
Горизонтальные связующие балки между опорами башни должны были быть предварительно напряжены с общей силой 37 МН каждая. Силы от перекрывающих тросов были направлены на стену в оголовке башни, которая соединяет две опоры башни. Горизонтальные компоненты силы в тросах уравновешивают друг друга; наклоны тросов в плане создают несбалансированные горизонтальные отклоняющие силы.
Поэтому стены были предварительно напряжены в поперечном направлении с помощью петлевых сухожилий. Большая моментоемкость башен, необходимая на заключительном этапе, позволила свободно возвести консоль без временной фиксации башни или балки.
2.4 Учет живой нагрузки и ветровой нагрузки
Живая нагрузка: HS20-44 (согласно кодексу AASHTO) с военной нагрузкой. Одна полоса движения рассчитана на военную нагрузку, а другие полосы движения рассчитаны на комбинации нагрузок HS20-44.
Ветровые нагрузки: Поскольку мост расположен в зоне, подверженной ураганам, основное давление ветра до уровня балок было определено в 322 кН/м, увеличиваясь до 4 кН/м на вершине башен (вероятность 100 лет).
Изгибающий момент, возникающий в башне под действием ветровой нагрузки
3. Коды проектирования
Проектирование велось в соответствии со спецификациями мостов AASHTO. Кроме того, для расчета усадки и ползучести применялся модельный кодекс CEB-FIP для бетонных конструкций, для определения коэффициентов формы стоек и башен использовался немецкий DIN Code-1055, для определения допустимых напряжений в тросах стоек – DIN Code-1073, а для расчета эффективной ширины балок при изгибе (сдвиге) – DIN Code-1075.
Все бетонные элементы были рассчитаны по методу коэффициента нагрузки и проверены под рабочей нагрузкой на ширину трещин, усталость и прогибы. Конструктивные стальные элементы были рассчитаны на допустимые напряжения при рабочих нагрузках. Для дорожного полотна и башен использовался бетон с давлением 5 000 фунтов на кв. дюйм. Вся арматура была класса 60, а конструкционная сталь – A 572 класса 50.
4. Детали конструкции
Планировалось построить две половинки моста в шахматном порядке с выносными башнями. Башня была построена с помощью прыгающих форм, при этом между верхними наклонными опорами потребовалось три вспомогательных раскоса. Главные балки и балки перекрытия были предварительно собраны в полные балочные решетки длиной 16 м. Поэтапная установка балочных элементов показана на рис. 5(A) и 5(B).
Последовательность возведения балок моста Саншайн Скайвей
Возведение первой балочной решетки весом 123 тонны было выполнено плавучим краном. После укладки бетонной плиты первая вышка должна была установить следующие два элемента на той же стороне, чтобы освободить место для второй вышки. В процессе возведения допустимый дисбаланс между боковым и главным пролетами уменьшился с одной полной секции до одной стальной решетки или трех сборных плит.
Последовательность возведения башни моста Саншайн Скайвей
Возведение нового элемента, как правило, начиналось только после установления полного композитного взаимодействия между стальной решеткой и бетонными плитами предыдущей секции. В случае приближения урагана балка также должна была быть привязана. Необходимые якоря и стяжные канаты должны были храниться на площадке до наступления такого случая.
Часто задаваемые вопросы
Где находится мост Саншайн Скай?
Мост “Саншайн Скай” – это автомобильный мост, расположенный в заливе Тампа, штат Флорида, США.
Почему мост “Саншайн Скай” считается мостом-флагом города Флорида?
Это самый длинный автомобильный мост во Флориде, и ежедневно по нему проезжает более 50 000 автомобилей.
Почему мост называется “Мост солнечного неба”?
Линия подъезда к мосту “Солнечное небо” имеет наклон в сторону главных башен моста. Таким образом, когда автомобиль подъезжает к мосту, башни моста кажутся установленными с неба.
Какова высота моста Саншайн Скай Бридж?
Главные башни моста Саншайн Скай Бридж расположены на высоте 131 м от уровня моря.
Мост “Золотые ворота”: Строительство одного из самых длинных подвесных мостов в мире
Мост Ченаб: Строительство самого высокого в мире железнодорожного моста
Мост Бандра-Ворли: Самый длинный в Индии вантовый мост в открытом море
Читайте далее:- Башни подвесных и вантовых мостов – функции и концептуальный дизайн.
- Мост Бандра-Ворли: Самый длинный в Индии вантовый мост в открытом море.
- Концептуальный сейсмический проект моста с вантовой опорой и его компоненты.
- Стальные гофрированные полотна в мостовых балках.
- Пизанская башня: Архитектурное чудо или инженерная неудача?.
- Характеристики мостов на вантовых опорах во время землетрясений.
- Мост Королевского ущелья: Конструктивные элементы самого высокого моста в США.