Висячие мосты (стр. 2 из 3)
Стальная радуга мостов
За свою многовековую историю человек постоянно стремился облегчить для себя преодоление водных преград. Усилия инженерной мысли привели к изобретению мостов, конструктивные решения которых постоянно усовершенствовались и становились разнообразнее. Так появились балочные, арочные, рамные, консольные, комбинированные, наплавные и разводные мосты. Особый тип представляют собой висячие мосты. Схема их строения позволяет наиболее легко перекрывать большие пролеты и существенно снижает собственный вес моста.
В классических висячих мостах основные несущие конструкции выполнены из гибких элементов, это могут быть канаты, стальные тросы, цепи или другие подвесные конструкции. Будучи прикрепленными к установленным по берегам пилонам, гибкие несущие элементы поддерживают полотно моста. Однако под действием нагрузки они растягиваются, что уменьшает жесткость моста. Для избежания прогибов современные висячие мосты усиливают в уровне их проезжей части продольными балками или фермами жесткости, распределяющими временную нагрузку и исключающими деформацию проложенных кабелей.
Существует также разновидность висячих мостов, в которых проезжая часть поддерживается фермой из прямолинейных канатов – вантов, по названию которых они получили название – вантовые. В современных вантовых мостах используются стальные, а в отдельных случаях и железобетонные балки жёсткости, поддерживаемые наклонными вантами и опирающиеся на пилоны. Вантовые мосты достаточно легки, по сравнению с арочными, экономичны и находят все большее применение на автомобильных дорогах для перекрытия пролетов, достигающих 300 м.
В России существует не очень много висячих мостов. В Петербурге подобная конструктивная схема была использована при строительстве небольших мостов через Мойку и Фонтанку: Екатерингофского, Египетского, Почтамтского, Банковского, Львиного и др.
Самым же известным российским висячим мостом является Крымский мост через Москва-реку. Свое название мост унаследовал от когда-то существовавшего на месте моста Крымского брода, через который переправлялись татары при набегах на Москву. Построенный в 1938 г., общей длиной в 688 м, он в то время вошел в первую шестерку мостов Европы по длине речного пролета – 168 м. Тип конструкции, который использовали инженер Б. П. Константинов и архитектор А. В. Власов при проектировании Крымского моста, очень редко встречается в мировой практике. Его пилоны стоят отдельно и поверху не соединены. Несмотря на то, что вес металлических конструкций Крымского моста достигает 10 тыс. т, мост кажется очень легким и ажурным. И хотя Крымский мост уже стал одной из визитных карточек нашей столицы, он, с пролетом менее 700 м, в мировой табели о рангах занимает более чем скромное место.
В 1997 г. в Японии между островами Авадзи и Хонсю был построен мост Акаши-Кайкио, который дважды вошел в книгу рекордов Гиннеса, как самый длинный подвесной мост, длина только одного его пролета составляет 1991 м, и как самый высокий мост, так как его пилоны поднимаются на 297 м, что выше девяностоэтажного дома. Общая же протяженность этого уникального трехпролетного сооружения составляет 3910 м. Несмотря на огромные размеры моста, его конструкция достаточно прочна, чтобы выдержать порывы ветра до 80 м в секунду и землетрясения до 8 баллов по шкале Рихтера, которые нередки на Дальнем Востоке. И еще один любопытный факт: если вытянуть в длину все стальные тросы моста Акаши-Кайкио, то ими можно было бы опоясать Землю целых семь раз!
Бруклинский мост, Нью-Йорк, 1883 г. Современный вид
Несущая конструкция - стальные канаты
Самым же знаменитым в мире висячим мостом является американский Бруклинский мост через реку Ист Ривер в Нью-Йорке. Строительство этого моста велось целых 16 лет и было закончено в 1883 г. Тогда он был рекордсменом: имел самый длинный пролет – 486 м и огромный вес – 15 тыс. т. Бруклинский мост – двухуровневый, его первый уровень отдан под шестиполосный автомобильный проезд, а верхний уровень – под пешеходную и велосипедную деревянные дорожки. При строительстве Бруклинского моста впервые в качестве несущей конструкции были применены стальные канаты, что было удивительно для современников. И даже через 50 лет восхищенный поэт В. Маяковский после своего посещения Нью-Йорка назвал его «борьбой за конструкции вместо стилей, расчетом суровым гаек и стали». Некоторое время Бруклинский мост считался «мостом самоубийц», так как с него бросались в воду желавшие покончить с жизнью, потеряв работу во времена великой депрессии. Однако даже подобная недобрая слава не мешает мосту оставаться удивительным примером изобретательной инженерной мысли и притягивать толпы туристов.
Мост "Золотые ворота". Сан-Франциско, 1937 г.
На востоке США, в Калифорнии, находится еще один знаменитый на весь мир висячий мост – «Золотые ворота», построенный в 1937 г., то есть на год раньше московского Крымского моста. Он соединяет два берега одноименного пролива, являющегося входом в самую большую естественную гавань мира – Сан-Франциско. Мост поднят над водой на 250 м, и под ним свободно проходят океанские лайнеры. Это уникальное архитектурное сооружение можно назвать одним из новых чудес света. Ведь при проектировании его конструкции не использовалась никакая вычислительная техника, а все расчеты производились под руководством инженера Й. Штрауса при помощи арифмометров и логарифмических линеек. Архитектор моста И. Морроу использовал при разработке его дизайна элементы стиля арт-деко. С самого начала мост был выкрашен оранжево-красной краской, ведь в состав именно этих красителей входит свинцовый компонент, который защищает сталь от ржавчины. Жители Сан-Франциско шутят, что на мосту постоянно ведутся реставрационные работы, потому что, когда маляры доходят до конца моста, его начало уже снова нуждается в покраске.
Хотя висячие мосты на всех континентах близки между собой с точки зрения инженерных решений, каждый из них остается уникальным образцом архитектуры, имеет свой неповторимый художественный облик и является предметом гордости городов, а то и целых стран.
Крымский мост. Москва, 1938 г. Металлические конструкции
Мост "Акаши-Кайкио". Япония.
Мост "Акаши-Кайкио". Япония.
Особенности архитектуры металлических мостов.
Чугунный арочный мост через р.Северн в Англии, построенный в 1779 г., открыл новую эпоху в истории мирового мостостроения. С этого времени, несмотря на продолжающееся в течение 200 лет строительство каменных мостов, наиболее прогрессивным в мостостроении становится направление по разработке конструкций и методов расчета металлических мостов.
Развитие мостостроения в этот период связано с именем английского инженера Томаса Тельфорда. Главным его сооружением считается висячий металлический мост на р. Мереей в Уэлсе, построенный в 1826 г. Это цепной мост из сварочного железа с пролетом 176,5 м (наибольшим для того времени) имел 16 цепей, несущих проезжую часть шириной 8,5 м. Как все висячие системы он испытывал значительные колебания от ветра. Он несколько раз ремонтировался. В 1939 г. цепи из сварочного железа были заменены стальными кабелями и мост смог выдерживать более тяжелую нагрузку.
В дальнейшем Т. Тельфорд усовершенствовал конструкцию висячих металлических мостов с несущими цепями из сварочного железа и применял ее в Конвейском мосту, построенном в 1826 г. в Англии. Несомненным этапом в истории мостов явилось строительство в 1845 г. инженером У-Т. Кларком моста через Дунай в Будапеште. Мост имел рекордный пролет - 202,4 м при общей длине 400 м и ширине проезжей части с тротуарами 14 м. В этом сооружении получили дальнейшее развитие идеи г.Тельфорда, но уже на базе научных исследований конструкций висячих мостов на специальных моделях. В 1850 г. Р.Стэфенсоном было закончено строительство моста Британия через Менэйский пролив (рис .29). Простота этого сооружения послужила толчком к дальнейшему развитию железных коробчатых ферм. Интересна комбинированная система моста через р.Теймарокол г.Сэлташ в Англии. Совмещение трубчатой арки с цепью привело к появлению фермы рыбообразного очертания. Чугунная параболическая арка эллептического сечения служит здесь верхним поясом фермы, железная цепь - нижним ее поясом, к которому подвешена сплошная балка проезжей части. Балка того же типа служит и верхним строением подходных, эстакад. По своим параметрам мост ко времени завершения строительства - 1858 г. - был одним из крупнейших в мире. Он имел два пролета по 132,6 м, 17 пролетов по 21,2 м и рассчитывался под железнодорожную нагрузку.
Ко второй половине XIX в. сформировались основные системы металлических мостов. Большое распространение получили в этот период решетчатые балочные фермы самых разнообразных очертаний. Они пришли на смену фермам со сплошной стенкой. Широко применялись разрезные, неразрезные и консольно-подвесные системы с параллельными и полигональными поясами.
Во Франции, которая по уровню развития инженерных путей продолжала занимать ведущее место в мире, значительное развитие получили конструкции арочных мостов. К числу выдающихся произведений инженерного искусства следует отнести виадук Гараби, построенный Густавом Эйфелем около г.Сен-Флур в 1884 г. Конструктивно мост представляет собой двухшарнирную серповидную арку, перекрывающую главный пролет и эстакады подходов на слегка суживающихся кверху высоких опорах. Очертания виадука соответствуют распределению усилий в конструкциях и обладают большими художественными достоинствами.