Как построить подвесной мост

В работе рассматривается конструкция и принцип работы висячих мостов. Приводятся наиболее известные висячие мосты в истории.Ставятся основные проблемы неустойчивости мостов данной конструкции.

Ключевые слова

ВАНТОВЫЕ МОСТЫ, ПИЛОНЫ, ВИСЯЧИЙ МОСТ

Текст научной работы

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.

Подвесной мост.

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.

В деревне Никольское Любытинского района построен подвесной мост

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.

Математическое моделирование фильтрации жидкости при переменном граничном

1. Хусаинов И.Г.

Выбор наиболее надежного и функционального быстроразъемного соединения пожарных рукавов

1. Мальцев А.Н.

Источник: novainfo.ru

Вантовые системы: устройство, достоинства, особенности и недостатки

Сколько разновидностей мостов в мире? Десятки! Арочные, консольные, разводные, ледовые, понтонные, отодвигаемые, затопляемые, подъемные, поворотные, висячие, балочные, столоподобные и многие другие. Но в этой статье мы поговорим с вами об эстетически выверенной и надежной вариации — с висячими вантовыми конструкциями покрытий, а также и о самих таких системах.

Вантовые и висячие системы

Висячие конструкции — это стальные сооружения, несущие составляющие которых направлены на растяжение. Они здесь следующие:

• стальные проволочные канаты;
• полосовая либо круглая сталь;
• мембраны (особые стальные листы);
• прокатного вида профили (для представления — жесткие металлические нити), способные не только на растяжение, но и на изгиб.

Вантовые конструкции, в отличие от предыдущих, в покрытии имеют не только растянутые нити, но и жесткие элементы. Последние работают как раз-таки на изгиб, на них возможно наложить ограждения, в т. ч. включающие в себя кровлю и настил.

И висячие, и вантовые системы способны перекрыть собой пролет расстоянием до 200 м. Однако средняя длина их на практике колеблется в пределах 50-150 м.

Достоинства конструкций

Перечислим достоинства висячих и вантовых конструкций:

• Создание благоприятной основы для видимости, акустики, освещения.
• Можно применять разнообразные конструктивные формы вантовых висячих конструкций, что ведет к многообразию вариаций архитектурных исполнений.
• Мосты данного вида способны перекрывать внушительной длины пролеты.
• При строительстве объекта нельзя не отметить хорошую транспортабельность применяющихся конструкций — гибкие ленты и канаты возможно свернуть в рулоны или бухты.
• Процесс возведения моста упрощается тем, что не нужно устанавливать помосты, строительные леса.
• При восприятии нагрузки в растянутой конструкции несущих работает целиком вся площадь сечения. При использовании в их производстве высокопрочной стали за счет этого качества можно существенно уменьшить расход данного металла.

Недостатки конструкций

Коснемся недостатков висячих и вантовых покрытий:

• Наблюдается повышенная степень деформации конструкции — особенно это характерно для висячих разновидностей, т. к. там для стабилизации нитей необходимо установить предварительное напряжение.
• Для восприятия распора растянутых несущих составляющих требуется устройство ряда опорных контуров.
• В некоторых случаях налицо трудности устройства системы водоотвода.

Особенности вантовых систем

Состав вантовых подвесных конструкций — это несущие прямолинейные растянутые канаты или тросы, а также жесткие составляющие — стойки, балки и проч. С учетом того, что ванты прямолинейны, они могут состоять из полосных профилей либо стержней. Важно отметить что угол наклона вант не должен доходить до 25-30 градусов.

Самая простая схема вантовых систем — это вантово-балочная. Для нее характерно, что ванты в одном или нескольких местах поддерживают балку жесткости. При этом сами они либо расходятся лучами из вершин пилонов, либо напоминают собой очертания арфы, когда идут параллельно друг другу.

Разновидности висячих систем

После вантовых систем посмотрим на разновидности висячих:

• Однопоясные. Выполняются над помещениями как круглой, так и прямоугольной формы. Восприятие распора металлических нитей обеспечивается пилонами, оттяжками, пристройками к зданию и проч. Характерно использование гибких нитей или арок в качестве промежуточных опор. Покрытие стабилизируется кровельными железобетонными панелями, замоноличиванием швов.
• Двухпоясные. Кроме несущих канатов, также имеют стабилизирующие, которые соединяются с несущими растяжками или распорками. Менее всего недостатки висячих систем обнаруживаются при использовании выпукло-вогнутой комбинированной схемы покрытия.
• Тросовые сетки (разновидность двухпоясных). Их непререкаемые плюсы — многообразие формообразования и архитектурные достоинства, достигаемые при квалифицированном проектировании.
• Мембранные покрытия. Это состоящие из листов или полос сплошные однослойные покрытия, которые раскроены и соединены таким образом, что образуют заранее запланированную поверхность двоякой или одинарной кривизны. Их выделяет на фоне других висячих конструкций выполнение ограждающей и несущей задачи. Но существенные недостатки мембранного покрытия — это малая огнестойкость в связи с большими поверхностями открытого металла, незащищенность от коррозии, вследствие чего минимальная толщина листа стали должна быть в пределах 4-5 мм при допустимых 1-2 мм. Мембраны могут быть цилиндрической, круговой, шатровой формы.

Перейдем конкретно к висячим и вантовым мостам.

Вантовый мост

Эта разновидность характеризуется особым видом несущих систем — вантовыми фермами, которых образуют растянутые гибкие стержни (ванты). Иногда встречаются комбинированные вариации, в которых нижние части данных ферм заменяются балками жесткости. Работа последних направлена на изгиб, а функция — поддерживать платформу проезжей части. Ванты здесь — высокопрочная проволока, сформированная в пучки, либо стальные канаты.

И вантовые фермы, и комбинированные системы в этой структуре поддерживаются пилонами. С мест подвешивания вант на пилоне горизонтальная составляющая их опорного давления передается на анкеры системой оттяжек. Если присутствует балка жесткости, то концы оттяжек закрепляются на ней, отчего система превращается во внешне безраспорную. Конструкция проезжей части прикрепляется уже к узлам вантовых ферм.

Первый вантовый мост в Советском Союзе построили в 1932 г. — через реку Магану (современная Грузия). Однако первый мост современной вантовой системы появился только в 1956 г. — это шведский Стомсунд. Пионерское вантовое ж/д сооружение было построено в 1979 г. в Белграде.

Первый вантовый мост на территории современной России — это Октябрьский через реку Шексну (Череповец). Его строительство закончилось в 1979 году. В РФ также находится и вантовое сооружение-рекордсмен. Это Русский мост во Владивостоке, перекрывающий пролив Босфор Восточный. Он выделяется самым длинным пролетом — 1104 м (общая длина при этом — 1886 м), который поддерживают два пилона.

Достоинства и недостатки вантового моста

Рассмотрим плюсы и минусы таких мостов. Для лучшего восприятия мы решили представить вам их в виде таблицы, расположенной ниже.

Достоинства	Недостатки
Легкие несущие конструкции	Пониженная жесткость — используются только в качестве городских или автомобильных мостов
Перекрывающая способность достаточно велика	В редких случаях можно использовать в роли ж/д моста — только при определенной конструкции балки жесткости
Расход материала минимален, к тому же не требуется закупка дорогостоящих конструкций
Возможно произвести навесной монтаж
Архитектурная эстетичность
В отличие от висячих более неподвижны

В заключение рассмотрим и висячие мосты.

Висячий мост

Висячий (иначе — подвесной) мост — сооружение, чья несущая основная конструкция — это гибкие элементы (канаты, цепи, кабели и др.), работающие на растяжении, а проезжая часть находится в подвешенном состоянии. Такие мосты — настоящая находка в случаях, когда требуется большое покрытие, а промежуточные опоры установить опасно или вовсе невозможно (например, на судоходной реке).

Несущие конструкции подвешиваются между построенными на обоих берегах пилонами. К этим тросам уже прикрепляются вертикальные балки, к которым непосредственно подвешивается дорожная часть основного пролета. Сосредоточенная нагрузка позволяет менять несущей конструкции свою форму, что уменьшает жесткость моста. Дабы этого не случалось, дорожное полотно усиливается продольными балками.

Первые висячие мосты строили еще древние египтяне, инки, другие народности Центральной и Южной Америки, Юго-Восточной Азии. Конструкции современного вида начали появляется в XVII-XVIII вв. в Испании, Франции, Великобритании, а позднее в США. В России первый висячий мост был построен в 1823 г. в парке Екатерингоф в Петербурге. Одним из самых известных на сегодня отечественных подвесных мостов можно назвать Крымский в Москве, построенный в 1938 г.

Достоинства и недостатки висячих мостов

Рассмотрим плюсы и минусы данных подвесных сооружений, которые представлены в таблице ниже.

Достоинства	Недостатки
Для строительства длинного основного пролета требуется сравнительно небольшой расход материала	Недостаточная жесткость — мост опасно эксплуатировать, например, при шторме
Небольшой собственный вес сооружения	Для надежности опор-пилонов требуется капитальный фундамент
Мосты данной конструкции можно построить высоко над водной гладью, что очень кстати для судоходных водоемов	При сильно неравномерной нагрузке полотно висячего моста имеет свойство прогибаться, что мешает его использованию в качестве ж/д
Нет необходимости в установке промежуточных опор
Под сильным действием стихии или сейсмическими нагрузками данные мосты могут изгибаться, не нанося никакого вреда конструкции в целом

Вот и все, что нам хотелось рассказать вам о вантах, вантовых конструкциях, мостах. Подвесные и вантовые покрытия — легкие в постройке, способные покрывать большие пролеты, гармонично смотрящиеся, предоставляющие простор для конструкторских решений. Однако у них также есть и свои недостатки, возводящие ограничения, например, для постройки определенного типа мостов.

Источник: fb.ru

Висячий мост

Вися́чий 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). Мосты такого типа выглядят очень гармонично, одним из наиболее известных и красивых примеров является мост Золотые Ворота, расположенный на входе в бухту Сан-Франциско.

Первый в Германии железный висячий мост. Нюрнберг.

Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам крепят вертикальные тросы или балки, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста. Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух дополнительных пролётов.

Под действием сосредоточенной нагрузки несущая конструкция может изменять свою форму, что уменьшает жёсткость моста. Для избежания 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.

Достоинства висячих мостов

• Основной пролёт можно сделать очень длинным при минимальном количестве материала. Поэтому использование такой конструкции очень эффективно при строительстве мостов через широкие ущелья и водные преграды. В современных висячих мостах широко применяют проволочные тросы и канаты из высокопрочной стали с пределом прочности 2—2,5 ГН/м², что существенно снижает собственный вес моста.
• Висячие мосты могут быть построены высоко над водой, что обеспечивает прохождение под ними даже высоких судов.
• Отсутствует необходимость ставить промежуточные опоры, что даёт большие преимущества, например, в случае горных разломов или рек с сильным течением.
• Будучи относительно податливыми, висячие мосты могут, без ущерба для целостности конструкции, изгибаться под действием сильного ветра или сейсмических нагрузок, тогда как более жёсткие мосты нужно строить более крепкими и тяжёлыми.

Недостатки висячих мостов

• Висячий мост, в принципе, представляет собой крыло[источник не указан 233 дня] . И это требует при его конструировании и привязки к месту установки обязательного расчёта его аэродинамических свойств. Из-за недостаточной жёсткости моста может потребоваться перекрытие движения при штормовых погодных условиях (смотрите историю Такомского моста).
• Под действием сильного ветра опоры подвергаются действию большого крутящего момента, поэтому для них требуется хороший фундамент, особенно при слабых грунтах.
• Полотно моста сильно прогибается, если на одном участке сосредоточена нагрузка существенно больше, чем на других. Из-за этого висячие мосты реже используются в качестве железнодорожных, чем другие типы. Тем не менее, есть много примеров совмещения автомобильного и железнодорожного трафика (как правило, в разных ярусах) на висячем мосту: Манхэттенский мост в Нью-Йорке, Мост 25 апреля в Лиссабоне и мн. др.

Структура конструкции

Основные напряжения в висячем мосте — это напряжения растяжения в основных тросах и напряжения сжатия в опорах, напряжения в самом пролёте малы. Почти все силы в опорах направлены вертикально вниз и стабилизируются за счёт тросов, поэтому опоры могут быть очень тонкими. Сравнительно простое распределение нагрузок по разным элементам конструкции упрощает расчёт висячих мостов.

Под действием собственного веса и веса мостового пролёта тросы провисают и образуют дугу, близкую к параболе. Ненагруженный трос, подвешенный между двумя опорами, принимает форму т. н. «цепной линии», которая близка к параболе в почти горизонтальном участке. Если весом тросов можно пренебречь, а вес пролёта равномерно распределён по длине моста, тросы принимают форму параболы. Если вес троса сравним с весом дорожного полотна, то его форма будет промежуточной между цепной линией и параболой.

Исторический очерк

Идея применения гибких растянутых элементов растительного происхождения (лианы, бамбук) для перекрытия рек и ущелий возникла, очевидно, на заре человеческого общества. Имеются в достаточной мере достоверные исторические данные о постройке таких мостов в Древнем Египте, Юго-Восточной Азии, Центральной и Южной Америке.

О висячих мостах инков неоднократно сообщает в своих книгах Сьеса де Леон (1553):

«На каждом берегу реки установлено по два крупных могучих камня, добытые целиком с очень глубокими и крепкими основаниями, для наведения моста, сделанного из сплетенных в канат ветвей, наподобие веревок с помощью которых через колесо на водокачках добывают воду. И они настолько крепкие, что по ним могут пройти спущенные с поводов лошади, как если бы они шли по мосту Алькантары или Кордовы. Когда я переходил через него, он был в длину 166 футов.» [1]

Путь Сьесы пролегал по дороге Инков (длиной 3000 км от Куско до Кито), где он встретил почти нетронутыми, и как будто вытянутыми в одну линию, архитектурные монументы и висячие мосты, техника натягивания которых опережала современную тогда инженерную мысль на несколько веков. [2]

Переход от примитивных конструкций висячих мостов к современным системам относится к XVII—XVIII вв. и связан с именами испанца Веррантиуса, француза Пойе и англичанина Джеймса Финли. Последний получил на свою висячую систему патент в 1801 году. [3] .

Клифтонский мост близ Бристоля (инженер Изамбард Кингдом Брюнель, 1864).

Первые висячие мосты, оказавшиеся способными соответствовать современным требованиям, были построены в Северной Америке в конце XVIII столетия. Первый висячий мост был построен Джеймсом Финли в Пенсильвании в 1796 г. В начале XIX века в этом штате существовало уже довольно много таких мостов. Самым крупным из них был мост через реку Скулкил (Schuylkill) близ Филадельфии.

Британские инженеры последовали примеру американцев, в результате чего на протяжении первой четверти XIX века было построено много таких мостов и в Англии. Крупнейший из них — мост через Менай, соединяющий берег Уэльса с островом Англси, со средним пролётом 165 м был спроектирован и построен Томасом Тельфордом. Строительство велось с 1822 по 1826 гг.

В XX веке было построено большое количество висячих мостов, основные достижения технологии их строительства таковы:

• В 1929 г. в Детройте построен висячий мост Амбассадор длиной 564 м, вышедший на первое место среди всех систем мостов по длине пролёта, превзойдя Квебекский мост с пролётом 548 м (металлическая консольно-подвесная ферма).
• В 1931 г. построен мост Джорджа Вашингтона через Гудзон длиной 1067 м, — первый мост, превзошедший километровый пролёт, окончательно закрепивший превосходство висячих систем.
• В 1937 г. в Сан-Франциско построен мост Золотые Ворота, длина 1280 м, предмет национальной гордости американцев (на праздновании 50-летия моста в 1987 г. собралось 150 000 человек), получил много призов за красоту, особый эффект от оранжевого троса на фоне голубого океана.
• В 1965 г. в Нью-Йорке построен «Мост Верразано», длина 1298 м, — последний американский мировой рекорд, остающийся до сих пор рекордом Америки.
• В 1997 г. в Японии, между островами Сикоку и Хонсю построен мост Акаси-Кайкё, который дважды вошёл в книгу рекордов Гиннесса: как самый длинный подвесной мост — длина одного его пролёта составляет 1991 м — и как самый высокий мост, так как его пилоны поднимаются на 297 м, что выше девяностоэтажного дома. Общая же протяжённость 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.

Висячие мосты в России

Строительство первых висячих мостов в России началось в 1820-х гг. Первый цепной мост был построен в Петербурге в парке Екатерингоф в 1823 году по проекту П. П. Базена. Это был небольшой пешеходный мост, с пролетом 15,25 м [4] . В Петербурге строительство цепных мостов продолжалось всего несколько лет (1823 — 1826 гг.). Подобная конструктивная схема была использована Треттером при строительстве небольших мостов через Мойку, Канал Грибоедова и Фонтанку: Египетского, Пантелеймоновский, Почтамтского, Банковского и Львиного [3] .

Цепные мосты строились не только в Петербурге — в подмосковной усадьбе Кузьминки архитектором Д. И. Жилярди в 1825 году был построен цепной мост, аналогичный по конструкции пилонов Почтамтскому мосту. Инженер П. Я. Девитте в 1825 году построил в Москве через Яузу пешеходный мост с несущими кабелями из проволок [5] .

Висячий мост через Сейм в Дичне, Курская область.

В 1853 г. был построен мостовой переход через р. Великая в городе Остров — единственные цепные транспортные мосты середины XIX века, сохранившиеся на территории России [6] .

В 1934-1936 гг. был построен Ининский мост через р. Катунь — первый двухцепной висячий мост в мире [7] .

Одним из наиболее известных российских висячих мостов является Крымский мост через Москва-реку (1938 г., архитектор А. В. Власов, инженер Б. П. Константинов).

В России висячие мосты не получили такого большого развития, как в США, Англии, Франции, Японии и других странах. Во-первых, они появились в России значительно позже (1823 год). Отставание в этой области объясняется многими причинами, одна из которых заключается в отсутствии сравнительно больших водных преград, которые требовали бы строительства столь больших пролетов [8] .

Самые длинные висячие мосты

Основная статья: Список самых длинных висячих мостов

Длина моста считается по длине основного пролёта (свыше 1000 метров).

Источник: dic.academic.ru

Деревянные мосты: особенности, классификация, строительство

Деревянный мост – это конструкция, которая состоит из элементов на основе древесины. Такие сооружения традиционно использовались для переправ, когда технологии только начинали свое развитие. Современные мосты из этого материала набирают популярность благодаря своей легкости и экологичности.

Древесина является одним из первых типов сырья для строительства. Ее начали использовать много столетий назад для сооружения домов и архитектурных объектов. Среди преимуществ материала – его гибкость, способность выдерживать значительные нагрузки, небольшой вес, простота в обработке и доступность сырья для изготовления.

Конечно, деревянные конструкции далеко не всегда будут подходящим решением, особенно в условиях большого города. Но если речь идет о небольших переправах с редким движением – такие мосты станут прекрасным выбором. Дешевизна материала и его безопасность для окружающей среды являются важным фактором для возрождения деревянного мостостроения.

История появления переправ из дерева

Первые деревянные мосты представляли собой всего лишь бревно или ствол дерева, которые перебрасывались с одного берега реки на другой. При значительной ширине водоема люди строили плот или сооружали подвесную конструкцию. Со временем численность населения увеличивалась, возрастал объем торговли, а количество перемещений и вес грузов требовали уже более прочного сооружения. Рост населенных пунктов и их значение определяли новую реальность, в которой развитие мостов становилось приоритетной задачей. Чтобы обеспечить быстрый товарообмен между городами, люди совершенствовали технологии мостостроения и изобретали все более качественные конструкции.

Существенным недостатком древесины является ее подверженность гниению, которое происходит вследствие влияния окружающей среды, а также деятельности микроорганизмов. Деревянные мосты легко поддаются горению, поэтому вероятность их сохранения после пожара невелика.

Эти конструкции отличаются небольшим весом, но при этом их грузоподъемность значительно уступает изделиям из металла. Неудивительно, что с развитием технологий строения из древесины постепенно заменили более прочными сооружениями. В настоящее время такой тип мостов найти довольно непросто. Они сохранились преимущественно в сельской местности, исторических центрах древних городов и остатках старых поселений. Тем не менее, сохранились многие документы и чертежи, позволяющие понять технологию строительства мостов, а также воспроизвести ее в реальных условиях.

Особенности построения

Идея строительства мостов, их формы и конструкции были взяты из наблюдения за окружающей природой. Ствол дерева, перекинутый через реку, стал прообразом деревянного балочного моста, а плывущее по воде бревно вдохновило на создание мостов-плотов и сооружений понтонного типа. Вьющиеся растения послужили идеей для подвесных конструкций, которые сначала выполнялись в виде веревочных изделий, а затем претерпели постепенное развитие. С временем люди поняли и оценили удобство балочных строений, и они стали вытеснять остальные разновидности переправ. В современном мире плавучие и веревочные мосты используются преимущественно для временного передвижения.

Балочные деревянные мосты различаются весом груза, который они способны выдержать, а также размером пролета между опорами. Эти характеристики зависят от прочности балок строения. Древесина достаточно гибкая и устойчива к постоянным нагрузкам, поэтому длина пролета может составлять около 10 метров.

Опирается конструкция обычно на края водоема или другого препятствия, в этих местах создают небольшие площадки для устойчивости. При значительной ширине преграды возникает необходимость в искусственном сужении берегов. Еще одним способом является установка дополнительных опор по всей длине строения, которые будут удерживать его на одном уровне. В настоящее время опоры выполняют из бетона, но раньше технологии изготовления не позволяли использовать этот материал. По этой причине мосты опирались на деревянные и каменные сваи, которые приходилось дополнительно укреплять и периодически ремонтировать.

Важной особенностью деревянных мостов является ограничение их размеров. Это обусловлено целым рядом причин – трудностью нахождения подходящих бревен и досок для значительной длины изделия, а также пропорциональное увеличение массы строения. В результате большой по габаритам мост может не выдержать сильной нагрузки и попросту разрушиться в момент проезда транспорта. Такие случаи неоднократно происходили в районах, где старые сооружения начинали использовать для постоянного передвижения транспортных средств.

Чтобы предотвратить поломку и увеличить возможную длину пролета, инженерами было предложено применять вместо сплошной конструкции коробки или фермы. При таком подходе габариты деревянного моста могут достигать нескольких сот метров. Подобная идея была у Ивана Петровича Кулибина, который создал проект строения через Неву еще в далеком 18 столетии. Его замыслу не суждено было свершиться — появилась лишь уменьшенная версия сооружения. Изначально мост должен был составлять в длину 298 метров.

Идея не была реализована, поскольку к тому времени уже начали появляться технологии изготовления металлических конструкций, которые были гораздо более выгодными с экономической точки зрения. Хотя чугун и сталь стоили дороже, их срок эксплуатации значительно превышал таковой у древесины. Поэтому было намного проще выполнить и установить мосты из металла, которые служили годами и практически не теряли начальных свойств. Сталь и бетон постепенно стали основными материалами для мостостроительства и полностью вытеснили деревянные конструкции.

Техническая сторона изготовления мостов из дерева вполне допускает их использование в транспортной сфере и других потребностях промышленности и хозяйства. Но все же их применение выглядит нецелесообразным с точки зрения срока эксплуатации и грузоподъемности.

Типовые строения для транспортных и производственных нужд выполняются только из современных материалов, которые способны выдерживать значительные нагрузки. Но все же деревянные мосты не вышли из употребления полностью. Их до сих пор успешно используют для пешеходных и велосипедных переправ, дополняют исторические участки городов, применяют в зонах старинной архитектурной застройки, а также они прекрасно смотрятся на спокойных загородных территориях. Хороши такие конструкции для сельского туризма, зон отдыха и других экологически чистых мест.

Разновидности мостовых конструкций

Деревянный мост может быть выполнен разными способами, в зависимости от его назначения и условий расположения. Классификация инженерных сооружений проводится по таким признакам:

• Цель применения;
• Конструктивные особенности;
• Используемые материалы;
• Размеры и длина пролета;
• Срок службы;
• Способ эксплуатации.

Однажды люди научились использовать бревна, чтобы связать один берег реки с другим. С тех пор прошло очень много лет, и методы возведения мостов значительно изменились. В результате развития технологий появилось множество вариантов конструкций.

Мост с самонесущей проездной поверхностью

У такого деревянного моста имеются балки, которые размещены под его настилом. Это позволяет защитить основание от осадков и воздействия окружающей среды. Дополняет подобную конструкцию наклонное покрытие, которое дополняется специальной мембраной или металлом. Настил может быть выполнен как с применением древесины, так и другими материалами.

Заграждение размещается выше основной конструкции. Длина пролета чаще всего не превышает 25 метров.

Крытый

Деревянные мосты крытого типа обычно представляют собой ферменные сооружения, где проезжая часть поддерживается нижней стрелой фермы, а крыша — верхней стрелой. Такие конструкции особенно подходят для легкового транспорта и могут иметь пролеты до 100 метров.

Композитные

Деревянные композитные мосты представляют собой новую строительную технологию. В них деревянные балки и бетонные настилы соединяются специальными «клеящими» материалами, образуя функциональную конструкцию. Основной тип — это плоская панель, в которой продольные планки или ламинированные балки перфорированы стальными поперечными связями для создания единой однородной панели. Этот тип моста подходит для пролетов от 3 до 36 метров. Сооружения обладают большой несущей способностью.

Арочные

Несущая конструкция таких мостов — это клееный брус в виде арки. Пролет сооружений может достигать 100 метров. Деревянные арочные мосты являются визуально привлекательным типом для длинных пролетов (более 25 м), а благодаря своим хорошим несущим свойствам эффективно служат в качестве опор для надстроек. Эти строения подходят для движения легкового и моторизованного транспорта.

Арка мостов может быть выполнена:

• полностью под надстройкой, в этом случае арок может быть несколько;
• разрезать линию надстройки в любой точке;
• полностью над элементом надстройки.

Коробчато-балочный

Особенность деревянных мостов данного типа – наличие полых балок, выполненных в виде короба. Элементы склеены между собой и образуют внутри полость, в которой можно разместить дополнительные детали и инженерные коммуникации. Преимуществом изделия можно назвать оптимальную скорость возведения сооружения – блоки коробов перемещают в готовом виде, что значительно экономит временные затраты. Настил выполняют преимущественно из асфальта или с помощью металлических листов. Размеры пролета допустимы в пределах 35 метров.

Поперечно-натяжной

Такие конструкции предварительно напряжены с помощью тягово-сцепных устройств. Эти типы строений называются поперечными предварительно напряженными мостами. Основным элементом является плита, в которой продольные планки или клееные балки сжаты просверленными стальными стержнями в единую плиту. Деревянный поперечно-натяжной мост имеет диапазон пролетов от 3 до 36 метров.

Вогнутый

Деревянный мост вогнутой конструкции отличается размещением основных деталей на уровне ограждения. Его также иногда называют «корыто» из-за своеобразной формы. Для защиты несущих элементов от дождя и снега их покрывают оцинкованными металлическими материалами. Снизу размещают каркас из стали, который прочно соединяется с основной конструкцией.

Расстояние между рамами составляет около 2 метров. Палубу оставляют в открытом виде или размещают на ней асфальт. Ограждение фиксируется к несущей раме. Пролеты достигают 35 метров.

Мост-ферма

Такие строения были очень часто используемой конструкцией до того, как для деревянных мостов начали использовать клееный брус. В настоящее время подобные варианты используются в основном в музейных сооружениях и для специализированных целей. Мосты-фермы из-за их поперечной жесткости лучше всего подходят для относительно узких пролетов длиной 15–50 м. Также это визуально привлекательные конструкции, которые эффективно служат в качестве опор для надстроек. Эти мосты подходят для движения легкового и моторизованного транспорта.

Висячий или подвесной

Деревянный подвесной мост представляет собой две балки, включающие в себя диагональные и горизонтальные фермы с нижней затяжкой. Чаще всего такие конструкции производятся из клееного бруса. Ограждение находится выше палубы, поэтому она располагается и удерживается на нижней конструкции. Для большего укрепления иногда применяют стальную раму.

Опоры покрывают оцинкованными листами для защиты. Настил бывает дощатым или асфальтовым. Для установки перил используют боковые фермы, размещенные ниже основания. Пролеты обычно бывают около 30 метров.

Назначение мостов

Ключевая задача любого моста — соединить две точки, разделенные препятствием. Благодаря своим превосходным прочностным свойствам древесина на протяжении веков была одним из наиболее широко используемых строительных материалов. Это легкое вещество, которое, тем не менее, может выдерживать значительные нагрузки сжатия и растяжения. В последние годы появились новые методы строительства деревянных мостов. С ростом осведомленности о свойствах такого сырья появляется тенденция к использованию древесины в сочетании с другими материалами.

Мосты для пешеходного и велосипедного движения

Сооружения из древесины идеально подходят для такого типа использования, поскольку они легкие, но в то же время очень прочные. Это означает, что деревянные мосты для небольших транспортных нагрузок могут иметь более тонкую конструкцию, чем аналогичные изделия из бетона, где вес материала составляет большую часть нагрузки. Такие строения также должны быть спроектированы с учетом динамических нагрузок и внутренних раскачиваний. Для длинных мостов может быть установлено требование, ограничивающее мешающие пешеходам покачивания.

Мосты для дорожного движения

Многие деревянные конструкции рассчитаны на возможное движение автомобилей. Это строения способны выдержать значительно большие нагрузки, чем пешеходные и велосипедные мосты. Для возведения таких сооружений необходимо учитывать допустимую деформацию.

Эстетика и дизайн

Внешний вид деревянного моста часто важен, поскольку он может стать доминирующим элементом ландшафта. Напряженность в изделии часто довольно очевидна, а хорошо спроектированное строение может привлечь внимание и продемонстрировать дерево в качестве строительного материала.

Для оптимального взаимодействия между формой и функцией архитекторам необходимо понимать статическую систему, в то время как инженеры-строители должны осознавать эстетические аспекты. Выбор наиболее подходящей конструкции зависит от конкретных условий площадки, включая свободный пролет, клиренс и тип движения. Мост также должен быть адаптирован к местности, соединяющей дороги, окружающие здания и ландшафт. Он должен быть привлекательным как для тех, кто пользуется дорогой, так и для тех, кто видит ее из окрестностей.

Деревянные мосты можно легко адаптировать к конкретным условиям местности. Линии, поверхности, формы и цвета можно использовать по-разному для создания привлекательного изделия. Пропорции и ритм также могут придать мосту его характер. Древесина легко может быть обработана с учетом различных функций и требований.

Открытый мост из дерева может быть спроектирован так, чтобы его несущие элементы были четко видны, будь то арки, раскосы или фермы. С пилонами для вантовых и подвесных мостов тоже можно поиграть с точки зрения формы, пропорций и поперечного сечения. Например, если высота пилонов превышает конструктивно необходимую, это может придать мосту большую элегантность.

Поверхность большинства конструкций обрабатывается для защиты материала от ветра и непогоды, а также для придания ей определенного цвета. Однако оттенки должны соответствовать окружающей среде и общему дизайну. Также можно применять освещение для выделения различных частей моста в темноте.

Заключение

Несмотря на то, что деревянные мосты вышли из широкого употребления, уступив свое место металлическим и бетонным конструкциям, они все еще играют значительную роль для нетипового использования. Огромное разнообразие форм и видов этих строений позволяет применять их в тех случаях, когда более масштабные сооружения просто неуместны.

Источник: m-strana.ru