Вантовые конструкции российского производства — новые горизонты в мостостроении

Вантовые мосты — это инженерное чудо, где элегантность и сила сливаются воедино. Их легко узнать по изящным, натянутым под углом тросам, проходящим от вершины опор к проезжей части. Такая схема позволяет строить длинные пролеты при сравнительно малой массе и материалоемкости.

Ванты принимают на себя основную часть нагрузок от пролета и передают их на пилоны, а те — на опоры и основание. Надежность и долговечность вант напрямую влияет на общую безопасность конструкции. Стальные канаты требуют защиты от агрессивных факторов окружающей среды: повышенной влажности, солей, кислорода и т. д.

Вантовые системы сегодня проектируются с учетом комплексной защиты несущих элементов, в которую обязательно входят полимерные оболочки вантовых прядей. Они изолируют металл от внешней среды и предотвращают микроповреждения. Благодаря этим оболочкам сроки службы вантовых мостов существенно увеличиваются, а затраты на обслуживание снижаются.

Полимеры в вантовых системах

В качестве основного материала вантовых оболочек, предохраняющих стальные вантовые пряди от коррозии и внешних воздействий, чаще всего используются специальные марки полиэтилена высокой плотности (HDPE), обладающие высокой стойкостью к ультрафиолету, влаге и механическим нагрузкам. Они сводят к минимуму повреждения, вызываемые ветровыми и транспортными нагрузками.

Использование компаундов и добавок позволяет создавать полимерные материалы для оболочек с заданными свойствами — повышенной стойкостью к растрескиванию под нагрузкой, стабильностью молекулярной структуры, устойчивостью к старению и перепадам температуры, которые обеспечивают долговечность и предсказуемость характеристик конструкции на десятилетия вперед.

Технические требования к вантовым системам, включая полимерные составляющие, установлены в ГОСТ Р 71605-2024 «Дороги автомобильные общего пользования. Вантовые системы мостовых сооружений. Материалы и полуфабрикаты. Общие технические условия». В разработке данного стандарта принимали участие «СИБУР ПолиЛаб» и дивизион инженерной и дорожной инфраструктуры СИБУРа.

Согласно стандарту, полимерные оболочки должны состоять из HDPE высшего сорта (по ГОСТ 16338), а использование вторично переработанных полимеров не допускается. Оболочки вант типа 1 и вантовых прядей должны быть герметичными и водонепроницаемыми, а для внешних оболочек вант типа 2 это не обязательно. Оболочки делают методом экструзии (или соэкструзии), а для повышенной стойкости к ультрафиолету рекомендуется белый цвет внешнего слоя.

Отечественная вантовая система — с участием СИБУРа

После 2022 года возникла необходимость импортозамещения вантовых систем, потому что поставки из других стран прекратились. Перед автодорожной отраслью возникла сложная задача по созданию надежного и современного решения, необходимого для реализации крупных инфраструктурных проектов.

По инициативе «Автодора» ведущие российские компании объединились для разработки локализованной вантовой системы:

• «Северсталь-метиз» изготовила стальные канаты.
• «Газпромнефть — смазочные материалы» разработала антикоррозионную защиту.
• «СТС» занимались разработкой и монтажом систем.
• В СИБУРе создано полимерное решение для защитных оболочек вантовых прядей.

Разработанная в рамках этого проекта вантовая система более чем на 50% состоит из российских комплектующих. Впервые ее использовали в строительстве моста через Оку в составе трассы М-12, который ввели в эксплуатацию 8 сентября 2023 года.

Популярность вантовых мостов обусловлена их высокой несущей способностью и сравнительно низкой материалоемкостью. Разработка отечественной вантовой системы с использованием локального сырья и передовых компетенций открывает возможности для ее тиражирования в России и укрепляет технологическую независимость отрасли.