Овраги, реки, линии электропередачи — преодоление этих препятствий зачастую становится проблемой при проектировании и строительстве дорог и железнодорожных путей. Гибкие и полугибкие рельсо-струнные эстакады uST с пролетами до двух километров помогают юнимобилям проходить над наземными преградами. Но такие трассы рассчитаны на относительно невысокие скорости из-за волнообразной траектории путевой структуры. А как организовать движение рельсовых беспилотников, требующих идеальной ровности дорожного полотна в условиях сложного рельефа местности? Белорусские инженеры спроектировали уникальный транспортный тоннель с безопорными участками 100 метров.
Трасса с длинными пролетами позволит организовать сообщение также на местности с активным судоходством / © Unitsky String Technologies Inc.
В ЭкоТехноПарке под Минском уже эксплуатируется жесткая путевая структура, однако длина ее пролета не превышает 50 метров. Специалисты компании поставили перед собой непростую задачу: увеличить этот параметр вдвое.
Математическое моделирование показало, что наращивание длины пролета и прогиб конструкции находятся в кубической зависимости. А это вместе со снеговыми и ветровыми нагрузками (которые в условиях Крайнего Севера могут достигать 420 кг/м²) сделает трассу непригодной для движения транспорта.
Решить проблему могло бы увеличение жесткости конструкции за счет утолщения материала и наращивания высоты профиля. Однако этот подход себя не оправдывает: повышение материалоемкости конструкции зачастую приводит к еще большему прогибу.
Увеличение пролета в два раза с сохранением оптимального прогиба стало осуществимым благодаря разработке транспортного мембранного тоннеля. Если ранее при проектировании трассы юнимобилей инженеры включали струну в состав рельса, то теперь ее вынесли наружу: провели вдоль раскосов с двух сторон ферменной эстакады. Вес тоннеля передается на преднапряженные канаты с помощью опорных узлов, которые можно регулировать по высоте. Таким образом обеспечивается возможность за счет противовыгиба формировать профиль пути.
Разработчики вычислили величину прогиба трассы под собственным весом и массой транспортного средства. Это важно для определения параметров противовыгиба путевой структуры: без нагрузки она будет слегка приподнята в центральной части пролета, а под весом транспорта станет опускаться, обеспечивая горизонтальное положение по всей длине пути. Данное инженерное решение позволяет нивелировать негативные эффекты, связанные с прогибами путевой структуры, и обеспечить необходимую ровность пути для транспортного средства.
UST Inc. уже предложила использовать данную разработку для соединения острова Сахалин с материковой частью России. Вместо дорогостоящей и материалоемкой однопутной железнодорожной магистрали компания рекомендует построить транспортный мембранный тоннель длиной 8 км. Решение белорусских инженеров снизит капитальные затраты на строительство, и даст возможность перевозить до 167 000 пассажиров и до 57 000 европалет в сутки. А стандартная ширина колеи 1520 мм позволит интегрировать транспортный тоннель мембранного типа в общероссийскую железнодорожную сеть.
Трасса рассчитана на многократное циклическое нагружение транспортным средством весом 20 тонн, а при единичных проездах допустимая масса — 60 тонн.
Расчеты специалистов UST Inc. позволили определить технические решения для строительства длиннопролетных ферменных сооружений, обеспечивающих оптимальное соотношение деформативных характеристик и массогабаритных параметров.
Разработка белорусских инженеров открывает новые перспективы для строительства транспортных магистралей в условиях сложного рельефа местности и жесткого северного климата. Проектировщики не планируют останавливаться на достигнутом: они уже ведут расчеты для увеличения длины пролета до 200 метров и более. Это позволит организовать сообщение на местности с активным судоходством, например связать Сахалин с материком.
