Строительный словарь
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
Мост
Мост, сооружение, прокладывающее путь над препятствием. Различают мосты: по виду преодолеваемого препятствия — мосты через реки и другие водотоки (собственно мосты), через дороги (путепроводы), через овраги и ущелья (виадуки, эстакады); по роду прокладываемого пути (по назначению) — железнодорожные мосты, автодорожные мосты, городские мосты, пешеходные мосты, мосты для совмещённого движения транспорта, для пропуска водных путей (мосты-каналы), для целей водоснабжения (акведуки), для пропуска газо- и нефтепроводов; по материалу основных частей — деревянные мосты, каменные мосты, железобетонные мосты, стальные мосты.
Стоимость возведения мостов составляет до 15% общих затрат на строительство дороги, а на современных скоростных автомагистралях и более. К мостам предъявляют особые требования в отношении их прочности, надёжности и долговечности. Наряду с этим конструкции мостов должны отвечать требованиям индустриального изготовления и механизированного возведения и, следовательно, обеспечивать быстрые темпы строительства при высоком качестве выполнения работ. |
 |
Мост, как правило, состоит из пролётных строений и опор. На пролётном строении моста расположены проезжая часть для транспорта, пешеходные проходы, трубопроводы. Различают пролётные строения речные (над судоходной частью реки) и береговые (над остальной её частью). Проезжая часть на пролётном строении может быть расположена ниже основных несущих конструкций (езда понизу) или выше последних (езда поверху). Возможно и среднее расположение проезжей части (езда посередине). Промежуточные опоры моста называют быками, а концевые — устоями. С помощью устоев осуществляется сопряжение моста с насыпями подходов. Нагрузки на опоры от пролётного строения передаются через опорные части. Встречаются системы мостов (например, рамные), в которых пролётное строение составляет одно целое с опорой (в таких случаях опорные части не устраивают).
Основные размеры моста: полная длина L; расчётные пролёты пролётных строений, измеряемые между центрами их опирания l1, l2, l3; пролёты в свету между опорами l01, l02, l03; ширина проезжей части и тротуаров. Положение конструкций по высоте характеризуется отметками (высотами над условным горизонтом) уровня проезда (УП), горизонта меженных (низких) вод (ГМВ), горизонта высоких вод (ГВВ), подошв фундаментов опор (ПФ). Длина моста через водотоки зависит от отверстия моста — суммы пролётов в свету между опорами за вычетом так называемых конусов насыпи. Отверстие моста определяется гидравлическими расчётами.
Высота моста (отметка УП), а также пролёты в свету для главных пролётов моста через судоходные реки обычно определяются условиями пропуска судов. Для путепроводов длина пролётов в свету и отметка УП определяются габаритом нижележащей дороги. В остальных случаях уровень проезжей части обычно назначается по условиям трассирования дороги, проходящей по мосту; число и длина пролётов выбираются, исходя из наименьшей стоимости моста, на основании сравнения нескольких вариантов. Ширина проезжей части и служебных тротуаров (габарит моста), а также ширина и высота свободного пространства под мостом (судоходный габарит) должны обеспечивать пропуск сухопутного и водного транспорта ожидаемой интенсивности. В СССР ширина проезжей части моста под один железнодорожный путь составляет 4,9 м (включая служебные тротуары). Для моста под автомобильную дорогу ширина проезжей части назначается в зависимости от числа полос движения автомобилей (при ширине одной полосы 3,5—3,75 м).
По системе основных конструкций различают балочные мосты, арочные мосты, рамные мосты, висячие мосты, вантовые мосты, комбинированные мосты. Особую группу образуют наплавные мосты, разводные мосты и сборно-разборные мосты.
Балочные мосты имеют пролётные строения с несущими конструкциями в виде сплошных балок или сквозных ферм: простых, неразрезных или консольных, с выходящими в соседний пролёт концами (консолями), соединёнными с помощью шарниров или подвешенных к ним простых балок. Неразрезные балки по сравнению с простыми несколько сложнее по конструкции, однако они экономичнее и обеспечивают более плавный профиль проезда по мосту, что особенно важно при высоких скоростях движения.
Арочные мосты требуют (по сравнению с балочными) меньших затрат материалов на пролётные строения. С другой стороны, опоры арочных мостов в конструктивном отношении должны быть достаточно развиты для восприятия горизонтальных сил, и поэтому стоимость их возведения обычно выше, чем опор балочных мостов. Применением затяжки можно освободить опоры от действия распора, но в этом случае возрастают затраты на устройство пролётного строения.
Рамные мосты имеют опоры (колонны, стойки), жестко соединённые ригелями с пролётными строениями. Ригель может быть соединён с несколькими стойками. В современном мостостроении получили также распространение мосты, состоящие из отдельных Т-образных рам, соединённых шарнирами (рамно-консольные мосты) или балками, подвешенными к концам ригелей (рамно-подвесные мосты).
Висячие мосты по своей работе схожи с арочными, но в отличие от последних несущий элемент висячих мостов расположен выпуклостью вниз и растянут, а распор действует на опоры в направлении внутрь пролёта. К висячим мостам близки по своим конструктивным особенностям вантовые мосты.
В несущих конструкциях мостов комбинированных систем используют совместно части мостов разных типов (например, балочных и арочных).
Историческая справка. Капитальные мосты начали строить в эпоху рабовладельческого общества. В Древнем Риме, имевшем развитую сеть дорог (их общая протяжённость составляла около 75 тыс. км), было сооружено много каменных и деревянных мостов и акведуков. Частично сохранившиеся каменные мосты имели сплошные, преимущественно полуциркульные, своды небольших пролётов и быки, ширина которых достигала 1/3—1/2 пролёта. Строили также и лёгкие деревянные мосты на сваях или наплавные мосты, нередко применявшиеся в военных целях. В эпоху средневековья развитие городов и расширение торговли вызвали необходимость сооружения многих мостов; к этому периоду относятся несколько уникальных каменных мостов, имевших значительные пролёты, более пологие своды и меньшую ширину опор (например, мост Треццо через р. Адда в Италии с пролётом 72,25 м).
В России мосты известны с древнейших времён. "Повесть временных лет" сообщает о постройке моста в середине 10 в. В летописи упоминается наплавной мост через р. Днепр в Киеве (1115). Сооружались и балочные деревянные мосты на опорах в виде срубов из брёвен, заполненных камнем (ряжи). Широкое развитие строительство мостов (главным образом каменных) получило в Армении и Грузии.
В 16—17 вв. развивались сухопутные и водные пути сообщения. Для пропуска судов требовались мосты с большими пролётами. В 18 в. пролёт деревянных мостов на каменных опорах достигает 119 м (мост через р. Лиммат в Германии). Выдающимся достижением того времени явился проект деревянного арочного моста пролётом 298 м через р. Неву, составленный талантливым русским механиком-самоучкой И. П. Кулибиным. С конца 18 в. в мостостроении начинают применять металл. Первый металлический (чугунный) мост был построен в Великобритании через р. Северн в 1779. Он имел пролёт около 30 м, перекрытый чугунными арками. Чугунные арочные мосты получили распространение и в других странах, в том числе в России. Один из таких мостов, построенный в Петербурге в 1850 русским инженером С. В. Кербедзом (ныне мост лейтенанта Шмидта), состоял из 7 пролётов по 45—47 м.
В 1-й половине 19 в. было сооружено несколько крупных висячих мостов (с железными цепями) пролётами, достигавшими 265 м. Однако вследствие своего конструктивного несовершенства и недостаточной жёсткости многие из них разрушились от действия ветра или от нарастания амплитуды колебаний при проходе большого количества людей, идущих в ногу (явление резонанса). В середине 19 в. начали строить балочные стальные мосты. Одним из первых был железнодорожный мост "Британия", построенный в Великобритании инженером Р. Стефенсоном. Мост имел пролётные строения в виде двух неразрезных балок трубчатого поперечного сечения пролётами 70 и 140 м. В этот период при проектировании и строительстве мостов проводились первые опыты по их моделированию. Получает развитие теория расчёта мостов. Большое значение имели исследования русского инженера Д. И. Журавского, разработавшего методы расчёта раскосных ферм, балок на поперечную силу и построившего несколько крупных мостов на железной дороге Петербург — Москва.
Во 2-й половине 19 в. основным типом мостов становится стальной мост с балочным пролётным строением, причём для средних и больших пролётов нередко применяются сквозные фермы. В создании новых конструкций и форм пролётных строений и совершенствовании их расчёта большая заслуга принадлежит русской школе мостостроения и, в частности, профессорам Н. А. Белелюбскому и Л. Д. Проскурякову. Построенный в 1875—81 по проекту Белелюбского мост через Волгу у Сызрани длиной 1443 м (13 пролётов по 111 м) был в то время крупнейшим в Европе.
В 20 в. рост промышленного производства и совершенствование строительного дела обусловили дальнейшее развитие мостостроения; значительно увеличиваются пролёты, перекрываемые стальными пролётными строениями. Строятся такие крупные сооружения, как балочный консольный мост через р. Св. Лаврентия в Квебеке (1917) пролётом 549 м (Канада), арочный мост через пролив Килл-Ван-Калл в Нью-Йорке (1931) пролётом 503,8 м (США). В 1937 был построен висячий мост через пролив Золотые Ворота в Сан-Франциско (США) с главным пролётом длиной 1280 м.
В СССР сооружены крупные металлические мосты: через Волгу у Горького и Саратова (1935), через Днепр у Запорожья (по проектам Н. С. Стрелецкого) и другие. Благодаря работам Е. О. Патона в мостостроении всё шире стала применяться автоматическая сварка при изготовлении и монтаже конструкций пролётных строений.
С начала 20 в. получили значительное распространение железобетонные мосты. Железобетон применялся в основном для балочных пролётных строений пролётами до 50 м и для более крупных арочных пролётных строений (пролёты последних превышали 250 м). В 30-х гг. в СССР был построен ряд уникальных арочных мостов из монолитного железобетона (например, мост через р. Москву у Воскресенска, мост им. Володарского через Неву в Ленинграде, Москворецкий мост в Москве и др.). В начале 40-х гг. начинают применять сборные железобетонные конструкции. После Великой Отечественной войны сооружено несколько большепролётных железобетонных арочных мостов, в том числе мост через р. Днепр пролётом 228 м. В СССР большой вклад в науку и практику мостостроения внесли Г. П. Передерий, Стрелецкий, Г. К. Евграфов, Е. Е. Гибшман и другие; за рубежом — Э. Фрейсине, Ф. Леонхардт, Р. Майяр, Р. Моранди и другие.
Конструктивные формы современных мостов. В современном мостостроении основные конструкции металлических мостов выполняются из мягких и низколегированных сталей; в отдельных случаях — из сплавов алюминия. Для конструкций железнодорожных металлических мостов с пролётами до 80 м и мостов на автомобильных дорогах с пролётами до 300 м обычно применяют сплошные металлические балки постоянной или переменной высоты. Главные балки соединяют между собой связями. Сверху на балках укладывают железобетонную плиту проезжей части. Плиту соединяют (специальными упорами) с металлическими главными балками, обеспечивая тем самым их совместную работу и, следовательно, экономию металла в конструкции (такие мосты называют сталежелезобетонными). Применяют также коробчатые главные балки, которые выполняют из стальных листов, подкрепленных изнутри продольными рёбрами и поперечными диафрагмами. Плиту проезжей части на таких балках делают железобетонной или металлической. Эти пролётные строения экономичны, легки и жёстки, что даёт возможность применять их при значительных пролётах (до 300 м). Металлические пролётные строения в виде сквозных ферм могут применяться для больших пролётов (свыше 500 м). Сквозные фермы более экономичны, но сложнее в изготовлении и сборке, чем сплошные балки. Для устройства железнодорожного пути или автопроезда между фермами укладывают продольные и поперечные балки проезжей части, а по ним железобетонную плиту проезжей части или железнодорожный путь.
Металлические арочные мосты сооружают для перекрытия пролётов до 500 м (при наличии прочных грунтов в основании). Чаще всего их строят в гористой местности. Один из крупнейших арочных мостов (мост через р. Влтава в Чехословакии, 1967) имеет пролёт около 320 м.
Для перекрытия пролётов, превышающих 1000 м (например, при пересечении устьев глубоких рек, морских заливов и проливов, где строительство большого числа опор сложно и неэкономично), строят висячие мосты. Кабели их выполняют из высокопрочных стальных проволок, расположенных параллельно или свитых в тросы. Пилоны висячего моста обычно коробчатые, металлические, иногда их делают железобетонными. Наибольший пролёт (1298 м) имеет висячий мост через бухту Веррацано-Нарроус (США, 1964).
Вантовые мосты находят всё большее применение при пролётах 150—350 м. Ванты, поддерживающие балку жёсткости, могут сходиться к вершине пилона или проходить параллельно друг другу. Используют и несимметричные однопилонные схемы (мост через р. Рейн в Кёльне, 1959). Двутавровые или коробчатые балки жёсткости висячих и вантовых мостов располагают в плоскостях подвесок или вант. Для крупных пролётов (более 500 м) главные балки заменяют сквозными фермами.
Железобетонные мосты подразделяют на монолитные и сборные. Монолитные мосты бетонируют на месте строительства; сборные мосты возводят из отдельных частей, изготовленных на специализированных заводах железобетонных конструкций или на приобъектных полигонах. Балочные железобетонные мосты обычно имеют плиту проезжей части с тротуарами, поперечные балки (диафрагмы) и главные балки. Плита проезжей части входит в состав главных балок. В СССР широко применяют сборные пролётные строения из отдельных балок, перекрывающих весь пролёт и соединяемых между собой посредством бетонирования швов плиты проезжей части и диафрагм, сваркой металлических закладных деталей и т. п. Если арматура балок предварительно напряжена, то сами балки могут быть расчленены по их длине на отдельные блоки, доставляемые к месту строительства с заводов. Натянутая арматура обжимает эти блоки, превращая их в балку.
Большое распространение получили неразрезные консольные и рамные железобетонные мосты пролётами 50—200 м. Главные балки таких мостов, как правило, коробчатые. Для навесных способов сооружения мостов наиболее рациональны рамно-подвесные и рамно-консольные системы, т. к. для ригелей Т-образных рам, как при монтаже, так и при эксплуатации, растяжение возникает у верхней грани и требуется установка только верхней арматуры. Для неразрезных балок необходима установка и нижней арматуры, что значительно усложняет работы. С другой стороны, в неразрезных балках нет переломов профиля, поэтому в современных мостах наметилась тенденция к более широкому применению неразрезных балок. В практике мостостроения имеются примеры возведённых железобетонных мостов с пролётными строениями в виде сквозных ферм. Однако сложность соединения железобетонных элементов в узлах ферм ограничивает область их использования.
Арочные железобетонные мосты со сплошными сводами или отдельно стоящими арками применяют при пролётах от 50—60 м до 200—300 м. В СССР арочные мосты, как правило, строят из сборного железобетона. Сооружают также и арочно-консольные мосты, в которых 2 полуарки, соединённые поверху затяжкой, образуют Т-образную раму. Построен ряд крупных мостов этой системы (например, метро-мост в Киеве).
В связи с развитием автомобильного транспорта, на автомобильных дорогах, особенно в городах, возводят сложные многоярусные сооружения мостового типа — криволинейные в плане и профиле пересечения, состоящие из железобетонных или стальных эстакад или путепроводов. Часто криволинейные пролётные строения имеют коробчатое поперечное сечение.
Опоры современных металлических и железобетонных мостов выполняют обычно из монолитного бетона или сборного железобетона (облегчённой конструкции) на естественном или свайном основании.
Строительство мостов. При сооружении мостов наиболее трудоёмким и дорогостоящим (до 50% общей стоимости моста) является устройство опор. В зависимости от гидрогеологических условий опоры сооружаются в открытых котлованах или путём погружения свай, массивных опускных колодцев, кессонов и сборных железобетонных оболочек. В современном строительстве для опор малых и средних мостов широко применяют железобетонные сваи, погружаемые в грунт паровыми и дизельными молотами или электрическими вибропогружателями; при возведении больших мостов используют сборные трубчатые железобетонные оболочки диаметром до 3 м, опускаемые способом вибропогружения или с применением бурения.
Сооружение пролётных строений ведётся, как правило, способами, исключающими устройство сплошных подмостей в русле реки. При малых и средних пролётах пролётные строения или крупные их части устанавливают на опоры монтажными кранами грузоподъёмностью до 130 т. Для более крупных пролётов применяют метод сборки пролётного строения на берегу с последующей передвижкой его или перевозкой на понтонах и установкой на опоры. Наибольшее распространение получили так называемые навесные методы сооружения пролётных строений с наращиванием конструкции от опоры в пролёт. Для металлических пролётных строений применяют навесной монтаж с помощью крана, двигающегося по готовой части; элементы моста подаются под кран по пути на собранном пролётном строении. Для железобетонных пролётных строений способ навесной сборки (разработанный в СССР) предусматривает изготовление отдельных элементов конструкции (блоков) на заводе, доставку их к месту монтажа (как правило, по воде) и установку специальными кранами в проектное положение. Швы между блоками заполняют цементным раствором; применяется также клеевое соединение блоков. Нередко блоки стыкуют с помощью замыкающих балок, устанавливаемых на место теми же кранами. За рубежом, наряду с навесной сборкой, применяют метод навесного бетонирования: к готовой части конструкции подвешивается скользящая опалубка, в которой бетонируют участки пролётного строения, натягивая арматуру после твердения бетона. Возведение висячих мостов начинается с пилонов, затем подвешивают временные кабели, с помощью которых производят навивку основных кабелей моста, после чего монтируют подвески и балку жёсткости.
Строительство мостов в СССР ведётся специализированными организациями (мостостроительные отряды, поезда, колонны), оснащёнными соответствующим оборудованием, механизмами, кранами большой грузоподъёмности, инвентарными вспомогательными конструкциями. Сооружение мостов, как правило, осуществляется индустриальными методами; на месте обычно выполняется лишь сборка готовых конструкций. Все вновь построенные мосты подвергают испытаниям (на временные подвижные нагрузки), которые производятся специализированными мостоиспытательными станциями.
Расчёт мостов производится преимущественно по методу предельных состояний. Каждая часть моста (пролётные строения, опоры) должна удовлетворять условиям прочности, деформативности и трещиностойкости при действии на сооружение самого невыгодного сочетания нагрузок. Различают 2 вида нагрузок, действующих на мост: постоянные (собственный вес моста, предварительное напряжение арматуры); временные (вес железнодорожных составов или колонн автомобилей и толпы людей на тротуарах, гусеничные или колёсные нагрузки, давление ветра, льда, навал судов на опоры, удары проезжающего транспорта о рельсы или тротуары, силы, возникающие при его внезапном торможении и др.). В сейсмических районах учитывают инерционные нагрузки, возникающие при землетрясении. Все расчётные нагрузки нормированы с учётом существующего движения транспорта и перспектив его развития. Методы расчёта мостов основаны на достижениях математики, строительной механики, теории сопротивления материалов и других наук. При расчётах мостов широко используются ЭВМ.
Тенденции в развитии мостостроения. Современное направление в строительстве мостов характеризуется повышением степени использования сборных конструкций и деталей заводского изготовления, внедрением индустриальных методов производства работ и механизации основных технологических процессов, дальнейшим развитием конструктивных систем мостов и увеличением их максимальных пролётов.
При сооружении мостов расширяется использование высокопрочных сталей и лёгких сплавов, применение сварки взамен клёпки; совершенствуются конструктивные формы пролётных строений за счёт применения жёстких листовых коробчатых конструкций. В железобетонном мостостроении всё большее значение приобретают применение тонкостенных конструкций из высокопрочных бетонов, унификация и типизация сборных элементов пролётных строений и опор, создание новых типов предварительно напряжённых конструкций, разработка типовых опалубок и монтажных агрегатов.
Архитектура мостов. Многие мосты являются выдающимися памятниками зодчества и инженерного искусства. В наиболее распространённых до 2-й половины 19 в. каменных мостах массивные устои и пролёты, созданные с затратами большого количества строительных материалов, зрительно воплощали представление об устойчивости, прочности и надёжности. В древнеримских мостах было достигнуто единство архитектуры и инженерного искусства: выразительная архитектоника почти лишённой декора, массивной многоарочной конструкции придаёт мостам характерное для древнеримских утилитарных построек выражение суровой мощи (мост Алькантара через ущелье р. Тахо в Испании, 98—106 н. э., строитель Гай Юлий Лацер). В конструкциях металлических мостов максимально используются физико-механические свойства материала (металл хорошо воспринимает растягивающие усилия). Благодаря этому качеству металлические мосты стали менее грузными по сравнению с каменными мостами и приобрели важную художественную особенность — ажурность силуэта (мост через р. Дору в г. Порту в Португалии, 1881—85, инженер А. Г. Эйфель). Рациональные по инженерному и архитектурному решению металлические мосты повлияли на стилистику архитектуры 20 в.
Большой пластической выразительностью обладают железобетонные мосты: динамичность и зрительная лёгкость форм нередко придают своеобразное изящество крупным сооружениям (мост через р. Арв в Швейцарии, 1936, инженер Р. Майяр). Значительные размеры, крупные формы и своеобразный силуэт мотса заметно влияют на архитектурный облик города (например, мосты в Ленинграде, Праге, Будапеште). Поэтому конструктивное и архитектурно-пространственное решение городских мостов должно быть найдено с учётом конкретных условий его расположения, окружающей природной и архитектурной среды. Особенно важной и сложной градостроительной задачей является поиск гармоничного сочетания силуэта, масштаба и конструктивного решения моста с давно сложившейся, нередко ценной в историко-художественном отношении застройкой старых городов. Примером удачного решения этих сложных проблем является мост Александра Невского через р. Неву в Ленинграде (1965, инженер А. С. Евдонин и др., архитектор Ю. И. Синица и др.): повторяя стелющийся над водой силуэт других невских мостов, он соразмерен масштабу реки и застройки её набережных.
По материалам: Большая советская энциклопедия
|
