Вантовые конструкции
Вантовые конструкции, назначение
Использование вантовых конструкций в архитектуре ознаменовало переход на новый этап, инженерная мысль позволила создавать легкие, отрытые и при этом безопасные конструкции и пространства. Далее рассмотрим назначение вантовых конструкций и их виды.
К вантовым конструкциям относятся конструкции, которые состоят из несущих элементов в виде стальных вант и опорных частей. Также в конструкцию могут входит оттяжки и распорки. Первый проволочный трос был изобретен 1834 году, что стало начальной точкой отсчета в истории вантовых конструкций. Первые проволочные тросы применялись в качестве несущих элементов для висячих мостов.
Вантовые конструкции сегодня используются в различных зданиях, мы можем привести примеры большепролетных сооружений, зданий со сложными объемно-пространственными решениями, промышленных (цеха, производственные помещения) и общественных зданий (цирки, рынки, торговые залы, кинотеатры, стадионы) различной конфигурации, мосты и инженерные сооружения различной сложности.
Выбор в пользу вантовых конструкций ведется исходя из их ключевых преимуществ:
- экономической эффективности, по сравнению с привычными железобетонными или металлическими конструкциями;
- низкой материалоемкости;
- при монтаже вантового покрытия не требуются подмости, что уменьшает трудоемкость;
- несущие конструкции имеют малую массу;
- повышается эстетическая выразительность сооружений и зданий;
- новые возможности, предоставляемые этим типом конструкций.
В большепролетных конструкциях архитектор всегда стремится создать единое пространство, избегая устройства промежуточных опор, которые значительно уменьшают гибкость. Вантовые конструкции позволяют решить эту проблему за счет грамотного распределения нагрузки. Таким образом внутренне пространство, лишенное каких бы то ни было ограничивающих его организацию элементов является максимально свободным для любой перепланировки в соответствии с потребностями производства или общественной жизни. Эта возможность открывает новые перспективы, стирая ограничения, накладываемые моральным износом на любые объемно-планировочные решения.
Готовые работы на аналогичную тему
Не столь широкое применение и использование вантовых конструкций в типовом строительстве объясняется тем, что они требуют специфических расчетов. Современные достижения в области теории расчета конструкций, а также имеющийся опыт возведения подтверждает надежность и безопасность принимаемых решений. Также к недостатками вантовых конструкций относится повышенная деформируемость покрытия из-за способности вант изменять свою форму под действием различной нагрузки.
Определение 1
Ванты – это несущие элементы стержневого типа, к примеру тросы, канаты, стержни, пучки проволоки высокопрочной), которые работают на растяжение.
Виды вантовых конструкций
Одним из важных факторов при проектировании вантового покрытия является взаимоувязанность геометрии конструктивной формы опорного контура с принятой системой несущих конструкций и формой самого здания. Рассмотрим наиболее часто встречающуюся классификацию вантовых конструкций:
- однопоясные вантовые покрытия с параллельными вантами;
- однопоясные вантовые покрытия с радиальными вантами;
- двухпоясные вантовые покрытия с параллельными вантами;
- двухпоясные вантовые покрытия с радиальными вантами;
- покрытия с вантовыми сетями;
- струнные покрытия;
- покрытия с висячими фермами и балками;
- комбинированные системы покрытий;
- подвесные покрытия.
Рисунок 1. Вантовые конструкции, канатно-балочные покрытия. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Прообразом вантовых покрытий считаются палатки и шатры, в которых мягкая внешняя оболочка выступает одновременно в двух функциях, ограждающей и несущей. В вантовых покрытиях две эти функции разделены, тросы принимают на себя всю нагрузку, а ограждающую функции выполняет заполнение кровли.
Первые здания с вантовыми конструкциями были спроектированы выдающимся русским ученым В,Г. Шуховым, который получил патент на свое изобретение. Он предложил вместо отдельных тяжелых и массивных ферм использовать линейные диагонально пересекающиеся элементы, которые были скреплены в местах соединения заклепками и болтами, тем самым образуя сетку с ромбовидными ячейками. Первым здание с висячим покрытием стад котельный завод Бари, возведенный в 1894 году. Преимуществом вантовых конструкций является существенное уменьшение веса, которое сказывается и на других элементах здания, в том числе и на фундаментах. Сетчатая поверхность при этом обладает высокой несущей способностью, работа элементов выполняется только на одноосное напряжение.
Воздушная архитектура: висячие мосты | NovaInfo
Висячий мост — мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Висячие мосты часто называют «подвесными», однако в специализированной литературе по архитектуре и строительству термин «подвесной мост» не используется. Висячие мосты находят наиболее удачное применение в случае большой длины моста, невозможности или опасности установки промежуточных опор (например, в судоходных местах). Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам (кабелям) крепят вертикальные подвески — крученые проволочные канаты или стальные тяжи, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста (балка жесткости). Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли в анкерных опорах. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух боковых пролетов. Под действием сосредоточенной нагрузки несущая конструкция может изменять свою форму, что уменьшает жёсткость моста. Для уменьшения прогибов, в современных висячих мостах дорожное полотно усиливают продольными балками или фермами, распределяющими нагрузку. Используются также конструкции, в которых дорожное полотно поддерживается системой прямолинейных канатов, закреплённых непосредственно на пилонах. Такие мосты называются вантовыми
Из-за сложного состава в подвесного моста возникают две основные трудности: во-первых, оказывается аэродинамически мост весьма уязвим(под действием сильного ветра опоры подвергаются действию большого крутящего момента, поэтому для них требуется хороший фундамент, особенно при слабых грунтах), во-вторых, оказывается очень трудно описать поведение моста через простые математические модели.
До 1810г. строились, как правило цепные мосты небольших пролетов. Они обладали значительным собственным весом и сравнительно небольшой грузоподьемностью. Основным несущим элементом таких мостов являлась цепь, составленная из колец или отдельных жестких элементов, соедененных болтами (шарнирами). Первый висячий мост был, который по своей конструктивной схеме был близок к современным висячим мостам, был построен в 1741г. в Англии через реку Тиз. Пролет этого моста составлял 21м.
За последние 300 лет во многих странах странах было построено большое количество висячих мостов, конструкция которых постоянно совершенствовалась, а пролеты увеличивались. В основе архитектурного решения висячих покрытий лежат конструктивные принципы, созданные самой природой. Так, например несущая система паутины представляет собой не что иное, как пространственную вантовую конструкцию, микроструктура листьев растений – систему натянутых нитей, пронизывающих всю клеточную структуру. Иначе говоря, висячие конструкции сознательно или интуитивно заимствованы из живой природы. Глубокое изучение природных конструктивных форм позволит создать рациональные строительные конструкции на практике. Расмотрим 10 наиболее известных висячих мостов в истории.
Висячий мост через пролив Менай в британской провинции Уэльс считают первым по-настоящему великим подвесным мостом в истории Европы. Он открылся в 1826 году. До этого в Старом Свете строили лишь простые цепные висячие переходы, эта же конструкция была для своего времени невероятно сложной и полезной в инфраструктурном плане. Основной пролет этого моста имеет длину 176 метров.
Клифтонский подвесной мост через реку Эйвон в Бристоле является одним из самых известных сооружений города и всей Великобритании в целом. Это инженерное сооружение с висячим пролетом длиной 214 метров было сдано в эксплуатацию в 1864 году и быстро стало символом английской промышленной мощи. Интересен факт, что именно здесь 1 апреля 1979 года был совершен первый в мире банджи-прыжок.
В течение несколько десятилетий два крупных города на берегах пролива Ист-Ривер, Нью-Йорк и Бруклин не имели никакого другого сообщения, кроме как лодочного. Инженеры и власти этих населенных пунктов долго спорили, что лучше и дешевле построить: мост или тоннель, пока не остановились на первом варианте. В 1870 году началось строительство Бруклинского моста, ставшего в 1883 самым длинным подвесным сооружением в мире (длина пролета – 486 метров). Сейчас это один из символов Нью-Йорка, не меньший, чем небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг или статуя Свободы.
Подвесной мост Амбассадор не зря имеет такое нарицательное имя (переводится с английского как «посол»). Ведь он соединяет не просто два берега реки Детройт, а два государства – Соединенные Штаты Америки и Канаду. Более того, через него проходит 25 процентов торговых перевозок между этими странами. Длина самого длинного пролета этого моста составляет 564 метра. Открыто данное сооружение в 1929 году.
Золотые Ворота являются самым известным и красивым мостом в США, если даже не во всем мире. Это сооружение с длиной пролета 1280 метров было построено в 1937 году, став рекордсменом по данному параметру на целых двадцать семь лет. Интересно, что сейчас этот мост является самым популярным на планете местом для совершения самоубийств. Считается, что прыжок с него стал причиной смерти более 1200 человек.
В России не так уж и много больших водных преград, ради преодоления которых можно было бы строить подвесные мосты. А потому самым известным подобным сооружением в стране является относительно небольшая конструкция, Крымский мост в Москве, открытый в 1938 году. Длина его висячего пролета составляет 168 метров.
В 1973 году случилось историческое событие для всей Евразии – в Стамбуле был открыт первый мост через Босфор. Он наконец-то соединил европейский и азиатский берега этого пролива, о чем мечтали местные властители на протяжении последнего тысячелетия. Общая длина этого сооружения составляет 1560 метров, а подвесного пролета в нем – 1074. Пешеходам доступ на него полностью запрещен – власти Стамбула не хотят отнимать у Сан-Франциско титул «столицы самоубийц».
В 1998 году между островами Хонсю и Авадзи был открыт мост Акаси-Кайкё, ставший самым длинным подобным подвесным сооружением в мире. И уже более пятнадцати лет он удерживает это почетное звание. Длина крупнейшего висячего пролета в нем составляет 1991 метр. Если растянуть все его стальные нити, то получится единый трос, способный опоясать Земной шар более семи раз.
Длина самого крупного подвесного пролета моста Большой Бельт в Дании составляет 1624 метра. Это не самый большой показатель в мире (в этом его более чем на 300м опережает японский Акаси-Кайкё), зато рекордный в Европе. Открыто рекордное для Старого Света инженерное сооружение в 1998 году.
У моста через реку Сыдухэ в китайской провинции Хубэй длина крупнейшего висячего пролета составляет и того меньше – «всего» 900 метров. Однако это сооружение является самым высоким подвесным мостом в мире. Высочайшая его точка над уровнем земли расположена на отметке 496 метров. Объект функционирует с 2009 года.
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.
В наше время, основное объяснение неустойчивости висячих мостов объясняется аэродинамическими силами, возникающими при взаимодействии ветра и моста. Эти силы действуют по-разному в соответствии с тем, насколько сильно мост выведен из состояния равновесия, в частности, насколько велик при кручении угол, и могут ли возникать самовозбуждение и отрицательные эффекты затухания.
Вантовые конструкции в строительстве и архитектуре
Вантовые металлоконструкции получили широкое распространение в современном строительстве. С помощью вант возводятся мостовые конструкции различной сложности, торгово-развлекательные центры, выставочные комплексы и различные зрелищные объекты.
Особенности
Вантовые конструкции – металлоконструкции, которые состоят из несущих пролетов в виде вант и опорного контура. В некоторых случаях предусматриваются оттяжки и распорки. Ванты – это стальные элементы стержневого типа (тросы, канаты и пр.), работающие на растяжение. Опорный контур – это опорная часть, на которой закрепляются ванты.
Опорные контуры могут быть:
- жесткими – работают на сжатие, изгиб, кручение;
- гибкими – элементы с жесткостью, которой можно пренебречь.
В основном вантовые конструкции используются при возведении объектов с большими пролетами, где недопустима или нежелательна установка промежуточных опор – спортивных стадионов и комплексов, плавательных бассейнов, катков, теннисных кортов, аэродромов, крытых рынков, производственно-складских комплексов, ангаров для крупногабаритной техники и пр.
Проектирование вантовых конструкций осуществляется в соответствии с СП 16.13330, СП 35.13330, ГОСТ 27751.
Преимущества
По сравнению с обычными металлоконструкциями вантовые конструкции имеют следующие плюсы:
- Отсутствие промежуточных опор. С помощью вант можно перекрывать большие пролеты без необходимости устройства несущих опорных элементов.
- Эстетическая привлекательность. Ванты позволяют реализовать самые смелые архитектурные проекты – возможно строительство ультрасовременных объектов с футуристической архитектурой.
- Минимальная масса несущей конструкции. Применяются высокопрочные стали, и эффективно задействуется площадь сечения вант, что позволяет существенно снизить общий вес несущей конструкции.
Ванты при транспортировке сворачиваются в бухты, что существенно упрощает их доставку на объект и хранение до непосредственного строительства.
Классификация
Классифицировать вантовые конструкции можно по конструктивной схеме, форме сооружения и геометрии поверхности, методу стабилизации покрытия, способу восприятия усилий, материалу несущих растянутых и контурных элементов.
Тросовые системы подразделяются на 2 типа:
- Линейные – работают только в вертикальной плоскости.
- Пространственные – работают в двух плоскостях.
В комбинированных вантовых системах объединяются растянутые элементы и элементы, работа которых осуществляется на сжатие и изгиб.
Можно выделить следующую классификацию вантовых конструкций:
- Форма плана – простейшие фигуры (квадрат, круг, многоугольник и пр.) и сложные, имеющие комбинированное очертание.
- Форма поверхности – покрытия нулевой, положительной и отрицательной гауссовой кривизны.
- Стабилизация висячего покрытия – за счет увеличения массы покрытия или бетонными пригрузами, предварительным напряжением или использованием элементов с изгибной жесткостью.
- Восприятие распора усилий с пролета – замкнутым или разомкнутым опорным контуром.
Форма плана покрытия в основном определяется исходя из назначения объекта, архитектурно-планировочных соображений и технико-экономических показателей. Оптимальными считаются прямоугольная и круговая формы, но иногда необходимо возведение сооружений с эллиптической формой плана.
Что касается формы поверхности, то возможны покрытия цилиндрические или конические (нулевая гауссова кривизна), сферические и эллиптические (положительная гауссова кривизна) или шатровые, седловидные и пр. (отрицательная гауссова кривизна).
Простейшим вариантом реализации вантовых конструкций являются однослойные висячие покрытия нулевой или положительной гауссовой кривизны.
Целесообразность использования вантовых конструкций
Применение вантовых конструкций при возведении сооружений различного назначения вместо традиционных металлоконструкций позволяет решить сразу несколько задач:
- Экономия металла за счет пространственной работы.
- Снижение сроков строительства при одновременном снижении трудоемкости строительных работ и стоимости возведения объектов.
- Минимизация чувствительности к осадкам опорных элементов, перегрузкам.
Ванты являются унифицированными элементами, выпускаемыми заводом-изготовителем в соответствии с ГОСТ 3064-80, 3090-73, 3241-91, 7675-73, 18901-73 и др. При правильном проектировании гарантируется надежность всех элементов вантовых сооружений, долговечная и безопасная эксплуатация.
Новая архитектура квантовых чипов может стать основой будущих компьютеров
Источники:
http://www.ecnmag.com/news/2015/05/new-chip-architecture-may-provide-fou…
http://www.dailytechinfo.org/infotech/7013-novaya-arhitektura-kvantovyh-…
Квантовые компьютеры, являющиеся сегодня более теоретическим понятием, нежели практическим, в будущем будут способны к расчету столь сложных математических моделей, которые еще очень долго будут не по зубам даже самым мощным современным суперкомпьютерам. Расчеты подобных моделей могут вывести на качественно новый уровень многие области науки, включая химию, биологию, материаловедение и т.п. Но разработка и развитие квантовых вычислительных технологий тормозится тем, что ученые и инженеры просто не в состоянии обеспечить манипуляции с большим количеством квантовых битов, кубитов, в которых хранится и обрабатывается квантовая информация.300 числовых значений, а это больше, нежели количество протонов в известной нам части Вселенной. Согласно ограничениям, накладываемым известным законом Гордона Мура, люди никогда не будут в состоянии создать классическую вычислительную систему, способную обработать такое количество информации» — рассказывает Николас Гуиз (Nicholas Guise), один из исследователей, — «И эти ограничения определяют то, почему при помощи обычных компьютеров невозможно построить математическую модель не самой сложной квантовой системы».
На роль кубитов квантового компьютера существует несколько претендентов, одним из которых являются ионы некоторых химических элементов, заключенные в ловушке лазерного света в вакуумной камере. К сожалению, масштабируемость такого подхода весьма ограничена, так как решетка ловушки, в узлах которой располагаются ионы-кубиты, создается при помощи электродов, подведенных к краям квантового чипа. И количество таких электродов ограничивается длиной краев (периметром) чипа.
В чипе, созданном командой GTRI/Honeywell, эта проблема решена при помощи использования новых методом микро- и нанопроизводства, которые позволили завести на кристалл чипа большое количество электродов, оставив его верхнюю часть открытой для беспрепятственного доступа туда света лазера. Основа конструкции чипа позаимствована у конструкции корпусов электронных компонентов типа BGA (ball grid array). Матрица крошечных шаров-контактов позволяет подвести электроды напрямую от задней поверхности чипа к ее верхней поверхности, что дает очень высокий показатель плотности упаковки электрических соединений. Кроме этого, исследователи освободили дополнительное пространство поверхности чипа, заменив плоские поверхностные конденсаторы конденсаторами траншейного типа, отнесенными к самым краям кристалла чипа.
Такие шаги, направленные на высвобождение дополнительного свободного пространства, позволили реализовать технологию очень точной фокусировки света лазера, что, в свою очередь, позволяет быстро адресовать каждый отдельный кубит и инициировать выполнение им определенных квантовых операций.
В настоящее время опытные образцы квантовых чипов, которые по мере разработке технологии становились все совершенней, способны улавливать и удерживать ионы-кубиты в ловушках. «Ионы — это очень чувствительные вещи, на которые влияют внешние электрические поля и электромагнитный шум из других источников. Кроме этого, частица неправильного материала, размером в несколько микрон, попавшая в неправильное место, может разрушить ионную ловушку. И когда мы создали первые BGA-матрицы ловушек, то мы были приятно удивлены тем, что они функционировали также, а то и лучше самых высококачественных ловушек, созданных традиционными способами» — рассказывает Николас Гуиз.
В настоящее время работа с матрицей ионных ловушек требует целой комнаты, заполненной сложным и громоздким оборудованием, в которой работает несколько квалифицированных специалистов. Однако, после решения ряда технических проблем ничто не будет мешать миниатюризации этой технологии до уровня весьма компактной системы, которая может стать «стандартным блоком» для построения квантовых вычислительных систем, способных масштабироваться до любого уровня сложности.
Вантовое покрытие многофункциональной спортивно-зрелищной арены
Главная особенность спортивно-зрелищной арены – современное большепролетное вантовое покрытие, впервые примененное в Беларуси.
Оно запроектировано 2-поясным и выполнено из высокопрочных канатов в виде “велосипедного колеса” диаметром 116,0 м в осях колонн. Расчетный пролет вантового покрытия в осях шарнирных опор составляет 115 м, высота в центре – 7,7 м (на опоре 3,3 м). Точка пересечения вант находится на расстоянии 6,2 м от опоры вантового покрытия. Стрела провисания несущей ванты f принята 6 м.
Нижние, несущие, ванты состоят из 27 прядей диаметром 15,7 мм, а каждая из них – из 7 высокопрочных арматурных оцинкованных проволок диаметром 5,2 мм, находящихся в защитной оболочке из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Общий диаметр нижней ванты 120 мм; расчетная несущая способность одной пряди 14 тс, нижней ванты – 378 тс; разрывное усилие пряди 28 тс, нижней ванты – 756 тс.
Каждая из верхних, стабилизирующих, вант диаметром 50 мм состоит из 7 прядей диаметром 15,7 мм (в оболочке из ПЭВП 16,5 мм).
Между несущими и стабилизирующими вантами при помощи металлических хомутов установлены металлические трубчатые стойки диаметром 159 мм разной длины, которые создают форму покрытия, обеспечивающую внутренний водосток.
На концах каждой ванты установлены анкерные устройства с механическим креплением каждой пряди при помощи цанг:
- нерегулируемое, с опорной “серьгой”, которое устанавливается на внешнем железобетонном кольце;
- регулируемое, устанавливаемое на металлическом кольце.
Нижние, несущие, ванты имеют траекторию кубической параболы и закрепляются на металлические упоры, расположенные на верхнем внешнем монолитном железобетонном кольце диаметром 116 м и нижнем внутреннем металлическом кольце диаметром 12 м в осях.
Верхние, стабилизирующие, ванты с траекторией квадратной параболы закрепляются на металлические упоры, которые находятся на нижнем внешнем монолитном железобетонном и внутреннем металлическом кольцах.
Отличительной особенностью вантовых ферм является наличие растягивающих усилий не только в нижнем поясе, но и в верхнем.
Для обеспечения устойчивости покрытия в целом в стабилизирующих вантах создается предварительное напряжение путем натяжения на упоры, расположенные на верхнем внутреннем металлическом кольце, при помощи монодомкратов “Фрейссине” в определенном порядке и на определенные усилия, что гарантирует равномерность преднапряжения в каждой ванте. Максимальное усилие натяжения в стабилизирующих вантах создается на монтаже и достигает 51 тс. Этого достаточно для обеспечения растяжения в стабилизирующих вантах при загружении покрытия расчетными нагрузками в различных сочетаниях. Даже при самых неблагоприятных сочетаниях усилия в стабилизирующих вантах не опускаются ниже 12 тс, что гарантирует устойчивость вантового покрытия в стадии эксплуатации. При несимметричных нагрузках стабильность покрытия обеспечивают три связевые кольцевые фермы в пределах длины вант, установленные на равном расстоянии.
По верху стоек – выше уровня верхних вант – укладываются металлические плиты покрытия в форме трапеций (их размеры меняются по мере приближения к внутреннему металлическому кольцу). Покрытие легкое (расход металла минимальный), но в то же время с большим запасом прочности благодаря применению высокопрочных канатов (вант), состоящих из когерентных прядей, изготавливаемых по новой современной технологии французской фирмой “Фрейссине”. Изделия “Фрейссине” имеют европейские сертификаты и протоколы прочностных испытаний. На все поставляемые из Франции комплектующие для вантового покрытия: пряди, регулируемые анкерные устройства, нерегулируемые анкерные устройства с серьгами и цапфами, хомуты, девиаторы и т.д. – “Фрейссине” (при отсутствии их повреждения) дает гарантию 100 лет.
При расчете вантового покрытия принимались во внимание не только снеговая нагрузка, но и нагрузка от подвесного оборудования – информационного видеотабло (медиакуба) массой 16 т и 8 динамиков общим весом 6 т, закрепляемых в центре вантового покрытия к нижнему металлическому кольцу, а также от ходовых мостиков, светильников, воздуховодов, трубопроводов ливневой канализации и др.
Максимальные растягивающие усилия в несущих вантах по результатам трех независимых расчетов, выполненных с учетом нелинейности, могут достигать 300 тс. Проведены также расчеты на случай выхода из строя одной из вант или наиболее напряженного элемента металлического кольца, которые показали работоспособность покрытия и в этой ситуации. При выключении из работы одной из вант усилия в смежных вантах достигают 325 тс. Максимальные напряжения в нижнем металлическом кольце, состоящем из 4 пластин, при выключении из работы одной, наиболее напряженной, пластины не превышают 300 мПа.
Вантовый мост над Корабельным фарватером в составе ЗСД отмечен Дипломом конкурса «Алюминий в архитектуре 2019»
08.04.2019Российский конкурс «Алюминий в архитектуре 2019» прошел в рамках международного форума «Алюминий в архитектуре и строительстве 2019» (AlumForum). Участников конкурса приветствовали председатель Союза архитекторов России Н. Шумаков, сопредседатель Алюминиевой Ассоциации И. Казовская, директор по развитию потребления алюминия в России и странах СНГ компании РУСАЛ Ю. Шивилов и председатель жюри конкурса – основатель архитектурного бюро «Giencke & Company Architects» Ф. Гинке (Австрия).
Вантовый мост над Корабельным фарватером в составе трассы Западного скоростного диаметра в Санкт-Петербурге, представленный на конкурс, награжден Дипломом в номинации «Лучшее архитектурное решение объектов нового строительства».
Вантовый мост в акватории Большой Невы – архитектурная доминанта южной части морского фасада Санкт-Петербурга и точка притяжения внимания горожан и гостей города. Своими размерами (высота пилона – 125 м, длина вантового пролета – 320 м, высота пролетного строения над водой – 35 м) и выдвинутым в залив расположением вантовый мост выделяется на фоне городской застройки и портовых сооружений. Архитектура вантового моста над Корабельным фарватером символизирует крылья разводных мостов Санкт-Петербурга, а визуальный эффект достигается путем наклона стоек пилонов и рисунком поперечных распорок. Две пары пилонов моста имеют наклон 12° в сторону русла, что является уникальным случаем в практике мостостроения. В облицовке эксплуатационных элементов пилонов применены кассеты из алюминиевых композитных панелей Sibalux РФ толщиной 4 мм с PVDF покрытием лицевой стороны и PE покрытием обратной стороны. Крепление к пилонам выполнено с помощью фасадной подсистемы Doksal DVF-21, направляющие элементы и кронштейны изготовлены из алюминиевых сплавов. Общий вес кассет из алюминиевых панелей – 33,5 т. Вес алюминиевых элементов подсистемы – 9,7 т.
На конкурс было представлено 54 работы, среди которых 44 постройки и 10 проектов. География размещения реализованных проектов обширна: это Москва, Санкт-Петербург, Симферополь, Обнинск, Красноярск, Екатеринбург, Пермь, Адлер, Сочи, Казань, Новосибирск, Калужская, Московская и Нижегородская области, Республики Казахстан, Татарстан, Коми, Узбекистан, а также Беларусь, Словения и Германия. «Алюминий в архитектуре» — единственный конкурс в России, демонстрирующий возможности использования алюминия в реализованных объектах, а также раскрывающий перспективы применения этого материала в проектах.
Тематика конкурсных работ охватила все сферы применения алюминия – от объектов транспортной инфраструктуры до спортивных, общественных и жилых зданий. Гран-при – Национальную премию за лучший реализованный проект с применением алюминия – получил авторский коллектив здания Центра художественной гимнастики Ирины Винер-Усмановой в Лужниках.
Фотографии
Связанные проекты
| Западный скоростной диаметр (ЗСД) Описание проекта Проект первой в Санкт-Петербурге внутригородской платной скоростной автомагистрали длиной 46,6 км, включающей сложный комплекс искусственных сооружений. ЗСД соединяет юго-западную часть Санкт-Петербурга с Кольцевой автодорогой, Васильевским островом и трассой «Скандинавия». С вводом трассы стали доступнее главные транспортные узлы города — аэропорт Пулково, Морской и Пассажирский порты. Автомагистраль обеспечивает быструю транспортную связь между южными, центральными и северными районами Санкт-Петербурга. После открытия ЗСД время поездок в некоторых районах города сократилось на 50–70%. В состав ЗСД входят одни из самых протяженных мостовых сооружений в России — Южная эстакада основного хода с мостами через Морской канал и Корабельный фарватер — 9378 м и Северная эстакада основного хода с мостами через Петровский канал и Елагин фарватер — 8794 м (второе и третье место соответственно). … | |
| | |
как разработать приложение на максимальном уровне защиты
15 декабря, в 12:00 по московскому времени пройдет образовательный вебинар для разработчиков. Эксперты расскажут, как использовать открытую квантовую сеть для создания квантово-защищенных приложений.
Программа вебинара и регистрация: https://qrate-event.timepad.ru/event/1867145/
В России уже работает экосистемная межвузовская квантовая сеть, которая позволяет проектировать, тестировать и пилотировать приложения с информационной защитой принципиально нового уровня. Квантовые коммуникации гарантируют безопасность передачи зашифрованной информации на уровне законов физики. Международный опыт создания квантово-защищенных сетей подтверждает потребность рынка и коммерческий потенциал прикладного ПО.
Участники вебинара узнают о статусе и потенциале развития квантовых сетей в России и в мире, о потребительских запросах, об особенностях оборудования для квантовых коммуникаций и возможностях интеграции с ним с целью тестирования и пилотирования. Будут рассмотрены варианты применения постквантовых алгоритмов для защиты передачи и хранения данных.
В вебинаре также примет участие специальный гость — Данила Шапошников, партнер TerraVC и Phystech Ventures. Данила расскажет о возможности привлечения дополнительного финансирования через венчурные фонды.
Образовательный вебинар будет полезен архитекторам и разработчикам приложений, проектным менеджерам, продуктовым директорам и ИТ-предпринимателям.
Программа вебинара:
| Время | Спикер | Тема | Описание |
|---|---|---|---|
| 12:00 | Юрий Курочкин, директор Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСиС | «Почему квантовые сети надо строить уже сейчас?» | — как устроены российские и зарубежные квантовые сети, в чем их отличие; — почему рынок информационной безопасности не сможет обойтись без кванто-защищенных приложений; — какие квантов-защищенные решения и приложения уже существуют на российском рынке и появление каких ждет в ближайшие 3 года; — экосистемный подход в квантово-защищенных сетях: перспективы для развития разработчиков приложений. |
| 12:40 | Игорь Павлов, главный конструктор QRate | «Квантовая экосистема: как правильно использовать площадку для создания новых приложений» | — архитектура первой экосистемной межвузовской квантовой сети; — компоненты сети: презентация оборудования для квантового распределения ключей QKD312; — доступные способы интеграции: протоколы ETSI, ПЛИВ, Протока; — примеры приложений: OpenVPN и Qtunnel. |
| 13:20 | Максим Кот, ведущий разработчик QApp Ярослав Лелькин, разработчик QApp |
«Постквантовая криптография: программные решения информационной безопасности на основе квантово-устойчивых алгоритмов шифрования» | — введение в постквантовую криптографию; — обзор приложений: PQLR SDK и Qtunnel; — техническая демонстрация интеграционного сценария одного из приложений; — возможные направления интеграции с решениями квантового распределения ключей. |
| 13:50 | Данила Шапошников, партнер TerraVC и Phystech Ventures | «Взгляд инвестора на квантовые технологии» | |
| 14:00 | Вопросы и ответы | ||
| 14:30 | Завершение | ||
Участие бесплатно по регистрации: https://qrate-event.timepad.ru/event/1867145/
Официальное мероприятие в facebook: https://www.facebook.com/events/589281792364396
Вантовые мосты — PFEIFER Structures
PFEIFER Structures проектирует, проектирует и устанавливает тросы, стальные канаты и другие натяжные элементы в качестве компонентов некоторых из самых знаковых вантовых мостовых конструкций в мире. Вантовые мосты представляют собой мосты с большими пролетами, способные соединять проезжие части и пешеходные дорожки над большими водоемами, такими как реки и заливы. Вантовые мосты отличаются от других мостовых конструкций тем, как тросы соединяются с башнями или опорами.Тросы и системы натяжных стержней будут соединяться с моста напрямую с башнями или столбами, при этом башни или столбы будут нести нагрузку конструкции. Вантовый мост может функционировать как пешеходный мост или пешеходный мост, очень эффективная легкая конструкция, которая позволяет пешеходам пересекать потенциально опасные участки, такие как шоссе, реки и овраги.
Построенные за короткое время и почти вдвое дешевле обычного строительства, наши точно спроектированные легкие конструкции дают архитекторам, градостроителям и застройщикам прекрасную альтернативу традиционным, тяжелым и трудоемким методам строительства мостов.Существуют формы, формы и решения, которые мы можем создать с помощью облегченной архитектуры, которые невозможно воспроизвести с помощью любого другого метода строительства, например, изогнутого настила моста.
Наши конструкции можно использовать для различных конструкций мостов:
- Дороги или дамбы
- Пешеходные мосты или пешеходные мосты
- Надземные пешеходные дорожки
- Подвески для тросов и стержней
- Ремонт существующих мостов
Кроме того, передовые мембранные и кабельные материалы могут использоваться для навесов крытых пешеходных дорожек, чтобы обеспечить защиту пешеходов от непогоды или придать архитектурный вид любому мосту.
Конструкции вантового мостатребуют минимального обслуживания, очень экономичны, быстро устанавливаются, обеспечивают длительный срок службы и устойчивы. Наши натяжные элементы также используются как часть конструктивной системы больших вантовых мостов, предлагая превосходные свойства материала и исключительную производительность в течение длительного срока службы.
Свяжитесь с нами, чтобы получить дополнительную информацию о наших вантовых мостах или получить бесплатную консультацию у самых опытных проектировщиков и инженеров в области легких конструкций.Заполните контактную форму на этой странице или позвоните нам по бесплатному номеру 1-877-887-4233.
Вантовые конструкции для больших развертываемых космических аппаратов
Ли, Эндрю и Пеллегрино, Серхио (2021) Вантовые конструкции для больших развертываемых космических аппаратов. В: Форум AIAA Scitech 2021. Американский институт аэронавтики и астронавтики , Рестон В.А., ст. № 2021-1386. ISBN 9781624106095. https://разрешитель.caltech.edu/CaltechАВТОРЫ:20210112-105611630
| PDF
— Принятая версия См. Политику использования. 2MB |
Используйте этот постоянный URL-адрес для ссылки на этот элемент: https://resolver.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20210112-105611630
Abstract
Вантовые конструкции, в которых используется сочетание изгибных и осевых режимы несущей нагрузки потенциально более эффективны, чем структурные архитектуры, которые полагаются только на изгиб.Однако в настоящее время они не получили широкого распространения. В этой статье создана аналитическая основа для сравнения характеристик несущей способности вантовых и изгибающихся архитектур с учетом ограничивающих условий, таких как общая потеря устойчивости, локальная потеря устойчивости оболочки, разрушение материала и чрезмерный прогиб. Для конструкций с одинаковым пролетом, свойствами материала, массой и пределом максимального прогиба определяется наиболее эффективная геометрия вант и сравнивается ее производительность с балочной.Показано, что вантовая архитектура более эффективно противостоит внешним нагрузкам и остается оптимальной по сравнению с изгибающейся архитектурой. Приведены расчетные схемы оптимальных конструкций вантовых конструкций для диапазона длин и нагрузок.
| Тип товара: | Забронировать Раздел | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Orcid: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дополнительные данные: | © 2021 Andrew J.Ли и Серджио Пеллегрино. Публикуется Американским институтом аэронавтики и астронавтики, Inc. с разрешения. Авторы благодарны доктору Мартину Микулашу из Национального аэрокосмического института за то, что он поделился своим опытом и за содержательные обсуждения. Мы с благодарностью признательны за финансовую поддержку Проекта космической солнечной энергии в Калифорнийском технологическом институте. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Группа: | Группа: | Galcit, космический проект солнечной энергии | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Система нумерации: |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.2514/6.2021-1386 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Номер записи: | CalteChauthors: 20210112-105611630 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Настойчивый URL: | https://resolver.caltech.edu/caltechAuthors:20210112-105611630 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Официальная цитата: | Вантовые конструкции для больших развертываемых космических аппаратов. Эндрю Ли и Серджио Пеллегрино. Форум AIAA Scitech 2021. январь 2021 г.; DOI: 10.2514/6.2021-1386 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Политика использования: | Права на коммерческое воспроизведение, распространение, демонстрацию или исполнение данной работы не предоставляются. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Идентификационный код: | 107428 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Коллекция: | CaltechAUTHORS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Депонировано:
Заставьте вас хотеть посетить это местоОдним из великолепных проектов моста является вантовый мост. После Второй мировой войны вантовые мосты были обычным явлением в Европе, и с тех пор они распространились на Соединенные Штаты. «В Соединенных Штатах они становятся популярными», — говорит Эндрю Херрманн, бывший председатель Американского общества инженеров-строителей. Из-за такой низкой стоимости несколько городов обнаружили, что строительство нового моста с использованием этой архитектуры дешевле, чем попытки поддерживать стареющий мост в рабочем состоянии в течение неопределенного времени. Архитектура подвесного моста подобна архитектуре вантового моста. Самый длинный мост в Нью-Йорке в настоящее время находится в плачевном состоянии. Мост Таппан Зи длиной 3 мили (4,8 км) пересекает реку Гудзон, по которому ежедневно проходит 138 000 автомобилей. Русский мост во Владивостоке, Россия, имеет самый длинный вантовый мост в мире, 3622 фута (1104 м), и был завершен в 2012 году. Мост Джона Джеймса Одюбона — единственный мост, который пересекает реку Миссисипи между Натчезом и Батон-Руж. Его главный пролет составляет 1583 фута (482 м). Обслуживание консольного моста, который распределяет вес по пролетам, закрепленным на берегу, стоит 50 миллионов долларов в год. Вантовый мост История ФактыФаусто Веранцио построил первый вантовый мост в Венеции, Италия, в 1595 году. мост практически в 19 веке. Мост Бартон-Крик, построенный в 1889 году, был первым вантовым мостом, построенным в Соединенных Штатах. Кроме того, несколько исторических подвесных мостов, таких как пешеходный мост Драйбург-Эбби-Бридж, Бруклинский мост, мост Альберта и мост Виктории Джеймса Дреджа, в XIX веке были вантовыми. Современный вантовый мост был изобретен Фабрицио де Мирандой, Фрицем Леонхардтом и Риккардо Моранди. Их конструкции содержали очень мало современных вантов, что приводило к увеличению затрат на монтаж. Инженеры и архитекторы должны строить более прочные мосты, чем мосты с балками, потому что автомобили не предназначены для того, чтобы плавать или летать на поверхности воды. Ферменный мост был одной из таких конструкций. Мост Икицуки в Японии — самый длинный ферменный мост в мире. Вантовый мост Географическое положениеВантовый мост — это тип моста, настил которого поддерживается несколькими практически прямыми диагональными натянутыми тросами и продолжается непосредственно одной или несколькими вертикальными опорами.Башни используют вертикальное сжатие для передачи давления кабеля на фундамент. Хотя вантовые мосты внешне напоминают висячие мосты, они принципиально отличаются по конструкции и конструкции. В подвесной конструкции есть два разных набора тросов: первичные тросы для соединения опор и вторичные тросы, которые свисают с первой пары и поддерживают дорожное полотно. С другой стороны, в вантовом мосту тросы удерживают настил, соединяя его непосредственно с башнями вместо подвесных тросов.Обычно перевозятся пешеходы, автомобили, велосипеды, легкорельсовый транспорт и грузовики. Он используется, когда пролеты должны быть больше, чем может выполнить консольный мост (из-за его веса). Тем не менее, пролет слишком короткий, чтобы подвесной мост был финансово устойчивым. Тросы или стойки, которые обычно создают веерообразную конструкцию или последовательность параллельных линий, являются отличительной чертой. Напротив, тросы, удерживающие настил на современных подвесных мостах, подвешены вертикально к основному тросу, закреплены с обеих сторон моста и проходят между опорами.Вантовый мост идеален для пролетов длиннее, чем у консольного моста, но короче, чем у висячих мостов. В этом диапазоне консольные мосты стали бы значительно тяжелее, а проводка подвесного моста стала бы очень дорогой. Вантовую конструкцию построить проще и быстрее, чем висячий мост, поскольку в ней используется меньше стального троса. Однако кабели тянут башни вниз, которые должны быть построены таким образом, чтобы выдержать это. В 1988 году мост Саншайн Скайуэй во Флориде получил Президентскую премию за свою архитектуру.Этот мост также был одним из первых, где тросы были проложены посередине дороги. Материал вантового мостаПредварительно напряженный или армированный бетон, ортотропные стальные настилы или композитные бетонно-стальные настилы — все это материалы, используемые для изготовления настилов. Палубные балки представляют собой стальные балки или балки из предварительно напряженного бетона, а также бетонные или стальные балки коробчатого сечения. Для строительства башни необходимы сталь, предварительно напряженный или железобетон, композитная сталь и бетон. Кроме того, для кабелей требуется высокопрочная стальная проволока, часто марки 270, изготовленная из семипроволочной проволоки, других стальных прядей более высокого качества, композитов или полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP). Что несет вантовый мост?Вантовые мосты используют почти прямые диагональные тросы, натянутые для восприятия вертикальных напряжений основного пролета. Архитекторы большинства вантовых мостов предлагают широкий спектр вариантов не только с точки зрения настила и вантовых компонентов, но и с точки зрения геометрического расположения вант. Например, мост Эразма в Голландии имитирует арфу своей вантовой конструкцией. Поддерживается только одна башня и одна сторона бокового лонжерона вантового моста.Пешеходный мост в Виннипеге, Канада, является одним из примеров моста, построенного на основе этой философии. Другой — мост Иерусалимских хорд, также изогнутый из-за своей конструкции. Одиночный консольный лонжерон перекрывает один конец консольно-лонжеронного вантового моста. Поскольку усилия тросов этого моста не уравновешиваются противоположными тросами, а мост оказывает на свое основание значительную опрокидывающую силу, его лонжерон спроектирован таким образом, чтобы противостоять изгибу, вызванному тросами. Этот мост можно найти в Испании на Мосту Солнечных часов, Пуэнте-де-ла-Мухер и Мосту Аккордов. Вантовый мост, имеющий более трех пролетов, называется многопролетным вантовым мостом. Это более сложный мост, потому что веса основных пролетов не привязаны близко к концевым опорам. Экстрадозные мосты имеют более крепкую и прочную палубу, чем обычные вантовые мосты, а их тросы связаны с палубой дальше от башен, которые также ниже. Одной из новейших вариаций является вантовый мост люльковой системы.Он имеет «систему колыбели», которая транспортирует волокна внутри растяжек от одного настила моста к другому. В результате у моста нет анкеров в пилонах, а тросы можно было снимать, осматривать и менять отдельно, поскольку они непрерывны. Морской мост Цзясин-Шаосин соединяет Цзясин с Шаосином, двумя городами в провинции Чжэцзян, и пересекает залив Ханчжоу на протяжении 10,1 км. Он был открыт 23 июля 2013 года и сейчас является самым длинным вантовым мостом в мире. AECOM построит самый длинный вантовый мост в Северной Америкекакое отношение канадский хоккеист Горди Хоу имеет к новому мосту через реку Детройт между Онтарио и Мичиганом? Хоу был гордым канадцем и в равной степени гордился тем, что большую часть своей профессиональной карьеры провел в Соединенных Штатах. Точно так же, как он соединил два округа, новый мост соединит общины по обе стороны границы. управление моста Виндзор-Детройт (WDBA) только что объявило победившую заявку на строительство долгожданного международного моста Горди-Хау, спроектированного и доставленного AECOM и его партнерами по консорциуму мостов в Северной Америке, 2.5-километровая конструкция с основным пролетом 853 метра станет самым длинным вантовым мостом на континенте и одним из крупнейших в мире.
торговый коридор Виндзор-Детройт является самым загруженным коммерческим наземным переходом на границе США и Канады. новый шестиполосный мост обеспечит новую пропускную способность для пересечения границы для удовлетворения растущего долгосрочного спроса на международную торговлю и поездки.мост выполнен в виде плавной кривой, закрепленной на каждом берегу изящными башнями. две башни с внушительной высотой более 200 метров и веерообразным расположением тросов создадут величественные порталы, запускающие настил моста через реку. расстояние между двумя пилонами, главным пролетом, составляет 853 метра, а боковые пролеты — по 320 метров каждый. палуба плавает высоко над водой в виде гладкой арки и плавно переходит в боковые пролеты на обоих концах. боковые пролеты дополняются 12 анкерными вантами и парой вспомогательных опор, которые передают нагрузки непосредственно на землю.
«Эстетическая привлекательность этого вантового моста заключается в чрезвычайной гибкости настила, который в сочетании с тонкими стойками создает впечатление легкости и прозрачности, бросающей вызов гравитации», сказал Эрик Беренс , главный мостовой архитектор AECOM. «рисунки вант создают постоянно меняющиеся эффекты муара, если смотреть на них под разными углами. Ночью международный мост Горди-Хау станет знаковой световой скульптурой и трансформационным произведением паблик-арта, стимулируя культуру сотрудничества и межкультурного обмена в регионе.’
Североамериканский консорциум по созданию моста также будет нести ответственность за строительство порта въезда в Канаду, порта въезда в США и развязки I-75 в Мичигане, соединяющейся с мостом. работа над проектом началась осенью 2018 года. В консорциум-победитель, известный как мост через северную америку, входят dragados, aecon, fluor, AECOM и другие партнеры. Информация о проекте: Название: Горди Howe International Bridge Architects: AECOM Расположение: США-Канадская граница designboom получил этот проект из нашей функции « Материалы для самостоятельного изготовления », где мы приглашаем наших читателей представить свои собственные работы для публикации.см. больше проектов от наших читателей здесь.
отредактировано: Мария Эрман | designboom Вантовый пешеходный мост Bellevue
Из всех наших недавних мостов ни один не демонстрирует преимущества вантовой конструкции так, как мост Бельвю. Из всех наших недавних мостов ни один не демонстрирует преимущества конструкции вантового моста так, как мост Бельвью. Применение легких и паукообразных опор навеса в форме дерева подчеркивает минималистский дизайн вантового моста , отражающий подход инженеров и архитекторов к оптимизации структурных и эстетических характеристик.Эффективность тросов, «легкость» и полупрозрачность купола, тонкие линии мачт и палубы — все это объединяется в конструкцию уникальной элегантности и функциональности. КомпанияRonstan Tensile Architecture заключила контракт на поставку 16 мачтовых тросов из конструкционной нержавеющей стали для удовлетворения строгих требований. Тросы состояли из двенадцати тросов форштага диаметром 28 мм и четырех тросов ахтерштага диаметром 36 мм. Эта комбинация была разработана для обеспечения необходимой жесткости вантового моста, предотвращающей вибрацию и движение.Тросы были изготовлены из строительной проволоки 1×61 из нержавеющей стали 316 с талрепами типа 3 и вилочными фитингами с фиксированными челюстями для облегчения регулировки и соединения. Вантовый мост — ArchinomyВантовый мост
Типовой вантовый мост представляет собой неразрезную балку с одной или несколькими башнями, возведенными над кругом rs в середине пролета.От этих башен тросы тянутся вниз по диагонали (обычно в обе стороны) и поддерживают балку. Пилоны
Пилон может быть изготовлен из листовой стали или сборных железобетонных элементов, а иногда и из монолитного бетона.Различные конфигурации, показанные на рисунке ниже, иллюстрируют гибкость вариантов дизайна, доступных для получения хорошего эстетического эффекта.
Палуба
Крепление кабелей
Кабель и соединения
Разница между вантовыми и подвесными Beidges
Исследование процесса обрушения вантовых мостов при сильных сейсмических воздействияхС целью представления процесса обрушения и механизма разрушения большепролетных вантовых мостов при сильных сейсмических воздействиях была проведена вантовая стальная ферма железной дороги с дорожным покрытием. моста был выбран в качестве инженерной основы, численная модель обрушения вантового моста была создана на основе явного динамического метода конечных элементов (МКЭ), а весь процесс обрушения вантового моста был проанализирован и изучен с помощью трех различных сейсмические волны действовали соответственно в горизонтальном продольном направлении.Из анализа численного моделирования видно, что весь процесс обрушения и режимы разрушения вантового моста при воздействии трех различных сейсмических волн аналогичны. Кроме того, опоры и основные пилоны являются критическими элементами, способствующими обрушению вантовой конструкции моста. Тем не менее, ванты и главная балка повреждаются из-за выхода из строя опор и основных пилонов в процессе обрушения всей конструкции, поэтому выход из строя компонентов вант и главной балки не является основной причиной обрушения вантового моста.Результаты анализа могут послужить теоретической основой для расчета сопротивления обрушению и определения компонентов критических повреждений длиннопролетных автомобильных и железнодорожных вантовых мостов при проведении анализа сейсмической уязвимости. 1. ВведениеВ последние годы, в связи с быстрым развитием строительства мостов, в последние несколько лет часто сообщалось о случаях обрушения мостов. Причины обрушения мостов разнообразны, их можно разделить на две категории: человеческие факторы и природные факторы [1, 2].Человеческие факторы в основном включают неразумное проектирование и строительство, неправильное управление, воздействие кораблей и автомобилей. Природные факторы в основном состоят из землетрясений, наводнений, ветра, дождя и воздействия обломков (льда) и так далее. Наибольший удельный вес среди всех факторов приходится на аварии с обрушением мостов, вызванные землетрясением, с долей 20 % [2]. Сорок две мостовые конструкции были значительно повреждены во время землетрясения в Сан-Фернандо в 1971 г. (считая сдвоенные автодорожные мосты как одиночные конструкции), в том числе пять обрушились [3].Наиболее серьезные повреждения были нанесены путепроводам на трех крупных развязках. Все эти три развязки находятся в зоне сильного сотрясения. Это землетрясение стало основной причиной, по которой конгресс США в 1977 году учредил Национальную программу снижения опасности землетрясений (NEHRP). Во время землетрясения в Кобе в 1995 году, согласно результатам расследования повреждений от землетрясения Японской дорожной ассоциацией (JRA), было повреждено 320 мостов. , из них около 27 мостов получили серьезные повреждения[4]. Некоторые виадуки обрушились, а знаменитая железная дорога Синкансэн и три скоростные автомагистрали были полностью прерваны, что привело к большим потерям.Во время тайваньского землетрясения Чи-Чи в 1999 г. [5–7] ускорение движения грунта вблизи ближнего разлома составило 0,5 g~0,6 g, что привело к обрушению и повреждению многих мостов в центральном районе Тайваня. В частности, от сейсмического воздействия серьезно пострадал большой вантовый мост из предварительно напряженных железобетонных балок (Вантовый мост ПК), расположенный примерно в 6 км от эпицентра. Во время Вэньчуаньского землетрясения 2008 г. [8, 9] экономические потери были огромными. Дороги и инфраструктура в городе Вэньчуань недалеко от эпицентра были сильно повреждены, особенно мосты на национальной автомагистрали 213 и на скоростной автомагистрали Дуцзянъянь-Вэньчуань.После Вэньчуаньского землетрясения было исследовано 1657 мостов в провинции Сычуань, из которых около 130 мостов были повреждены или разрушены. 11 марта 2011 года сильное землетрясение на востоке Японии вызвало огромное цунами. Стихийное бедствие поразило северо-восточную часть Японии и вызвало серьезные повреждения инфраструктуры и серьезный ядерный кризис [10]. Количество смытых мостов составило около 300 [11]. Для оценки сейсмостойкости мостовых сооружений при сильных землетрясениях и уменьшения повреждений мостовых сооружений многими учеными был проведен большой объем исследований по анализу сейсмической уязвимости мостовых сооружений [12–18].Однако определение компонентов критических повреждений мостовых сооружений является одной из ключевых проблем анализа сейсмической уязвимости. Поэтому необходимо изучить режимы обрушения и механизм разрушения мостовых конструкций при сильном возбуждении для получения критических компонентов повреждения. Например, Kunnath и Gross [19] создали модель типичного двухъярусного изгиба виадука Cypress, который рухнул во время землетрясения в Лома-Приета в 1989 г., состоящую из распределенных элементов балки-колонны, основанных на пластичности, для представления опор, настила и панели сдвига. элементы для представления области пьедестала.Была получена оценка неупругого повреждения типичного двухъярусного изгиба Кипарисового виадука. Заяти и др. [20] построили в масштабе одной трети модель модифицированного изгиба (Bent B-8) автострады Алемани (развязка I280-101), которая была протестирована в лаборатории конструкций Калифорнийского университета в Беркли. Экспериментальные исследования были необходимы для устранения неопределенностей, присущих конструкции, и изучения возможности ремонта модифицированной конструкции после сильного землетрясения. Се и Сунь [21] исследовали динамическую реакцию длиннопролетных и высокоопорных неразрезных жестко-каркасных мостов при сильном землетрясении с моделью повреждения железобетона методом явного динамического анализа.Wibowo [22] представил результаты исследования реакции мостов на землетрясение с использованием метода прикладных элементов, который позволяет отделить элементы или компоненты конструкции из-за разрушения трещины и воздействия контактных и инерционных сил, вызванных падающими обломками. Анализ позволяет предсказать начало коллапса, развитие коллапса и окончательные механизмы коллапса. Зонг и др. [23] представили результаты исследования, в ходе которого модель двухпролетного предварительно напряженного бетонного неразрезного моста с жесткой рамой и коробчатыми опорами в масштабе 1 : 15 была испытана с использованием испытательной системы с вибростендом для исследования характеристик сейсмического отклика.Были построены две нелинейные модели конечных элементов (КЭ) для моделирования сейсмического отклика при слабых сейсмических волнах и для моделирования механизмов обрушения и разрушения масштабируемого моста при сильных землетрясениях, соответственно. Ли и др. В работе [24] создана упрощенная численная модель железобетонного моста с неразрезными балками методом конечных элементов. Смоделированы процессы обрушения железобетонного моста с неразрезными балками различной несущей способности при сильных землетрясениях и проанализированы режимы обрушения моста.Се и др. [25] и Song [26] исследовали механизмы разрушения арочных мостов методом конечных элементов. Шоджи и др. В работах [6, 7] проведено исследование механизмов разрушения, связанных с сейсмическим откликом вантовой конструкции моста длительного периода при длительном сейсмическом воздействии, основанное на численном методе и испытаниях на вибростенде. Ю и др. [27] предложили новый и простой метод оценки разрушающей нагрузки стального вантового моста. Результаты показывают, что предложенный метод является хорошей заменой сложному нелинейному неупругому анализу для приблизительной оценки разрушающих нагрузок, а также режимов разрушения стальных вантовых мостов.Дуан и др. [28] представили анализ обрушения двухмерного макета моста в масштабе реального вантового моста. Все процессы разрушения и разрушения конструкции были успешно смоделированы предложенным методом VFIFE. Это исследование послужило основой для прогнозирования сейсмических повреждений и сейсмического проектирования предотвращения обрушения вантовых мостов. Зонг и др. [29] и Zhou et al. В работе [30] для изучения сейсмических характеристик вантового моста с одинарной опорой показано, что была спроектирована и испытана на вибростендах модель полуплавающего составного вантового моста в масштабе 1 : 30 при многоопорных возбуждениях с различной силой волн землетрясений. .Модель конечных элементов с неявной интеграцией и модель конечных элементов с явной интеграцией были созданы для имитации сейсмических реакций и режимов разрушения модели вантового моста с одной башней в ходе испытаний на вибростенде. Зонг и др. [31] предложили соответствующие критерии отказа компонентов и критерии разрушения конструкции, основанные на тестировании вибростенда модели вантового моста и явной интеграции конечно-элементной модели с программным обеспечением LS-DYNA. Но, прежде всего, метод испытаний на вибростенде и неявный метод конечных элементов обычно применялись при изучении процесса обрушения и механизма разрушения мостов при сейсмических воздействиях.Однако режимы обрушения масштабных моделей мостов, наблюдаемые с использованием метода испытаний на вибростенде, могут отличаться от режимов разрушения полноразмерных мостов при реальных сейсмических воздействиях. Между тем процесс прогрессирующего обрушения трудно получить на основе нелинейного анализа методом неявного интегрирования, потому что метод неявного интегрирования не может моделировать большее смещение мостов в процессе обрушения. Кроме того, исследований процесса обрушения и механизма повреждения вантовых мостов немного.Таким образом, в этом исследовании в качестве инженерного примера для исследования режимов обрушения и механизма разрушения на основе явного динамического метода конечных элементов с помощью программного обеспечения LS-DYNA, который может моделировать большое смещение конструкции и выход из строя компонентов в процессе обрушения. Весь процесс обрушения вантового моста водного пути Дасяо Ляндао был проанализирован и изучен с помощью трех различных сейсмических волн, действующих в горизонтальном продольном направлении соответственно. 2. Метод анализа разрушения при обрушении2.1. Теоретические основы явного динамического метода конечных элементов2.1.1. Уравнения конечных элементов, основанные на вариационном принципеОсновные уравнения трехмерной эластодинамики: -тензор напряжений порядка; – тензор деформации второго порядка; – тензор перемещений первого порядка; – тензор объемной силы первого порядка; – тензор площади силы первого порядка; – нормальный тензор первого порядка; «, i » и «, j » — производные независимых координатных переменных; «» и «» — первая и вторая производная смещения; массовая плотность; – коэффициент демпфирования; – постоянная Ламе, , и ; – символ Кронекера; – граница смещения; – силовая граница; является космической областью. Эквивалентное интегральное выражение формулы Галеркина, основанное на (1) и (5), может быть описано как где весовые функции — действительное изменение смещения, и граничное значение (отрицательное) соответственно. Его можно вывести непрерывно, потому что это реальная вариация смещения. При этом равен нулю на заданной границе смещения . Интегрирование по частям выполняется до первого члена объемного интегрирования (7), тензор напряжений является симметричным тензором, и мы можем получить Из (2) мы можем знать, что виртуальная деформация .Затем, подставляя выражение в (8), а затем подставляя (8) обратно в (7), можно получить вариационный принцип исходных задач. Благодаря динамическому анализу динамическая нагрузка меняется во времени, поэтому реальное состояние любого периода времени (, ) будет удовлетворять условиям стационарности . Чтобы вычислить стационарное значение функциональных уравнений непосредственно с помощью МКЭ, структура требует специальной дискретизации, а к элементам и узлам дискретизации применяется интерполяция смещения. Интерполяция смещения может быть выражена в виде где — функция формы узла, а повтор нижнего индекса означает суммирование в пределах области его значений. Матричную форму можно записать как Из (11) также можно получить следующие выражения: А матричные формы геометрического уравнения и физического уравнения равны Уравнение (14) можно получить, подставив (12) и (13) в (9). Предположим, Матрица масс, матрица демпфирования, матрица жесткости и матрица узловых нагрузок системы представляют собой интегрирование их соответствующих единичных матриц и векторов, показанных в Из-за случайности , (14) может быть написано: 2.1.2. Метод расчета явной центральной разностиПредполагается, что смещение узла, скорость и ускорение в момент времени 0 известны, а реакцию конструкции необходимо вычислить в момент времени . Центральные разностные выражения для скорости и ускорения во времени равны . Решение о перемещении во времени определяется из уравнения движения во времени. Следовательно, рекуррентная формула метода центральных разностей (19) может быть получена путем подстановки (18) в (17). Если и получены, можно получить по (19). Подставляя обратно в геометрическое уравнение и физическое уравнение, можно решить напряжение и деформацию элемента во времени. Рекуррентность (19) используется для решения решения в каждый дискретный момент времени без итерационного решения; поэтому он называется явным алгоритмом, а также называется явным пошаговым методом интегрирования. Явный метод центральной разности условно устойчив. Когда он используется для решения конкретных задач, временной шаг должен быть меньше критического значения, определяемого свойством уравнения задач.В противном случае явный алгоритм неустойчив. Поэтому условие устойчивости метода центральных разностей должно удовлетворять следующему уравнению [32]: где – собственные частоты системы высшего порядка, а – минимальный собственный период системы. 2.2. Выбор типа элемента и модели материала2.2.1. Выбор типа элементаДля компонентов боковых опор, вспомогательных опор и основных пилонов можно выбрать три типа элементов (SOLID164, SOLID168 и BEAM161).Элементы SOLID обычно используются для имитации локального отказа компонентов; в то же время элементы SOLID будут потреблять много компьютерной памяти с низкой эффективностью. Тем не менее, цель этого исследования состоит в том, чтобы получить полный отказ и конкретный участок отказа компонентов. Поэтому доступны для использования элементы BEAM161, включая конечные деформации поперечного сдвига. Для компонентов стальной ферменной фермы можно выбрать два типа элементов (LINK160 и BEAM161). Элементы LINK160 могут нести только осевую нагрузку.Компоненты стальной фермы должны нести как осевую, так и моментную нагрузку. Поэтому элементы BEAM161, состоящие из свойств сжатия и изгиба, выбраны для имитации компонентов стальных ферм. Для компонентов кабелей существует только один тип элемента (LINK167), который используется для имитации кабелей. Элементы LINK167 позволяют реалистично моделировать эластичные тросы. Для компонентов опор среди пилонов, опор и стальной ферменной фермы существует только один тип элемента COMBI165, который можно использовать для моделирования простой пружинной опоры или системы демпфирования.Для вторичной постоянной нагрузки и покрывающей нагрузки они реализуются присоединенными массами, смоделированными с использованием единственного типа элемента массы MASS166, который определяется одним узлом с сосредоточенной составляющей массы. 2.2.2. Модели материалов стали и бетонаИзотропное и кинематическое упрочнение или их комбинация могут быть получены путем изменения параметра, называемого от 0 до 1. При значении, равном 0 и 1, соответственно, кинематическое и изотропное упрочнение получаются, как показано на рис. Рисунок 1 [33]. Модель кинематического упрочнения используется для моделирования стали и бетона, и эта модель подходит для моделирования разрушения железобетонных и стальных мостов с функцией учета разрушения материала. При этом модель материала связана со скоростью деформации. 2.2.3. Материальная модель кабелейЭтот материал можно использовать только в качестве отдельного балочного элемента. Сила , создаваемая кабелем, отлична от нуля, только если трос натянут.Сила задается формулой [33]. где изменение длины А жесткость определяется как Площадь и смещение определяются либо в карточках поперечного сечения, либо в карточках элементов во входных данных LS-DYNA. Для провисшего кабеля смещение должно быть введено как отрицательная длина. Для начальной растягивающей силы смещение должно быть положительным. Если указана кривая нагрузки, модуль Юнга будет игнорироваться и вместо нее будет использоваться кривая нагрузки. Точки на кривой нагрузки определяются как инженерное напряжение по сравнению с инженерной деформацией, то есть изменение длины по сравнению с начальной длиной.Поведение разгрузки следует за загрузкой. 2.2.4. Модель материала пружинного подшипникаУсилие текучести взято из кривой нагрузки [33]. где пластический прогиб. Пробное усилие вычисляется как . Оно сравнивается с усилием текучести, чтобы определить: Окончательное усилие, которое включает эффекты скорости и демпфирование, задается где и представляет собой коэффициенты демпфирования и является коэффициентом для масштабирования единиц времени. Если начало кривой не начинается в (), отрицательная часть кривой используется, когда сила пружины отрицательна, где для интерполяции используется отрицательное значение пластического смещения.Положительная часть кривой используется всякий раз, когда сила положительна. В этих уравнениях есть изменение длины. 2.3. Критерии разрушения элементовВ статье элементы разрушения используются для моделирования обрушения длиннопролетных вантовых мостов при сильном сейсмическом воздействии. Жесткость и масса разрушающихся элементов умножаются на очень небольшой понижающий коэффициент, в результате чего разрушаемые элементы не вносят вклада в конструкцию, а внешняя нагрузка, действующая на разрушаемые элементы, освобождается.Фактически элементы разрушения все еще существуют в списке элементов и остаются неизменными без повторной сборки всей матрицы жесткости конструкции. Критерии отказа определяются в моделях материалов, а элементы отказа больше не отображаются при постобработке; поэтому разрушение обрушения конструкции может быть реализовано. Модели разрушения стальных и бетонных материалов показаны на рисунке 2. (a) Бетонный материал (b) Стальной материал (a) Бетонный материал (b) Стальной материал Кабели отказ не может быть определен в модели материала кабеля программой LS-DYNA; Другой метод, предложенный в исследовании, заключается в создании секции анкеровки между кабелями и ферменной фермой с использованием элемента BEAM161 для имитации отказа кабелей.Когда усилие в тросах достигает предельного значения, балочные элементы анкерной секции выходят из строя, в результате чего тросы выходят из строя. Подшипники между опорами, пилонами и стропильной фермой моделируются пружинным элементом COMBI165, который может имитировать отказ подшипников. Выход из строя подшипника скольжения определяется в модели материала пружины путем установки предельного значения смещения, которое представляет собой максимальное скольжение подшипника скольжения. Отказ неподвижного подшипника определяется в модели материала пружины путем установки усилия текучести, которое представляет собой максимальную несущую способность неподвижного подшипника. 3. Конечно-элементная модель вантового моста3.1. Инженерное образованиеDaxiao Liandao Waterway Bridge, который представляет собой вантовый мост со стальными фермами с пролетным расположением () м, представляет собой контрольно-измерительную технику, расположенную между Фучжоу и Пинтань. Главной балкой вантового моста является пластинчато-стержневая составная стальная ферменно-балочная конструкция, снабженная второстепенной фермой и выполненная в виде двухъярусных пролетов. По верхнему ярусу моста проходит 6-полосная скоростная автомагистраль, а по нижнему — 2-путная железная дорога.Главный мост расположен между причалами S01 и S06; расположение водного моста Daxiao Liandao и поперечное сечение балки показаны на рисунках 3 и 4. 3.2. Явная динамическая модель конечных элементов3.2.1. Параметры моделей материалов и определение критериев разрушенияВысококачественный бетон C50 используется в основных пилонах с прочностью на сжатие МПа, пределом прочности на растяжение МПа, модулем упругости МПа и пределом текучести 55 МПа; В опорах используется бетон С50 с пределом прочности при сжатии МПа, пределом прочности при растяжении МПа, модулем упругости МПа, пределом текучести 50 МПа; В оголовках и сваях используется бетон С40 с пределом прочности при сжатии МПа, пределом прочности при растяжении МПа, модулем упругости МПа, пределом текучести 40 МПа; В ферменной ферме используется сталь Q370qD с пределом прочности при сжатии МПа, пределом прочности при растяжении МПа, модулем упругости МПа, пределом текучести 370 МПа; деформация разрушения бетона равна 0.004 [34], деформация разрушения стали 0,2 [34], тангенсный модуль упругости [22]. Параметры модели материала бетона и стали (MAT_PLASTIC_KINEMATIC) показаны в таблицах 1 и 2 соответственно.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Модель весеннего материала (MAT_INELACASIC_SPRING_DISCRETE_BEAM) может использоваться для моделирования жесткости подшипников в три направления поступательного движения и состояние отказа подшипников путем установки соответствующих параметров жесткости и критериев отказа, включая усилие текучести и смещение текучести соответственно.Жесткость подшипников в вертикальном направлении определяется как бесконечность, а жесткость подшипников в горизонтальном направлении может быть рассчитана по формуле [35], где жесткость подшипников (Н/м), для подшипников горизонтального скольжения равна , в которой коэффициент трения со значением 0,02 и является опорной реакцией (Н), для горизонтальной неподвижной опоры равной 20% несущей способности подшипников в вертикальном направлении, и является отказным смещением опор со значением 0.002 м.
Критерии разрушения подшипников в вертикальном направлении определяются силой разрушения, которая представляет собой вертикальную несущую способность подшипников. Критерии разрушения неподвижных подшипников в горизонтальном направлении определяются усилием разрушения, которое составляет 20% вертикальной грузоподъемности подшипников. Критерии разрушения подшипников скольжения в горизонтальном направлении определяются силой разрушения и смещением разрушения вместе. Сила разрушения, которая представляет собой максимальную силу горизонтального трения , используется для оценки того, когда подшипники скольжения начинают скользить (когда сила разрушения достигает максимальной силы горизонтального трения , подшипник скольжения начинает скользить).После того, как подшипники скольжения начинают скользить, смещение разрушения, которое определяется максимальным горизонтальным смещением со значением ± 200 мм в продольном направлении и значением ± 50 мм в поперечном направлении, используется для определения момента скольжения. подшипники вызывают поломку.
Подшипники поддержки S01 ~ S06 Подшипники пирса отображаются в таблице 3.