Зачем нужны мосты. Для чего нужны мосты Зачем нужны мосты

Клаппер

Откроет наш список древняя форма, в которой большие плоские каменные плиты опираются на груды камней. Большинство из них были построены в средневековье, чтобы проложить путь через реку или другую преграду.

Прекрасный пример такого типа, это Постбридж, сооружённый над рекой Ист-Дарт в английском графстве Девон. Его плиты имеют длину более 4 м, а вес каждой плита весит более 8 тонн. Он был построен в XIII веке, чтобы позволить лошадям пересекать реку, доставляя олово в знаменитый город Тависток.

2

Ферменный

Вместо одной балки, которая должна выдерживать все силы, используется серия балок и ферм. Ферма — это треугольный каркас, который распределяет силы растяжения и сжатия по мосту.

Есть несколько способов построить мост с фермами, но все они преследуют одну и ту же цель: распределить силы растяжения и сжатия, чтобы конструкция не обрушилась. Ферма придаёт устойчивости всей конструкции, способной выдерживать большие внешние нагрузки на длинном пролёте.

3

Арочный

Их начали возводить ещё в далёкой древности, и они оставались популярными до тех пор, пока промышленная революция и материаловедение не позволили архитекторам создавать более совершенные и эффективные конструкции.

Нижняя сторона арочного моста выглядит иначе, чем у других типов. У всех изогнутая нижняя сторона, которая выглядит так, будто кто-то вырезал полукруг из нижней части. Часто такие конструкции можно встретить в пределах городов над небольшими речками, но и более массивные, над большими реками.

4

Лунный

Один из самых романтических типов. Полукруглая арка, отражаясь в воде, завершает круг на 360 градусов и напоминает полную луну. Эти сооружения возникли в азиатской культуре. Первоначально они были построены в Китае, а затем завезены в Японию.

В основном сделаны из камня, дерева и металла. Поскольку они крутые, у них есть то преимущество, что они не используют пространство из прилегающих полей. Это великолепный способ наладить пешеходное движение над конструкцией и движение лодок под ней.

5

Классификация мостов

Мосты классифицируются по следующим признакам:

По назначению: железнодорожные, автомобильные, метромосты, пешеходные, комбинированные, водные путепроводы, специальные мосты для пропуска трубопроводов и кабельных трасс;

По конструкции (рис. 2.3): вантовые балочные, подвесные, арочные, понтонные,

По материалам из которых они изготовлены: сталь, железобетон, бетон, природный камень, дерево (определяющим при этом является материал пролетного строения);

По статической схеме: разрезные, неразрезные, консольные;

Подвижный

Одни из самых технологически сложных мостов, которые перемещаются, чтобы пропустить лодки и баржи. Это может быть вертикально-подъёмный, подъёмный, поворотный или транспортный.

Они приводятся в действие электродвигателями, будь то гидравлические поршни, рабочие лебёдки или зубчатые передачи. В целом могут быть довольно длинными. Главный недостаток заключается в том, что дорожное движение должно быть остановлено, когда он открыт для прохода водного транспорта.

6

Подчёркнутый ленточный

Напряжённый ленточный мост, который ещё называют цепным, представляет собой натяжную конструкцию. Он имеет два или более подвесных троса, встроенных в деку. Эти тросы проходят по дуге цепной цепи между опорами и обеспечивают жёсткость.

Конструкция обычно изготавливается из бетона, армированного стальными натяжными тросами. Эти мосты очень эстетичны, экономичны, практически не требуют обслуживания. По мнению редакции ТопКафе, это одни из самых красивых мостов в мире.

7

Железобетонные мосты.

Железобетонные мосты при длине расчетного пролета до 4—5 м устраивают с плитными пролетными строениями, при длине свыше 5 м — с ребристыми пролетными строениями, при средней длине — арочного типа. Плитное пролетное строение представляет собой сплошную железобетонную плиту с боковыми консолями и бортами для удержания балластной призмы (рис. 34).

Рис. 34. Плитное железобетонное пролетное строение: 1 — изоляция; 2 — балластное корыто; 3 — плита Рис. 35. Ребристое пролетное строение: 1 — балки-ребра; 2 — диафрагмы; 3 — изоляция; 4 — борта балластного корыта

В ребристых пролетных строениях (рис. 35) основным несущим элементом являются продольные балки-ребра, соединенные одна с другой поперечными диафрагмами. В верхней части ребристое пролетное строение имеет консольное устройство для балластного слоя. Под балластным слоем укладывается изоляция. На некоторых железобетонных мостах балластное корыто отсутствует и деревянные подрельсовые поперечины укладываются непосредственно на железобетонные балки. Такая конструкция уменьшает массу пролетного строения и расход бетона.

• << Назад
• Вперёд >>

Из коробчатых балок

Photograph: Scott Davis, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Главные балки состоят из пустотелых коробчатых балок. Коробчатая балка изготавливается из конструкционной стали, предварительно напряжённого бетона или из железобетона и стали.

Коробка обычно бывает трапециевидной или прямоугольной в поперечном сечении. Это уменьшает толщину плиты, а следовательно, вес всей конструкции. В основном такие мосты используются для развязок автомобильных дорог и современных надземных сооружений легкорельсового транспорта.

8

Требования к мостам

Важно

К автомобильным мостам предъявляется ряд требований, ориентированных на безопасность применения транспортного средства.

В основным стоит отнести:

• Небольшой вес. Вся или часть конструкции моста не подразумевает применение рессор. Следовательно, снижение массы повышает уровень комфорта и плавность движения.
• Минимальные габариты по вертикали. Характеристика сказывается на размерах клиренса и, соответственно, проходимости транспортного средства. Дополнительно этот параметр влияет на уровень пола.
• Жесткость. Мост используется для фиксации колес. От правильности крепления зависит степень износа и управляемость автомобилем. Даже небольшие искривления балки в процессе эксплуатации могут привести к ухудшению характеристик и повреждению других механизмов.
• Прочность. Выполнение этого требования очень важно, ведь оно сказывается на безопасности эксплуатации транспортного средства.
• Учет компоновки авто. При изготовлении моста должны учитываться конструктивные особенности других элементов. Это значит, что механизм не должен мешать перемещению узлов по вертикали / горизонтали в границах несущей части.

Особые требования могут предъявляться и к определенным типам механизмов. К примеру, для ведущего моста автомобиля это передача крутящего момента к колесам и его увеличение, передача инерции кузова к колесам и т. д.

Сегментный

В отличие от традиционных методов строительства, которые строят конструкции в виде больших секций, сегментные строятся из небольших частей, называемых сегментами.

Они состоят из бетонных деталей, которые либо строятся в другом месте и доставляются на строительную площадку, либо полностью строятся на месте возведения. Хотя этот тип конструкции очень экономичен для длинных пролетов, он требует высокотехнологичных машин и особых мер безопасности во время строительства.

9

Устройство различных искусственных сооружений

Важно

При строительстве искусственных сооружений на автомобильных дорогах проводится большая работа по подготовке, выбору подходящего места и оптимальных материалов.

В задачу инженеров входит создание надежной конструкции, способной выполнять возложенные на нее функции и выдерживать разные виды воздействий в течение продолжительного времени. Ниже кратко рассмотрим особенности устройства разных сооружений.

Мосты

Конструктивно мосты автомобильных и других сорог состоят из опор и пролетных конструкций. Первые бывают береговыми и промежуточными. Вне зависимости от типа опоры берут на себя всю нагрузку от транспорта, дорожного покрытия, атмосферных осадков и т. д. Для лучшей фиксации опоры крепятся на фундамент, который опирается в грунт или специально созданное основание. В качестве материала для опор применятся бетон, камень, металл или железобетон.

Пролетные элементы состоят из несущих конструкций (балок), на которых размещается автомобильная дорога. Ключевые элементы соединяются между собой для обеспечения устойчивости и жесткости цельной конструкции. Наиболее распространенными считаются балочные мостовые системы. В них пролеты изготавливаются с применением балок.По конструкции мосты могут быть Т-образными, арочными, висячими и вантовыми.

При строительстве и ремонте мостов на автомобильных дорогах учитываются требования действующих ГОСТ и СНиПов. При необходимости предусматривается возможность возведения рядом других искусственных сооружений, что обязательно закладывается в проекте.

Путепроводы и виадуки

Путепровод — сооружение, которое возводится на другой автомобильной или железной дорогой. По устройству он проще моста, поэтому имеет другое название. Главным отличием является упрощенный тип опор, ведь при строительстве не учитывается ток воды, ход льда, риск размыва опорной части и т. д.

Путепровод на автомобильных дорогах представляет собой мост, который проложен над обычной ж/д или автомобильной дорогой, городскими улицами, пешеходными дорожками. Его устройство подразумевает применение наклонных / вертикальных диафрагм. Опорные стойки находятся над каждым ребром пролетного строения. Они упираются в поперечные диафрагмы, и тогда их количество может быть меньше.

Виадук — еще один вид моста, который применяется для преодоления разных препятствий. Как правило, такое искусственное сооружение необходимо для прокладки дороги через лощину, ущелье или овраг.

Строительство таких конструкций актуально при отсутствии возможности и дороговизне насыпи. При этом проектировщики ориентируются на глубину оврага. Конструктивно виадуки также состоят из опор разной длины и верхнего дорожного покрытия.

Тоннели

Последнее время развивается строительство не только мостов, но и туннелей автомобильных дорог, позволяющих пересекать сложные участки. В зависимости от назначения тоннель может использоваться для машин, велосипедистов, пешеходов, ж/д составов, кораблей и другого транспорта.

Тоннели строятся в местах, где нецелесообразно или невозможно обойтись мостами или другими искусственными сооружениями. Наиболее распространенный метод строительства — закрытый, когда дорожное полотно прокладывается внутри какого-то природного объекта.

При возведении может применяться горный способ прокладки с применением бурения и взрывных работ с последующим вывозом лишнего материала на поверхность. Второй вариант состоит в применении комбайнового метода. Его суть в применении специальной техники (комбайнов).

Существуют также открытые методы строительства. Как правило, применяется котлованный вариант, когда создается углубление нужной ширины с последующим укреплением боковых частей.

Также используется траншейный (чаще применяется для пешеходных конструкций) и щитовой. Вне зависимости от способа возведения тоннели всегда укрепляются путем создания основы и бетонной конструкции для защиты от осыпания.

Эстакады

К категории эстакад относятся колейные мосты, которые находятся выше уровня земли и имеют участки для съезда / заезда. Конструктивно они бывают стационарные и разборные. При изготовлении может использоваться:

• дерево;
• железобетон;
• металл.

Как правило, эстакады строятся для подъезда к пролету моста, а иногда для разделения магистрали от городской черты.

Сама конструкция находится над поверхностью земли, а вот основная опорная часть базируется в грунте. В качестве опор применяются ж/б колонны. Для их возведения в землю вдавливаются обсадные трубы, внутрь которых устанавливается металлическая арматура с последующей заливкой бетоном. Далее трубы извлекаются, а ж/б колонна остается внутри в качестве опоры. Группа таких конструкций и играет опорную функцию.

В дальнейшем на основание ставится ж/б опора, а после него делается пролет эстакады в виде арматурной решетки с дальнейшей заливкой бетона. Опора может быть металлической или бетонной. Последнее время все чаще применяется сталь. Параллельно земле монтируются ригели, обеспечивающие распределение нагрузки по поверхности.

При строительстве эстакад предъявляются особые требования. К примеру, угол наклона не должен быть больше 40, а высота пролета от пяти метров и более. Асфальт на поверхности должен обеспечивать качественное сцепление колес авто с дорогой, а по краям дороги устанавливаются ограждения.

Трубы

Водопропускные трубы также входят в категорию искусственных сооружений. При их укладке и изготовлении предъявляются особые требования к надежности из-за риска деформации. При этом устранение дефектов вызывает ряд трудностей и влечет за собой немалые расходы. В процессе создания и укладки учитывается регион эксплуатации.

Так, в условиях сурового климата требуется пучение грунта. Что касается материала, искусственные сооружения могут делаться из металла, бетона, камня и ж/б. Наиболее популярными являются ж/б трубы, которые собираются из нескольких частей длиной от 1 до 6 метров. С учетом типа насыпи они могут быть 1-но, 2-х или 3-очковыми, а по форме — в виде круга, прямоугольника или овала.

Для фиксации конструкции применяются специальные ж/б детали, отличающиеся высокой долговечностью, надежностью и стойкостью к коррозии. В некоторых случаях необходима укладка фундамента, но при использовании гофрированных труб можно обойтись без него.

Подпорные стены

Такие сооружения незаменимы для защиты от обрушений на берегах разных водоемов. Могут изготавливаться из разных материалов:

• камень;
• бетон;
• бутобетонная кладка;
• ж/б секции.

Для создания основания применяется щебень, песок и естественные грунты. Стена в нижней части может иметь Т-образную форму для лучшей фиксации.

В зависимости от конструкции под уровнем земли может прокладываться дренажная труба. Как вариант, может использоваться коробчатая система, подразумевающая сборку конструкции из нескольких секций. В качестве основного материала все чаще выступает сталь.

Виадук

Виадук состоит из ряда небольших пролётов между высокими башнями. Его цель — провести автомобильную или железную дорогу через долину или заболоченное место. Хотя они намного более рентабельны, чем мосты или туннели с большими пролётами, им обычно не хватает вертикального и горизонтального зазора для больших судов.

Те, что построены над водой, используют последовательные арки или острова. Обычно они соединяются с туннелями или другими типами мостов для пересечения судоходных вод в виде участков виадуков.

10

Функции редуктора моста

Одним из главных элементов переднего или заднего моста — редуктор, который берет на себя момент вращения от коленчатого вала двигателя, снижает его и передает дальше элементам трансмиссии. В частности, промежуточную функцию выполняет межосевой дифференциал, распределяющий момент на ведущие колеса в конкретном соотношении.

В зависимости от места установки выделяется передний и задний редуктор. Так, в машинах с передним приводом используется редуктор соответствующего моста, встроенный в КПП. В автомобилях с задним приводом этот элемент стоит сзади транспортного средства. В ТС с полным приводом используется 2-редукторная схема.

В частности, передний находится в коробке передач, а задний — на оси. Оба узла соединяются друг с другом с помощью кардана.

В зависимости от соединения зубцов шестеренок выделяется четыре типа редукторов:

• конический — пара шестеренок в виде конуса, расположенных под прямым углом, используются на переднеприводных и заднеприводных машинах;
• цилиндрический — имеет вид двух сцеплений, расположенных параллельно шестеренке, используется на переднеприводных авто;
• гипоидный — шестеренки в таких механизмах расположены под 45-градусным углом, используются на задне- и переднеприводных транспортных средствах;
• червячный — винт, установленный перпендикулярно ведомой шестеренке, используется только в рулевом узле.

Главным параметром редуктора является передаточное число, по которому можно судить об отношении угловых скоростей ведущего / ведомого валов. Устройства с высоким параметром ставятся на грузовики с высокой массой. Такие авто перемещаются с небольшой скоростью, но способны перевозить большие грузы. Аппараты с низким передаточным числом ставятся на авто с небольшим весом, что позволяет перемещаться с большей скоростью.

Передаточное число определяется по числу зацеплений ведущей и ведомой шестеренок. К примеру, параметр 5.1 говорит о том, что при одном обороте ведущая шестерня будет контактировать с ведомой 5,1 раз.

Важность моста автомобиля сложно переоценить, ведь этот агрегат связывает правое / левое колесо оси, принимает на себя основные усилия и через подвеску направляет их на несущую конструкцию. Главной особенностью узла является его гибкость и большое количество исполнений в зависимости от назначения, грузоподъемности и других особенностей транспорта.

Консольный

Построены с использованием консолей, структурных элементов, которые проходят горизонтально и поддерживаются только с одного конца. Для небольших пешеходных мостов консолью могут быть простые балки.

Консоли полезны для перекрытия водного пути, не разделяя его речными пирсами. В основном они используются для пешеходов, автомобилей и поездов. Самый длинный консольный мост в мире, это канадский Пон-де-Квебек, возведённый в 1917 году.

11

Подвесной

В подвесных мостах тросы, поддерживающие настил, подвешены вертикально (так называемые подвесы) к основному тросу. Этот основной трос закреплён на обоих концах, поскольку любая нагрузка, приложенная к конструкции, преобразуется в силу натяжения.

Для строительства подвесного моста требуется меньше материалов, и можно достичь более длинных пролётов по сравнению с другими мостовыми типами. Этот тип лучше всего выдерживает землетрясения.

12

Какими бывают мосты? Часть 1. Рекордные

Тут есть два выхода — или построенные мосты должны быть разводными, или их пролеты должны быть столь высокими, чтобы под ними свободно проходили речные суда. Вопрос «всего лишь» в том — из чего делать такой мост?

Изобретенные в Древнем Риме бетон или каменная кладка не давали возможности построить мост достаточной высоты. Поэтому арочные мосты из камня или бетона не давали судам того времени проплыть под таким мостом, пролет над водой был слишком низок.

Ponte de Tiberio в Римини Фото: ru.wikipedia.org

Но шло время и в конце концов нужные, достаточно прочные, материалы появились, давая возможность навигации судов под мостами.

Когда в XIX веке появилось много дешевого железа, архитекторы не сразу поняли, что это великолепный материал для построек и мостов, и небоскребов, и многих разных конструкций, которые без железа построить было невозможно. Кто из архитекторов был первым, кто это заметил?

Бюст Эйфеля у подножия Эйфелевой башни. Фото: ru.wikipedia.org

Гюстав Эйфель. Гений строительства XIX века. Человек, кардинально изменивший архитектуру постройки разнообразных гигантских сооружений, используя железо как основу силового каркаса.

Он закончил обучение в 1855 году и уже первые свои мосты проектировал, опираясь на использование новых материалов. Он строил разнообразные сооружения, мосты, вокзалы, дома по всему миру. В Африке, в Мапуту (Мозамбик) и в Луанде (Ангола), в Латинской Америке, в США и в России. Даже принимал участие в конструировании статуи Свободы, что стоит перед входом в гавань Нью-Йорка. Они спроектировал силовой каркас статуи.

В 1880−1884 гг. Эйфель построил виадук Гараби над рекой Тюйер, во Франции. Мост этот арочный, но его размеры поразили современников архитектора и восхищают даже в наше время. Общая длина моста достигла 564 метра, главная арка имела пролет длиной 180 метров, а высоту 60 метров. Мост пересекал долину на высоте более 130 метров. В 1965 году мост получил звание памятника истории.

Для того времени это было невероятно, по старой технологии с применением каменной кладки такое строение было бы сделать абсолютно невозможно, именно потому до внедрения новых технологий строительства мост здесь даже не проектировали.

Виадук Гараби. Фото: ru.wikipedia.org

До XIX века мосты конструктивно были только арочными, а применение при их конструировании сталей и железобетона дало возможность строить мосты балочные, подвесные или комбинированные.

В случае, когда мостом надо было соединить берега очень глубоких и широких рек или края глубоких каньонов или пропастей, стало возможно построить подвесные мосты.

Вообще-то, самые первые подвесные мосты, или мосты на цепях, через пропасти на Тибете начали строить в V−VI веке нашей эры еще китайцы. И в Европу эта технология проникла именно как «китайская», в XVIII веке мосты типа «chinoiserie» начали строить и в Европе. Англичанин Финлей даже получил патент на конструкцию цепных мостов.

Американец Джон Фидлей с начала XIX века положил начало строительству подвесных мостов в США. Утверждают, что в эпоху «до расчетов прочности», примерно вплоть до 1820-х годов, прежде чем строить мост, строили его модель в пропорции 1:3 и смотрели, устоит ли он, в том числе, и под нагрузкой.

В 1816 году был построен первый подвесной мост без применения цепей. Их заменил железный канат, сплетенный из проволоки. В дальнейшем, вплоть до нашего времени, подвесные мосты продолжают совершенствоваться. Вместо цепей стали применять канаты, вначале из железа, потом из стали, потом из специальных сортов сталей, специально разработанных для постройки мостов. Толщина стальных канатов постепенно росла. Появилась сначала методика расчетов прочности, потом методика расчетов усталости и коррозии металла. Мосты год от года становились все длиннее.

Бруклинский мост, построенный в 1883 году, прекрасен до сих пор. И не мешает навигации, поскольку дорожное полотно поднято над водой на 41 метр. Длина моста 1825 метров, а самый большой пролет имеет длину 486 метров.

Бруклинский мост Фото: ru.wikipedia.org

Бруклинский мост очень долго был рекордсменом по длине, но в наше время построено много подвесных мостов длиннее его.

С середины XX века стали строить вантовые мосты. Отличие подвесного моста на канатах от вантового в том, что в подвесном мосту между пилонами протянуты канаты, а к этим основным силовым канатам множеством канатов поменьше крепится дорожное полотно. А в вантовых мостах дорожное полотно крепится непосредственно к пилонам посредством толстых канатов — вантов.

Вот, например, вантовый мост Мэйко-Тюо, построенный в городе Нагоя, в Японии. Его длина 1170 метров, причем основной его пролет имеет длину 590 метров.

Мост Мэйко-Тюо Фото: ru.wikipedia.org

На фотографии видно: ванты крепятся одним концом к пилону, а другой их конец прикреплен непосредственно к дорожному полотну.

Постройка вантовых мостов началась в середине XX века. Сегодня самый длинный такой мост построен в России. Он перекинут через пролив Босфор Восточный во Владивостоке, главный его пролет имеет длину 1104 метра, дорожное полотно находится в 70 метрах над поверхностью воды, а общая его длина равна 3100 метрам.

В наше время построено 79 мостов с длиной пролета свыше 380 метров. И 36 из них — китайские. В Китае строятся новые, более длинные мосты.

Но считается, что сталь и железобетон, как материалы для постройки рекордных еще более длинных мостов, уже не годятся. Чтобы построить мосты с длиной пролета в 2,5−3 километра, надо еще более прочные материалы.

Пока прочности стальных канатов достаточно, чтобы держать дорожное полотно на высоте 50−100 метров от воды в мостовом пролете шириной километр. Но когда появятся новые материалы, новые мосты станут еще ажурнее, еще длиннее и дешевле в постройке.

Продолжение следует…

Теги: мосты, технологии строительства, Гюстав Эйфель, подвесные мосты

Вантовый

Вантовые мосты получили широкое распространение с XIX века. Они состоят из одной или нескольких колонн (или башен) с тросами, непосредственно поддерживающими настил. Колонны поглощают и справляются с усилиями сжатия.

В отличие от подвесных, у этого типа есть тросы, которые идут прямо от башни к палубе, образуя серию параллельных линий или веерообразный узор. В этом диапазоне вантовый мост остаётся экономичным и элегантным благодаря относительно небольшой глубине балки.

13

Металлические мосты.

Пролетное строение металлических мостов состоит из главных ферм (или балок), связей между фермами (балками), проезжей части, мостового полотна и опорных частей.

Рис. 29. Металлическое пролетное строение со сквозными фермами: 1 — подферменники; 2 — опорная поперечная балка; 3 — опорный раскос; 4 —поперечная балка; 5 — верхняя распорка; 6 — верхние связи; 7 — верхний пояс; 8 — узел; 9 — мостовое полотно; 10 — нижний пояс; 11 — продольные балки; 12 — нижние связи; 13 — опорные части

Рис. 30. Опорные части: а — неподвижная с шарниром; б — подвижная катковая; в — подвижная со срезанными катками; г — подвижная секторная; д — тангенциальная В малых металлических мостах применяют пролетные строения с клепаными сплошными и сварными балками, а в мостах с большими пролетами — ферменного типа (рис. 29). В пролетных строениях с ездой поверху мостовые брусья укладывают на верхние пояса балок. В пролетных строениях с ездой понизу мостовые брусья укладывают по балкам проезжей части, прикрепляемым к основным балкам, называемым главными балками, посредством поперечных балок проезжей части. Пролетное строение опирается на опоры посредством специальных опорных частей (рис. 30). Под одним концом пролетного строения укладывают неподвижные опорные части, под другим — подвижные; неподвижные опорные части удерживают пролетное строение от угона, подвижные обеспечивают свободу перемещения фермам или балкам при прогибах их под подвижным составом, а также при изменении их по длине под влиянием температуры. Устои бывают разных типов (рис. 31). Углубление в верхней части устоя для установки пролетного строения называется шкафной частью. Стенка устоя, которая ограничивает шкафную часть, называется шкафной стенкой. Снизу шкафная часть ограничивается подферменной площадкой, на которой укладывают подферменные гранитные камни или железобетонные подферменники. Для отвода воды с подферменной площадки устраивают уклон к ее краям. Камни, уложенные сверху по краям устоя и поддерживающие балластный слой, называются кордонными камнями. Деревянные брусья, лежащие на кладке шкафной стенки устоя, называются мауэрлатными брусьями. В промежуточных опорах (быках), как и в устоях, различают фундамент, тело опоры, подферменную площадку со сливом и подферменники (рис. 32).

Рис. 31. Типы устоев мостов:

а — с обратными стенками; б — массивный; в — таврового типа; г — с проемом; д — обсыпной; е — раздельный; 1 — шкафная стенка; 2 — подферменная площадка; 3 — подферменник; 4 — передняя стенка устоя; 5 — обратная стенка устоя; 6 — фундамент

Рис. 32. Промежуточные опоры моста: а — бык с водорезом; б — бык с ледорезом; 1 — фундамент; 2 — подферменники; 3 — подферменная площадка; 4 — кладка быка; 5 — ледорез; 6 — водорез

Рис. 33. Конструктивные части каменных и бетонных мостов: 1 — свод; 2 — щековые стены; 3 — заполнение пазух; 4 — пяты свода; 5 — изоляция; 6 — замок свода; 7 — деформационный шов; 8 — боковая стенка устоя; 9 — бетонный ростверк; 10 — сваи

Быкам, расположенным на сухом месте, в плане придают прямоугольную форму; русловым быкам придают обтекаемые формы полуциркульного, треугольного или заостренного очертания. На реках с ледоходом в зависимости от толщины льда и скорости течения воды быки устраивают с ледорезами, режущие ребра которых располагаются к горизонту с наклоном для разлома надвигающегося на них льда.

Каменные и бетонные мосты сооружают исключительно арочными (рис. 33). Они состоят из свода (арки), опор, надсводного заполнения, щековых стенок, изоляции и пути. Аркой или сводом называют часть моста, которая воспринимает всю нагрузку и передает ее опорам. Часть арки, которой она опирается на опору, называется пятой свода (арки), а середина арки называется ключом или замком свода. Щековые стенки опираются на свод и служат в качестве балластного корыта, нижнюю часть которого составляет забутка, т. е. заполнение из тощего бетона или безрастворной кладки. Поверхность забутки планируют с продольными и поперечными уклонами не менее 0,03 к пониженным местам, в которых устанавливают водоспускные трубки, прикрытые со стороны балласта защитными колпаками. Вся поверхность забутки покрывается изоляцией, которая в местах водоспускных трубок заправляется под них.

Балочный

При возведении в них используются стальные или бетонные балки. Балка — это основная горизонтальная опора, которая поддерживает меньшие балки на настиле. Балочные мосты прошли долгий путь от их ограниченного применения с короткими пролётами до рентабельной функциональной формы, став одним из наиболее широко используемых типов мостов. Сейчас в таких типах используются современные, более прочные материалы.

14

Типы мостов

Мосты относятся к одним из древнейших видов инженерных конструкций. В общем случае, мостом называют любое сооружение, обеспечивающее проезд (или проход) через определенное препятствие. Чаще всего, мосты ассоциируются с преодолением водных преград (рек, озер, проливов), но, нередко, они прокладываются через овраги, болота или даже над другими дорогами. В настоящий момент, существует довольно много типов подобных сооружений. Классификация мостов может осуществляться по различным критериям. Среди наиболее распространенных отметим:

• назначение;
• используемый материал;
• длина;
• конструкционная схема пролетов;
• принцип работы;
• срок службы.

Эстакада

Крестовина состоит из нескольких коротких пролётов, поддерживаемых близкорасположенными рамами. Козел, который используется в качестве опоры моста, представляет собой жёсткий каркас из дерева или железа.

Железные и деревянные эстакады широко использовались во всём мире в XIX столетии. Хотя эти мосты в значительной степени устарели, они по-прежнему неоценимы для инфраструктурных транспортных систем. Например, стальные или деревянные эстакады часто сооружают в местах, где засыпанный мост может блокировать потенциальные паводковые воды.

15

Виды конструкций современных мостов

Принимая во внимание конструктивное решение, мосты можно разделить на несколько групп:

• балочные;
• арочные;
• консольные;
• вантовые;
• висячие (подвесные).

Балочные мосты

Балочный мост имеет простую конструкцию. Он появился самым первым, когда люди начали перекидывать бревна через водные преграды, чтобы иметь возможность добраться до другого берега. Балочный мост — горизонтальное строение. С двух сторон он стоит на опорах. Его основными элементами являются балки и фермы, которые передают нагрузку на опоры основания моста. Балки и фермы составляют часть конструкции, которую называют пролетом. Пролеты бывают:

• разрезными;
• консольными;
• неразрезными.

Современные балочные мосты строят из железобетона, стали, но встречаются и деревянные конструкции, которые тоже отличаются надежностью.

Арочные мосты

Основа конструкции арочного моста — арка (свод), которая может быть выполнена из стали, железобетона, отдельных железобетонных блоков. Арочная конструкция может состоять из одного пролета и тогда основная нагрузка приходится на крайние опоры. Если мост состоит из нескольких соединенных конструкций, нагрузка распределяется на все промежуточные и крайние опоры.

Висячие мосты

Основная несущая конструкция висячих мостов выполнена из гибких элементов, к которым можно отнести канаты, цепи. Она работает на растяжение, а проезжая часть подвешена. Висячие мосты называют подвесными, но в строительной терминологии этот термин не используется.

Данный тип конструкций используется в тех случаях, когда длина моста велика, но нет возможности установить промежуточные опоры. Ярким примером подобных мест служат судоходные каналы. В строительстве современных висячих мостов применяют дополнительные балки, чтобы уменьшить нагрузку на дорожное полотно. В качестве подвесных опор используют высокопрочные стальные канаты. Висячие мосты имеют немало достоинств, к числу которых относят возможность постройки высоко над водой и относительную легкость. Они могут изгибаться под воздействием сильного ветра или землетрясений без ущерба для конструкции. Мосты других типов нужно строить более тяжелыми и массивными. В некоторых ситуациях недостаточная жесткость, наоборот, является недостатком. Висячие мосты могут прогибаться при неравномерном распределении нагрузки, поэтому железнодорожные строения редко возводят по такому принципу.

Вантовые мосты

Вантовые мосты являются разновидностью висячих. В данном случае несколько пилонов соединяются с дорожным полотном при помощи стальных тросов (вантов). У таких мостов тросы соединяются непосредственно с пилонами и в этом заключается их отличие от подвесных конструкций. Основным преимуществом вантовых мостов считается меньшая подвижность дорожного полотна. Их можно строить и с целью перемещения железнодорожного транспорта.

Консольные мосты

Консольные мосты — сооружения, у которых пролетные строения свешиваются за пределы опор. Они применяются при большой длине и ширине пролетов. В настоящее время их почти не строят. Консольные мосты смотрятся эффектно, но пи этом сложны в изготовлении и имеют другие недостатки. Их устойчивость зависит от устойчивости базового пролета. Если он повреждается, постепенно может обрушиться вся конструкция.

Рамные мосты

В рамных системах пролетные опоры и строение составляют единую конструк­цию. Рамы значительно уменьшают изгибающий момент. Рамные мосты не имеют значительных преимуществ перед балочными, но при этом их возведение требует больших затрат финансовых и трудовых. Именно поэтому строят их редко. Их применение оправдано при возведении мостов, предназначенных для пересечения глубоких ущелий. Наклонные стойки в данном случае позволяют перекрыть длинные проемы.

Некоторые современные мосты имеют сложную конструкцию и их можно отнести сразу к нескольким категориям. При выборе размеров моста, его конструктивных особенностей, технологии изготовления и материала нужно учитывать назначение. От того, насколько обдуманным и правильным окажется это решение, зависит не только долговечность и прочность строения, но и безопасность людей.

Вантовый с консольным лонжероном

Современная разновидность вантового моста. В такой конструкции распределение сил не зависит исключительно от консольного действия лонжерона (опорной башни). Распределение веса в лонжероне и угол между лонжероном и мостом играют важную роль в снижении опрокидывающих сил, приложенных к лонжерону основания.

Иногда лонжерон поднят до угла, при котором он уравновешивается структурным хвостовым оперением. Многие конструкции имеют изогнутый назад лонжерон, который выдерживает вес палубы.

Вантовый с боковым лонжероном

Довольно необычный мост, в котором кабельная опора не перекрывает проезжую часть. Вместо этого он консольный с одной стороны. Кабельные трассы обычно выровнены по средней линии всего сооружения. Силы передаются через тросовые опоры, затем через опоры сжатия и далее в фундамент.

Такие необычные инженерные сооружения подходят для регионов, где дорога идёт вверх по течению, пересекает ручей и поворачивает обратно на другой стороне в направлении вниз. Построив часть поворота на конструкции, можно сделать поворот плавным, что позволит транспортным средствам двигаться быстрее.

17

Назначение мостов

Мост автомобиля — комплекс узлов, предназначенных для удерживания рамы и кузовной части, а также передачи момента на колеса, а далее на рамную часть транспортного средства. По сути, это металлические балки с дополнительными механизмами или без них. Мосты принимают на себя:

• Усилия, которые возникают между двигателем и системой: поперечные, продольные, вертикальные.
• Моменты, появляющиеся при контакте колес с дорожным покрытием. Далее они передаются к подвеске машины.

Главное отличие моста состоит в наличии балки, которая связывает колеса на одной оси. Число таких узлов на одном транспортном средстве может быть от одного и более.

Но есть машины, в которых вообще отсутствует мост, когда колеса связываются друг с другом и ходовой частью с помощью элементов, не формирующих самостоятельную конструкцию. В таких обстоятельствах речь идет только о подвеске.

Спиральный

Фото: Jakob Montrasio from Saarbrücken, Germany, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Такой вид конструкции пересекает собственную дорогу и полезен на крутых склонах. Конструкция поднимается по устойчивой кривой до тех пор, пока не закроет петлю, проходя над собой по мере увеличения высоты, позволяя транспортным средствам набирать высоту на относительно коротком горизонтальном расстоянии.

Это лучшая альтернатива зигзагообразным дорогам, позволяющая избежать остановки транспортных средств и изменения направления движения при подъёме или спуске. Такой же дизайн характерен для многих многоэтажных автостоянок.

Мосты широко представлены в фольклоре разных народов мира. К примеру, в русских сказках встречается Калинов мост, переброшенный через реку Смородину. Считается, что он соединяет мир живых и мёртвых. В скандинавских сагах существует таинственный биврёст — «дрожащий мост», который соединяет небесный город Астрад с другими территориями и мирами. Редакция TopCafe просит вас добавить в комментариях к статье какие ещё виды мостов вы бы хотели здесь увидеть.