МОРСКОЙ ПОНТОННЫЙ МОСТ
SEA PONTOON BRIDGE

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано на акватории с интенсивным судоходством, в штормовых условиях и при наличии течения и ледохода.
Понтонные (или наплавные) мосты широко известны в мире, они разнообразны по конструкции, размерам и назначению, но имеют общие элементы: плавучие опоры - понтоны, мостовые пролетные строения, узлы соединения.
Известен наплавный мост через реку Даугаву в Риге (1), понтоны которого имеют ледокольное очертание, а якорные цепи спрятаны от воздействия льда внутрь корпуса понтона, что позволило эксплуатировать мост круглогодично в течение нескольких десятков лет.
Однако недостатки этого моста связаны с проблемами судоходства, а также с тем, что он имеет небольшую несущую способность.
Известен наплавной разводной мост в г.Осака (Япония) (2), который имеет общую длину 410 м с главным пролетом 280 м арочной системы, он опирается на два массивных стальных понтона и обеспечивает подмостовый габарит 24 м.
Недостатком этого моста является то, что подмостовый размер не позволяет проход крупнотоннажных судов - мост надо разводить. Кроме того, мост имеет малую длину.
Технический результат - обеспечить устойчивость конструкции, нормальное судоходство и исключить влияние качки понтонов и ледохода.
Указанный технический результат достигается тем, что морской понтонный мост содержит плавучие опоры - понтоны, пролетные строения и их узлы соединения, береговые опоры, его пролетные строения выполнены в виде Г-образной жесткой несущей конструкции, которая верхним концом закреплена шарнирно к соседней Г-образной конструкции, а нижним концом закреплена к понтону также с помощью шарнира, причем Г-образные пролетные строения установлены зигзагом, при этом концевые пролетные строения, являющиеся переходными участками, шарнирно присоединены с образованием зигзага к береговым опорам.
Предложенное изобретение поясняется чертежами, где:
- фиг. 1 - Г-образные пролетные строения моста;
- фиг. 2 - схема узлов соединения пролетных строений моста с понтонами и между собой;
- фиг. 3 - схема зигзагообразного понтонного моста;
- фиг. 4 - схема, поясняющая устойчивость моста;
- фиг. 5 - вид понтонного моста сверху (вариант моста через Керченский пролив).
Морской понтонный мост представляет собой вариант наплавного моста шарнирной системы. Каждое пролетное строение представляет из себя Г-образную жесткую несущую конструкцию (фиг. 1), состоящую из горизонтального участка 1 и вертикального 2, образующих угловое соединение по любой системе, обеспечивающей жесткость этого соединения. Длина и высота пролетных строений должны быть достаточными для прохода всех типов судов без разведения моста. На конце горизонтального участка 1 закреплена головка шарнирной опоры 3, входящая в соединение с гнездом шарнирной опоры 4 на соседнем пролетном строении. На нижнем конце вертикального участка 2 предусмотрена шарнирная опора 5 для соединения с понтоном.
Для того чтобы исключить передачу изгибающих и скручивающих нагрузок от одного пролетного строения 7 (фиг. 2) к другому, шарнирное соединение 8 между двумя пролетными строениями должно обладать тремя степенями свободы, то есть обеспечивать повороты вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. Для исключения влияния качки понтонов на достаточно высокие пролетные строения шарнирная опора 5 также должна обладать тремя степенями свободы, но в этом месте, если пренебречь влиянием бортовой качки понтонов, шарниру 5 можно оставить только 2 степени свободы, а исключенную степень свободы обеспечить свободными накренениями понтона с борта на борт. Может быть рассмотрен также вариант шарнира 5 только с одной степенью свободы, исключающий влияние только килевой качки. Для высоких пролетных строений жесткое соединение понтона с пролетным строением (без шарнира) нежелательно.
Пролетные строения соединяются между собой не вдоль плавной линии, а зигзагом (фиг. 3). Понтоны 6 раскрепляются на месте в вершинах зигзага. Якорное или другое устройство (на схеме не показано) должно обеспечить раскрепление каждого понтона от продольных и поперечных перемещений. Для эксплуатации моста при ледоходе понтоны должны иметь форму ледокола, а также для усиления бортов - ледовые пояса. Переходный (аппарельный) участок 10 подсоединяется к пролетному строению зигзагом через шарнир 8, а к береговой опоре 9 - через шарнир 12, имеющий 2 степени свободы: вращение вокруг продольной оси аппарели должно быть исключено. Другой переходный участок 11, выполненный по схеме Г-образного пролетного строения, также установленный зигзагом, присоединяется к береговой опоре 9 через шарнир 8, имеющий три степени свободы.
Зигзагообразность моста выполняет две главные функции:
1) обеспечивает устойчивость мосту, имеющему высокие пролетные строения;
2) обеспечивает подвижность элементов моста, то есть дает мосту возможность растягиваться и сжиматься как «гармошка», что позволяет компенсировать деформации от внешних воздействий: изменение уровня воды, температурные деформации, изменение осадки понтонов при движении по мосту транспорта и т.д.
Принцип обеспечения устойчивости моста поясняется схемой (фиг. 4), на которой показано Г-образное пролетное строение, шарнирно опирающееся на понтон и смежное пролетное строение, при этом его верхний угол оставлен незакрепленным. Рассматриваемое пролетное строение сможет поворачиваться (качаться) в направлении стрелок вокруг наклонной оси «X-X», проходящей через центры шарниров. Смежный понтон, являясь понтоном-противовесом для рассматриваемого пролетного строения, будет препятствовать его свободным поворотам вокруг оси «Y-Y», проходящей через центр нижнего шарнира перпендикулярно к оси «X-X». Таким образом, рассматриваемое пролетное строение имеет одну степень свободы. Для устранения этой степени свободы достаточно опереть верхний угол пролетного строения в направлении качаний, что может быть выполнено, если смежное с этой стороны пролетное строение установить под углом к рассматриваемому, тогда понтон смежного пролетного строения станет понтоном-противовесом для рассматриваемого пролетного строения и будет препятствовать его качаниям вокруг оси «X-X». Очевидно, что наилучшими с точки зрения устойчивости углами между пролетными строениями являются прямой угол и углы, близкие к прямому. Однако устойчивость пролетных строений будет обеспечена и при углах, значительно превышающих 90°.
Если все пролетные строения расположить зигзагом, то каждый понтон станет понтоном-противовесом для обоих пролетных строений, опирающихся на этот понтон, при этом для одного пролетного строения он будет препятствовать качаниям вокруг его оси «X-X», а для другого пролетного строения он будет препятствовать качаниям вокруг оси «Y-Y» этого пролетного строения. То есть, пролетные строения, установленные под углом, будут обеспечивать устойчивость друг другу, на всем протяжении моста при любом количестве пролетов.
Для концевых пролетных строений, также установленных зигзагом, роль понтонов-противовесов выполняют береговые опоры.
В качестве примера зигзагообразного понтонного моста (фиг. 5) показана схема моста через Керченский пролив. Для сравнения пунктиром обозначена существующая паромная переправа. На схеме показаны 16 пролетных строений, опирающихся на 15 понтонов с углами между пролетными строениями 120°.
Предложенный мост имеет следующие преимущества:
- устойчивость за счет зигзагообразности расположения;
- исключение влияния бортовой и килевой качки понтонов за счет шарнирных соединений;
- большая протяженность до нескольких километров;
- свободное судоходство для всех типов судов;
- быстрота монтажа и сравнительно низкая себестоимость по сравнению со стационарными мостами.
Источники информации
1. Телов В.И., Кануков И.М. «Наплавные мосты, паромные и ледяные переправы», Москва, Транспорт, 1978 г., стр. 10-11.
2. Перевозников Б.Ф., Селиверстов В.А. «Наплавные мосты» (Автомобильные дороги и мосты: обзорная информация; вып. 6), Москва, Информавтодор, 2003 г.