Мосты - инженерные сооружения

Мосты
искусственные инженерные сооружения, служащие для перевода данной дороги или водотока над различного рода препятствиями.

Предназначены для перевода данной дороги над другой дорогой, обычно называется путепроводом (рис. 1). Если же препятствием для данной дороги является глубокий овраг, то заменяющий в данном случае насыпь, носит название виадука. В ряде других случаев замены насыпей, например при устройстве мостов над улицами в городах для проведения городских железных дорог, называются эстакадами. Предназначенные для проведения водных потоков над различными препятствиями, носят названия акведуков (если водный поток является водопроводом) или мостов-каналов (если водный поток представляет собой водный путь сообщения — канал (рис. 2).

Строение моста

В состав моста входят две основные его части: опоры и пролетные строения. Промежуточные опоры, называемые быками, имеют своим назначением передавать давление от пролетных строений соответствующему нижележащему основанию; концевые же опоры — устои — выполняют кроме того роль подпорных стенок, поддерживающих давление подходящей к мосту насыпи. Пролетное строение, под которым подразумевается совокупность всех частей кроме опор, имеет своим назначением передавать давление полезной нагрузки на опоры.

виды мостов

Классификация мостов

В соответствии с типом опор и пролетных строении мосты бывают неподвижные, когда и опоры и пролетные строения неподвижны, и подвижные, причем в случае , сооружении наличия подвижных опор и пролетных строений - называются наплавными; если же подвижна только часть пролетного строения - называются разводными.

В зависимости от рода материала, принятого в пролетном строении, различают:

  • деревянные,
  • металлические (в настоящее время как правило — стальные),
  • железобетонные и каменные, причем под последними подразумеваются - как собственно каменные (из различного рода каменных кладок), так и бетонные.

классификация мостов

В соответствии с эксплуатационным назначением мосты разделяются на

  • железнодорожные,
  • автодорожные,
  • городские,
  • пешеходные,
  • мосты-акведуки,
  • мосты-каналы.

По характеру воздействий, испытываемых опорами, мосты могут быть:

  1. балочными, когда от пролетных строений на опоры передаются вертикальные воздействия,
  2. арочными, когда опоры получают от пролетных строений наклонные воздействия, направленные в наружные от рассматриваемого пролета стороны,
  3. висячими, когда воздействия, испытываемые опорами, оказываются также наклонными, но направленными внутрь рассматриваемого пролета.

В многопролетных мостах пролетные строения :

  1. разрезными, т. е. отдельными, самостоятельно работающими в каждом пролете;
  2. неразрезными, т. е. представляющими собой одно неразрывное целое на протяжении ряда пролетов,
  3. консольными, непрерывно перекрывающими один или ряд пролетов и снабженными свешивающимися в соседние пролеты частями — консолями, концы которых служат опорами для соседнего балочного пролетного строения.

История возникновения мостов

Большое строительство новых железных и автомобильных дорог в СССР, реконструкция части существующей ж.-д. сети, а также крупнейшие работы по реконструкции и благоустройству городов привели к крупному строительству М. Металлические мостовые конструкции СССР резко отличаются от дореволюционных.

Первые, осуществленные человечеством мосты были деревянные и наплавные. К числу таких относятся, построенные Киром Персидским на наполненных воздухом мешках из толстой кожи через реку Евфрат в 538 г. до н. э., Ксерксом через Дарданеллы (Геллеспонт) во время похода против греков в 481 г. Последний имел длину около 1 км и был устроен на лодках, связанных льняными канатами. Вообще наплавные, освобождавшие человека от очень сложной работы по постройке опор, основанных на грунте, были известны и римлянам, которые пользовались для устройства своих переправ мосты на бочках, и китайцам, строившим переправы на лодках, связанных железными цепями.

Деревянные мосты

Деревянные мосты на неподвижных опорах появились также еще в древние времена; сохранились сведения о деревянном балочном - на каменных опорах, построенном около 7—8 в. до н. э. через Евфрат в Вавилоне, деревянном мосте Юлия Цезаря постройки 56 г. до н. э., арочном деревянном мосте Трояна на каменных опорах через Дунай постройки 104 г. (рис. 4). Этот мост общей длиной около 1 км имел 20 каменных опор высотой около 46 м и арочные пролеты длиной около 52 м. Остатки ряда опор этого моста сохранились до настоящего времени в Венгрии.

деревянный мост

После падения Римской империи деревянное мостостроение на долгие годы заглохло в своем развитии, и только в эпоху Возрождения снова наблюдается оживление в данной области, причем в этот период обращают на себя внимание деревянные фермы итальянского инженера Палладио (рис. 5), уже очень сильно приближающиеся к фермам современного типа.

Во второй половине 18 в. очень много сделали в области развития деревянного мостостроения самоучки-плотники Грубенман, построившие в частности в 1778 г. мост через реку Лиммат у Веттингена (фиг. 6) пролетом 119 м, не превзойденным до настоящего времени. В конце 18 и 19 вв. в деревянном мостостроении получили значительное распространение арочные мосты.

Здесь можно отметить построенные швейцарским плотником И. Риттером мост через реку Кандель в Берне пролетом 51 м, в Мелингене пролетом 48 м (фиг. 7); через реку Сену в Иври (около Парижа), имевший 5 разных пролетов величиной несколько Выше 20 м (фиг. 8), построенный в 1828 г. и просуществовавший до 1881 г.; через Делавар в Трентоне (рис. 9) пролетом 60 м, построенный в 1804 г. и прослуживший с некоторым усилением 70 лет; через Schuylkill в Филадельфии (рис. 10) с отверстием 104 м, построенный в 1813 г.; через ущелье Gascade-Gleen в Америке (рис. 12) пролетом 84 м, построенный в 1849 г.

В первой же половшие в 30 годах 19 в. в Америке появились пролетные строения со сквозными деревянными фермами самых разнообразных систем, явившиеся толчком для дальнейшего развития деревянного мостостроения. Из большого количества применявшихся в то время в Америке ферм особо рациональными и практически жизненными оказались дощатые многорешетчатые фермы сист. Тауна (рис. 12), в которых раскосы соединялись с поясами помощью деревянных цилиндрических нагелей, а также фермы Гау (рис. 13), имевшие брусчатые пояса, связанные между собой крестообразно расположенными деревянными брусчатыми раскосами и металлическими тяжами. Так как раскосы при этом оказывалось возможным рассчитывать работающими только на сжатие, то конструкция узла в ферме получалась очень простой: раскосы упирались в специальную узловую подушку, врубавшуюся в пояс. Фермы Тауна и фермы Гау нашли затем очень широкое применение в Европе и в частности в России, где например фермы Гау в усовершенствованном (инженером Журавским) виде были использованы в 40-х годах 19 в. при постройке моста Октябрьской железной дороги.

Один из крупнейших таких мостов этой железной дороги (через реку Мету) имеет 9 неразрезных пролетов по 61 м каждый. Дощатые фермы типа Тауна и фермы Гау оказались настолько рациональными, что до сих пор считаются основными в деревянном мостостроении. В последующий промежуток времени изменились и усовершенствовались лишь некоторые их детали. Следует отметить, что в России с начала 90-х годов довольно широко применялись сплошные дощатые фермы типа, предложенного инж. Лембке, по существу ничем принципиально не отличавшегося от фермы типа Тауна.

Со второй половины 19 в., когда стали широко распространяться металлические мосты, в области деревянного мостостроения начался застои, сменившийся небольшим подъемом лишь после войны 1914—1918 гг. В этот период в СССР был разработан целый ряд новых типов деревянных мостов, в частности фермы Гау с ездой понизу с полигональным очертанием верхнего пояса (рис. 14), фермы Лангера (рис. 15), фермы с ездой понизу с параболическим очертанием верхнего пояса (рис. 16) и др. Однако осуществленные пролеты всех этих деревянных ферм не превосходили 52,5 м.

классификация мостов по конструкции

Каменные мосты

Первые каменные мосты были небольших пролетов, причем первоначально они были балочной системы. Крупное развитие каменное мостостроение получило в эпоху Римской империи, причем в основном здесь находят применение полуциркульные своды пролетами не выше 34 м и с достаточно значительной толщиной опор, что ясно видно из рис. 17, изображающей общий вид остатков моста Августа через р. Неру (около Рима); средний пролет этого равный 34 м, имел ползучий свод.

В эпоху Римской империи было построено большое количество весьма интересных и крупнейших каменных мостов, среди которых отмечены: римский трехъярусный акведук с пролетами до 24,5 м, высотой 49 м и длиной 260 м; антиохийский акведук (Сирия) длиной 6 700 м и высотой 62 м. В средние века обращают на себя внимание каменные мосты, построенные специальной религиозной организацией «Мостовых братьев». Членами этой организации были построены такие замечательные, как через р. Рону в Авиньоне длиной 600 м с наибольшим пролетом 33 м, построенный в 1177—1185 гг.; в настоящее время от 18 пролетов сохранилось только 4 пролета; через реку Аллу в Треццо (1337 г.), вероятное очертание которого изображено на рис. 18, имевший пролет 72 м, т. е. настолько большой по величине, что только в 20 в. он был превзойден; мост этот просуществовал всего 40 лет. т. к. был разрушен при осаде замка, при котором он был сооружен.

С начала 18 в. с развитием теоретической работы в области строительной механики каменное мостостроение получает дальнейшее развитие, следуя в основном по пути уменьшения стрелы подъема сводов и толщины опор. Особенно много было сделано в этот период в области каменного мостостроения известным французом Перроне, осуществившим в частности такие сооружения, как:

  1. Saint-Махепсе, построенный в 1772—1786 гг. и имеющий действительную пологость сводов 1 : 11,2 (по проекту пологость предполагалась равной 1 : 12) и толщин промежуточных опор — около 1 : 10 пролета, образованных к тому же пз четырех каменных колонн, связанных попарно (решение по тому времени очень смелое);
  2. Nemours постройки 1795 — 1804 гг., имеющий своды пологостью 1 : 15,6 толщину быков в 1 : 7 пролета.

После периода некоторого затишья с конца 19 в. снова наблюдается дальнейшее развитие каменного мостостроения, связанное с именами опять-таки француз Сежурне и Фрейсинэ. Здесь следует отметить такие , как:

  1. через реку Изонцо (Италия) пролетом 85 м, построенный в 1906 г.,
  2. через реку Ло в Вильневе (Франция) пролетом 98 м и наконец
  3. величайший в мире по пролету бетонный de la Caille, построенный в 1928 г. и имеющий расчетный пролет 140 м.

Железобетонные мосты

Первые железобетонные мосты появились менее чем 50 лет тому назад, причем уже в 1908 г. был построен известный Гмюндертобельский виадук (Швейцаэия) пролетом 79 м, а через 20 лет (1930 г.) во Франции у Бреста был сооружен железобетонный мост с рекордными до сего времени в каменном и железобетонном мировом мостостроении пролетами, равными 186. Немного меньшего пролета (181 м) железобетонный был построен в 1934 г. в Трансберге (Швеция).

виды мостов через реку

Большие успехи в железобетонном мостостроении достигнуты в СССР. В частности можно указать на крупнейшие многопролетные арочные эстакады с пролетами выше 50 м в мостах через Волгу и Днепр; через канал Москва — Волга у станции Химки — 4-путный железнодорожный арочный мост пролетом 30 м; городской мост через Ангару в Иркутске пролетами по 80 м; оригинальный по конструкции мост через Неву в Ленинграде с пролетами по 105 м с применением трубок, заполненных бетоном; один из новых мостов (Москворецкий) в Москве пролетом 98 м.

Металлические мосты

Появились лишь в 18 в.; во всяком случае есть основания считать, что первым осуществленным железным был пешеходный висячий мост на железных цепях через р. Тиз в Англии пролетом 21 м, построенный в 1747 г. Вообще же висячие мосты во второй половине 18 в. начали очень сильно развиваться, особенно в Америке, где к 1809 г. уже было построено около 40 мостов по системе, предложенной и запатентованной Финлеем. Очень быстро стали расти пролеты висячих мостов, причем в 1826 г. был уже построен Менейский в Англии пролетом 177м.

строительство деревянных мостов

В Европе весьма серьезное распространение висячие мосты получили во Франции, где к 1830 г. уже было 10 штук через р. Рону, а в 1834 г. француз Chalcy построил в Оренбурге висячий мост пролетом 264 м с применением кабеля, образованного из отдельных тросов. Переход в висячих мостах на кабели, очень существенно облегчивший их вес и сделавший конструкцию проще, оказался чрезвычайно плодотворным для висячего мостостроения и получил широкое развитие, особенно в Америке. Весьма крупную роль в деле развития висячих мостов сыграло также введение балки жесткости, существенно увеличившей вертикальную жесткость. Крупнейшие висячие мосты, построенные в Америке,— Бруклинский мост (1883 г.) в Нью Иорке со средним пролетом 486,5 м. Делаварский в Филадельфии (1926 г.) пролетом 533 м; Гудзонский им. Вашингтона в Нью Иорке (1931 г.) пролетом 1 067,5 м; через Золотой залив в Сан-Франциско (1937 г.) пролетом 1 281 м.

Следует отметить, что для таких крупных пролетов роль балки жесткости вследствие незначительности влияния подвижной нагрузки по сравнению с влиянием чрезвычайно большого собственного веса сильно снижается; в частности в Гудзонском мосту балка жесткости принята высотой, равной около пролета. Крупнейшие висячие мосты, осуществленные в Европе, — старый мост через Дунай в Будапеште (1804 г.) пролетом 200 м, новый - через Дунай в Будапеште (1903 г.) им. Елизаветы пролетом 316 м, новый через Рейн в Кельне (1930 г.) пролетом 315 м.

мосты фото

В СССР висячие мосты большого распространения не получили.

Балочные мосты

Начали развиваться примерно со второй четверти 19 в. В этот период были осуществлены металлические балочные со сплошными, закрытыми со всех четырех сторон пролетными строениями; примером такого моста может служить известный мост «Британия» (1855 г.) с пролетами по 140 м. Такое невыгодное использование материала должно было уступить место сквозным фермам. Сначала перешли на много решетчатые фермы, затем появились многораскосные фермы, получившие весьма широкое распространение в Европе и особенно в России.

Наибольшее однако практическое применение с начала 20 в. получили простые треугольные и раскосные фермы без шпренгелей и со шпренгелями. Широкое распространение в металлическом мостостроении получили балочно-консольные фермы, предложеные Гербером. Крупнейшие мосты этой системы, пользующиеся мировой известностью, — Фортский в Англии (1889 г.) пролетом 518 м; Квебекский через реку Св. Лаврентия в Канаде (1917 г.) с рекордным в мире для балочных мостов пролетом в 549 м. В СССР балочно-консольные мосты применялись как в автодорожном, городском, так ив железнодорожном мостостроении. В частности крупнейших мостов (Саратовский) через Волгу общей длиной около 1,8 км имеет в основной своей части балочно-консольную систему с наибольшими пролетами около 200 м.

Первые металлические арочные мосты были чугунными. После замены в арочных чугуна сталью (примерно со второй половины 19 в.) металлическое арочное мостостроение стало очень быстро развиваться с точки зрения перекрытия все больших пролетов. Так, уже в 1887 г. во Франции был построен известный металлический виадук Гараби пролетом 165 м. Наиболее крупные металлические арочные, построенные в — Хелльгетский - через Ист-Ривер в Нью Порке (1917 г.) пролетом 298 м; через гавань в Сиднее в Австралии (1931 г.) пролетом 503 м; через канал Кил-Ван-Кулл (1931 г.) пролетом 511 м.


Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями