Текст книги "Мосты"
Автор книги: Райнер Кете
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 4 страниц)
Бывают ли подвижные мосты?
Много веков назад, когда владелец замка хотел защититься от врагов, он просто приказывал поднять мосты над крепостным рвом. Похожие подъемные мосты можно встретить и на каналах Нидерландов, и в Восточной Фрисландии. Но здесь они служат не защитой от врагов, а лишь для того, чтобы дать проход судам.
В низменной стране, где так много каналов, было бы слишком накладно строить множество виадуков, способных пропускать суда с мачтами, к тому же пришлось бы насыпать длинные пандусы. Поэтому проще пользоваться разводными, или подъемными, мостами. Самый знаменитый из них находится, однако, не в Нидерландах, а на юге Франции около города Арля. А известен он тем, что вдохновил Винсента Ван Гога на одну из его самых замечательных картин, Разводные мосты – разновидность подвижных мостов. Современная форма разводного моста – это раскрывающийся мост, наподобие того, что в 1964 г. был построен через портовый канал в Любеке. Когда корабль подходит к нему, гидравлические подъемники за несколько минут поднимают разделенную на четыре платформы проезжую часть весом по 280 т каждая.
На одном из всемирно известных полотен Винсента Ван Гога запечатлен мост в Арле, на юге Франции
Подъемные мосты из дерева и стали сегодня еще используются в Северной Германии и Нидерландах
Мост Тауэр с 1895 г. известен как символ Лондона, но немногие знают, что он тоже раскрывается. Его нижняя проезжая часть состоит из двух половин по 30 м длиной каждая, и они поднимаются на полторы минуты.
Мост Тауэр в Лондоне. Нижняя проезжая часть может разводиться. Сверху находится пешеходный мост
В Любеке применено еще одно техническое новшество – подъемно-разводной мост: за три минуты 350-тонное сооружение можно поднять и повернуть на 56 градусов, чтобы пропустить судно. И здесь за передачу энергии тоже отвечает гидравлика; рабочей жидкостью служит обыкновенная речная вода. С 1892 г. делает она свое дело, связывая центр города с районом Св. Лаврентия.
Особой проблемой являются железные дороги на территории портов. С одной стороны, для прохода большегрузных морских судов нужны высокие мосты, с другой стороны – железным дорогам противопоказаны крутые подъемы, а для устройства длинных пандусов в портах не хватает места.
В Гамбурге возникла идея построить для железной дороги современный подъемный мост через реку Зюдерэльбе, которая в этом месте имеет ширину до 280 м. Мост назвали Катвикским. Когда судно приближается к нему, железнодорожная колея перекрывается, и подвижная часть моста длиной 106 м между двумя 70-метровыми башнями вздымается вверх на 46 м при помощи электромоторов, стальных тросов и противовесов.
Разводные мосты могут отводиться в сторону, чтобы дать дорогу судну
Катвикский мост через р. Зюдерэльбе вГ амбурге. Средний пролет поднимается вверх на 46 м
Мосты из бетона
Что лучше для мостов – бетон или сталь?
Новый метод возведения мостов: полудуги моста через р. Арген в местности Альгей на юге Германии сначала нарастили бетонированием в вертикальном положении, затем их на прочных тросах опустили и состыковали
Как бы велико ни было восхищение гигантскими стальными фермами арочных мостов и их создателями, сегодня эти конструкции уже устарели и выглядят памятниками прошлого. При строительстве современных мостов и эстакад предпочтение отдается такому строительному материалу, как бетон, хотя эпоха стали в мостостроении отнюдь не миновала.
Современные мосты создаются из комбинации материалов, соединяющей лучшие качества камня и стали, – из железобетона. Ведь сколь идеальной ни кажется современная вязкая сталь, у нее все же есть два существенных недостатка: она по-прежнему дорога и требует каждые несколько лет нового антикоррозийного покрытия, что тоже обходится недешево.
«Искусственный камень» придумал в 1824 г. английский предприниматель и строитель Джозеф Эспдин. Новое вяжущее средство он назвал «портландским цементом». Цемент смешивали с водой и щебенкой и заливали в деревянную опалубку, где он затвердевал. Этот бетон очень прочен при сжатии. Он послужил, к примеру, материалом для 50-метрового арочного моста через Дунай возле Мундеркингена и железнодорожного моста через Иллер возле Кемптена в земле Баден-Вюртемберг.
Но лишь изобретательному садовнику, французу Жозефу Монье, в 1867 г. пришла идея сделать бетонные конструкции прочнее, закладывая в них железные стержни.
Камень и металл как бы поделили между собой работу: силы сжатия взял на себя бетон, а растягивающие усилия – железо или сталь.
Монье делал вначале лишь вазоны для цветов, которые благодаря его методу получались легче и прочнее. С тех пор закладываемая в раствор цемента и песка железная арматура получила название «железо Монье» (хотя сегодня арматуру изготовляют из стали). Но с 1873 г. он стал добиваться более широкого внедрения своего изобретения, и после нескольких лет скептического отношения к новшеству мостостроители признали этот материал и стали строить арочные и небольшие балочные мосты из железобетона.
Недостатки у железобетонных мостов все-таки оставались: при растягивающей нагрузке бетон не поспевал за сталью, и потому в балках появлялись трещины, пропускавшие влагу, и арматуре угрожала ржавчина.
Кроме того, строительство большого моста требовало очень крупных дополнительных затрат. Как и при возведении моста из естественного камня, плотникам приходилось сколачивать прочные дорогостоящие деревянные кружала. На них опирали деревянную опалубку, по форме похожую на ванну, затем внутрь ее укладывали «железо Монье». Наконец, формы заполняли бетоном, ждали, пока он затвердеет, и лишь тогда разбирали опалубку и кружала.
Что такое преднапряженный бетон?
Дорогостоящие кружала, которые использовались только во время строительных работ, с одной стороны, давали возможность возвести нужные конструкции, с другой стороны – добавляли трудности в работу мостостроителей. Только в конце XIX в. Жозеф Мелан сконструировал стальные кружала, которые при бетонировании служили арматурой. Однако мечта мостостроителей о том, чтобы совершенно избавиться от кружал, осуществилась лишь после того, как француз Эжен Фрейсине изобрел предварительно напряженный железобетон.
На нижней стороне бетонной балки при нагрузке образуются трещины. Стальная арматура принимает это растягивающее усилие на себя, особенно в том случае, если она предварительно напряжена
Идея в своей основе проста. Если бетонную мостовую балку нагрузить, то сначала она лишь немного прогнется, но вскоре на ее нижней стороне возникнут такие большие растягивающие напряжения, что балка даст трещины и сломается. Если же балка сделана из железобетона, то на этой стадии вмонтированная в нее стальная арматура принимает растягивающие усилия на себя. Однако образование трещин можно предотвратить и другим способом: бетонную балку в продольном направлении стягивают так сильно, что силы сжатия превышают растягивающие усилия, возникающие при нагрузке. В этом случае в опалубку нижней части балки, где растяжение особенно велико, закладывается несколько труб, а в них – тросы из высокопрочной стальной проволоки, которые до затвердения балки еще свободны. Только после затвердевания бетона эти тросы с помощью гидравлических прессов натягивают и концы их закрепляют (см. рис. вверху). Так в бетоне возникает так называемое внутреннее напряжение сжатия. После этой операции трубы, куда введены тросы, тоже заполняют цементным раствором, который прочно соединяет тросы с бетоном и одновременно защищает их от коррозии. Теперь балку можно нагружать, и она не даст трещин.
Сегодня с помощью этой техники строятся очень легкие и элегантные мосты, так как при одинаковой несущей способности балки из предварительно напряженного бетона тоньше и легче, чем железобетонные.
Мосты Санкт-Петербурга
Когда большой город расположен на множестве островов, то мосты, конечно, играют в нем очень важную роль. Именно так обстоит дело в Санкт-Петербурге: он лежит в дельте реки Невы, состоящей из нескольких рукавов и изрезанной сетью естественных и искусственных каналов, так что без огромного количества мостов (сейчас их около 800!) городская жизнь здесь была бы просто невозможной. И однако начиналась она без всяких мостов.
Царь Петр I в начале XVIII в. перенес столицу России из Москвы на берега Невы для выхода в Балтийское море и решил сделать из русских нацию мореходов. Чтобы приучить их жить на воде, жителям новой столицы было запрещено передвигаться внутри города по суше, а велено только по рекам и каналам. Образцами для Санкт-Петербурга царь избрал Амстердам и Венецию. Оба эти города были прорезаны таким множеством каналов, что жители их передвигались в основном по воде. Но и мостов там было очень много. Самый первый мост был и самым простым: на деревянных сваях и с бревенчатыми пролетами. Его берегут и по сей день как историческую ценность и все время подновляют – ведь дерево быстро гниет в пресной воде. Позже царь велел делать мосты по голландскому образцу – подъемными, чтобы пропускать суда. Мосты эти были очень похожи на те, что показаны на с. 40. Поскольку они были деревянными, то к концу XVIII в. совсем обветшали. В 1780-х гг. при императрице Екатерине II многие мосты построили заново, уже из камня, хотя средний пролет делали опять деревянным и подъемным. В конце XIX в. его всюду заменили неподвижным – каменным или металлическим, но на память о старине оставили цепи, которыми раньше поднимался деревянный пролет. Два таких удивительно красивых моста, Чернышев и Старо-Калинкин, с башенками (в них когда-то работал подъемный механизм) и цепями, стоят на Фонтанке.
Аничков мост в Санкт-Петербурге
Один из таких мостов, Аничков, имел необычную судьбу. Сперва он тоже был с башенками и цепями. Но скоро он стал тесен – ведь по нему Фонтанку пересекала главная улица Петербурга, Невский проспект. Около 1840 г. его построили заново, во всю ширину улицы, но уже без башенок. Вместо них по углам моста поставили четыре крупные скульптурные группы, изображающие борьбу человека с конем. Их отлил из бронзы скульптор барон Петр Клодт. Эти замечательные скульптуры делают Аничков мост одним из красивейших в мире.
Вообще форме и убранству петербургских мостов придавали в XIX в. такое большое значение, что до сих пор они – лучшее украшение города. Каждый старинный мост – настоящее произведение искусства. Были среди них и арочные, и подвесные на цепях, с устоями в виде львов (Львиный мостик) или грифонов (Банковский). На многих стояли красивые фонари и ограждающие решетки. Благодаря этим небольшим, изящно выгнутым мостикам, переброшенным через многочисленные каналы, Петербург еще 200 лет назад прозвали Северной Венецией. Среди петербургских мостов был один – в XVIII в. его называли Зеленым, в XIX в. Полицейским, а сейчас Народным, – который собрали в 1808 г. из стандартных чугунных ячеек – кессонов, точнее – его пологую сегментную арку, составлявшую маленький отрезок очень большой окружности. Кессоны изобрел шотландский инженер Уильям Гесте. Кессон похож на ящик или открытую коробку от торта, только с разными стенками – из них две противоположные чуть-чуть наклонены к центру. Если кессоны перевернуть вверх дном и наклонные стенки стянуть болтами, то кессоны составят арку. Ее прямые боковые стенки можно стянуть болтами со следующей точно такой же аркой, и так образуется мост нужной ширины. Кессоны для этого моста отлили на заводе, а соединили уже на месте. Строить было удобно, быстро, мост получился прочный, но годился только для небольших пролетов. Поэтому мостов такой конструкции много на узких петербургских речках.
Банковский мост
Эрмитажный мост
Однако для Невы, ширина которой доходила до 1200 м, а в самом узком месте была около 400 м, требовалось что-то совсем другое. Сперва через Неву переправлялись только на лодках, но после смерти Петра I губернатор Петербурга князь Александр Меншиков построил в 1727 г. возле своего дворца наплавной (на баржах) Исаакиевский мост через Неву. В начале XIX в. навели еще несколько длинных мостов того же типа. Но на зиму их приходилось разбирать, иначе невский лед разнес бы их в щепки. Только в середине XIX в. по проекту известного российского инженера Станислава Кербедза был построен вблизи от Исаакиевского первый постоянный мост через Неву, Благовещенский (Николаевский), длиной 365 м, на чугунных арках и каменных опорах. Одно из его пролетных строений было разводным. В конце XIX – начале XX в. построены все крупные мосты через Неву в центральной части города. Самый оригинальный из них – мост Петра Великого (1908–1911 гг.). Его проезжая часть подвешена к металлическим аркам, имеющим пролеты около 150 м, а центральный короткий пролет разводной: он разрезан посередине, и его половины, как крылья, поднимаются кверху вместе с трамвайными рельсами и фонарями. Таким же образом разводятся и другие большие мосты. Происходит это по ночам, чтобы пропустить грузовые суда. Когда все невские мосты раскрыты, они представляют собой поразительное зрелище, и кто однажды видел это, уже не сможет забыть.
Мосты-рекордсмены
Старейшим из используемых поныне каменных мостов Германииявляется Каменный мост через Дунай в Регенсбурге.
Самый старый деревянный мост в Европе —200-метровой Часовенный мост в Люцерне (Швейцария) через р. Реус.
Самый первыйизвестный нам мост на территории стран СНГбыл деревянный наплавной через Днепр в Киеве – летопись упоминает о нем в 1115 г.
Самый древнийиз существующих в СНГ мостов – каменный арочный однопролетный через р. Дебед возле селения и монастыря Санаин в Армении. Построен в 1192 г. Особенно интересен тем, что пяты его свода опираются на береговые скалы на разной высоте, поэтому одна половина моста, более крутая, сделана в виде ступеней.
Самый удивительныймост на территории стран СНГбыл спроектирован гениальным конструктором-самоучкой Иваном Кулибиным в 1776 г. в Санкт-Петербурге. Мост деревянный арочный однопролетный, пролет был 298 м и мог перекрыть Неву! Это поражает даже сейчас, а в то время казалось чем-то просто фантастическим. Чтобы доказать, что такой мост реален, Кулибин сделал его модель в 1:10 натуральной величины, то есть длиной более 30 м, нагрузил его камнем и сам встал под аркой. Модель с блеском выдержала испытания, но мост построен так и не был.
Рекорд длиныдержит в Европе210-метровый деревянный мост в Эссинге через канал Рейн-Майн-Дунай.
Самый длинныймостовой пролет в СНГ—300 м – у вантового моста через Днепр в Киеве. Построен в 1976 г. Как видим, за двести лет рекорд Кулибина побить не удалось.
Самый насыщенный мостами город Европывовсе не Венеция и не Амстердам, а Гамбург, где сегодня 2500 мостов.
Самым длинным стальным арочным мостом в миреявляется мост через долину р. Нью-Ривер в Фейетвилле, штат Западная Виргиния (США), пролетом 5118 м.
Самым большим каменным арочным мостом в миресчитается Роквильский мост в Гаррисберге (штат Пенсильвания, США). Он установлен на 48 опорах, длина 1161 м. Открыт он был в 1901 г.
Самый большой пролетимеет Эстуарский мост через р. Хамбе (Англия). Высота опор этого висячего моста 162 м, а общая протяженность – 2220 м, из них 1410 м пролета. В Японии сейчас строится мост через пролив между островами Хонсю и Сикоку; он должен быть закончен в 1998 г.; его общая длина составит 3560 м, длина пролета – 1990 м.
Самый большой вантово-висячий моств Европевозведен в 1975 г. около Сен-Назара (Франция) через устье Луары. Его основной пролет – 404 м. Высочайший мост мирапересекает на высоте 321 м Королевский каньон в штате Колорадо (США). Этот построенный еще в 1929 г. висячий мост имеет пролет 268 м.
Самый высокий мост в Европедлиной 820 м и высотой 190 м так и называется «Европа». Он пересекает р. Зилль южнее Инсбрука (Австрия) на автомагистрали, ведущей через перевал Бреннер. Он строился с 1959 по 1963 г. Колокольня Ульмского собора, самая высокая в мире (161 м), легко уместилась бы под ним.
Самый высокий моств мире с железными решетчатыми фермами воздвигнут в Квебеке (Канада) через р. Св. Лаврентия. Его пролет – 549 м. При его строительстве, продолжавшемся с 1899 по 1917 г., погибло 87 человек.
Самый широкиймост на территории стран СНГ – Синий в Санкт-Петербурге через Мойку. Его ширина 99 м.
Некоторые термины, встречающиеся в книге
Акведук(от лат. aqua – вода и duco – веду) – специальное сооружение, возведенное для того, чтобы нести канал, по которому вода течет сама, без дополнительных приспособлений. Акведуки могут тянуться на десятки километров, доставляя воду в города без всяких насосов, только за счет небольшого уклона канала.
Бык– массивный устой моста, опирающийся на дно или на твердое основание, лежащее ниже дна; на этот устой в свою очередь опирается пролетное строение моста.
Вантовая конструкция– изящное и экономное устройство мостов, состоящее из высоких пилонов и сильно натянутых тросов – вантов, на которых подвешено пролетное строение. Ванты все разной длины и натянуты либо от вершины пилона (и тогда идут веером), либо от разных точек по всей высоте пилона (и тогда идут параллельно).
Виадук(от лат. via – дорога и duco – веду) – специальное сооружение, возведенное для того, чтобы нести дорогу над какой-нибудь преградой – оврагом, железнодорожными путями, домами, другой дорогой и т. д.
Замок свода (арки)– клиновидный камень в самой верхней части свода (арки); устанавливается последним и замыкает всю ее конструкцию, состоящую из таких же клиновидных камней. Иногда делается крупнее других камней и чем-нибудь украшается.
Консольная конструкция– такой тип конструкции, когда один ее конец жестко закреплен в стене или опоре, а другой свободно висит в воздухе.
Коробовый свод (арка)– такой тип свода (арки), когда очерчивающая его кривая линия представляет собой лежачую половину овала. Эту линию можно вычертить не меньше чем из трех центров, потому иногда такие линии называют трех – или многоцентровыми. Длинная ось овала в данном случае равна величине пролета.
Кессон– имеет два разных смысла:
1) Камера вроде колокола или стакана, которая вверх дном опускается в воду, так что воздух остается в ней, и поэтому там может находиться человек; с давних времен используется для подводных работ при строительстве мостовых опор.
2) Стандартный элемент сводчатой конструкции, имеющий вид ящика со слегка наклонными (к центру) стенками; из таких кессонов можно собрать арку или свод, если прочно соединить их наклонные стенки.
Кружала– временная, обычно деревянная, конструкция, возводимая под будущим сводом и точно очерчивающая его поверхность. По кружалам выкладывается свод из камня или кирпича, а когда он затвердеет, то кружала убирают.
Неразрезная балка– длинное пролетное строение, лежащее одновременно на многих опорах, но представляющее собой единое тело, не имеющее разрывов над опорами. Как правило, у него по всей длине сохраняется одно и то же поперечное сечение.
Опалубка– временная емкость с внутренней поверхностью из досок, фанеры или металла. Туда помещают каркас из железной арматуры и заливают бетон, который специальными вибраторами сотрясают, чтобы он затек во все части и углы внутреннего объема опалубки. Очертания внутренней поверхности точно соответствуют очертаниям будущей железобетонной конструкции, так что, когда бетон полностью затвердеет, опалубку разбирают и получают готовую конструкцию. Если нужны одинаковые конструкции, то одну и ту же опалубку используют много раз.
Пилон– высокая опора подвесного моста, к которой крепятся натянутые ванты или провисающие тросы, держащие пролетное строение. Пилоны могут иметь форму столбов, стоящих парами, или буквы П, между ногами которой висит пролетное строение.
Полуциркульный свод (арка)– такой тип свода (арки), когда очерчивающая его кривая линия представляет собой половину окружности. Ее диаметр равен величине пролета.
Понтон– герметически заделанный пустой плавающий ящик, на который укладывается настил наплавного моста. Раньше были деревянные, в наше время металлические. В старину для этого использовали баржи, наглухо заколоченные сверху – их называли плашкоутами, а наплавные мосты – плашкоутными.
Рамная конструкция– жесткое скрепление балки со стойками, которые ее поддерживают. Получается рама – единое П-образное тело, все части которого можно сделать гораздо тоньше и легче, чем в случае отдельных стоек и свободно лежащей на них балки. Рама, конечно, может иметь форму, совсем не похожую на П. Из многих рам, соединенных между собой, можно собрать любой длины объемную конструкцию, внутри которой останется сквозная пустота, пригодная для устройства там проезжей части.
Сегментный свод (арка) – такой тип свода (арки), когда очерчивающая его кривая линия представляет собой отрезок (сегмент) окружности, диаметр которой значительно больше величины пролета.
Ферма– решетчатая конструкция для перекрытия пролетов. Состоит из жестко скрепленных деревянных, металлических или железобетонных стержней. Сложными комбинациями металлических ферм перекрывались пролеты в несколько сот метров. Сейчас чисто металлические фермы почти не используются, так как на них идет слишком много металла, и к тому же он требует постоянной защиты от коррозии. Если и применяют фермы, то более экономные – железобетонные, хотя ими и нельзя перекрыть такие гигантские пролеты.
