Построить деревянные мосты для переправы через реку. Конструкции и виды мостов

Мосты - неотъемлемый атрибут почти каждой реки, они помогают преодолевать препятствия, благодаря им расстояния становятся меньше, и добираться из пункта "А" в пункт "Б" оказывается комфортнее и быстрее. С появлением новых материалов и технологий сложные конструкции переправ становятся реальностью.

Что такое мост

Мосты - это продолжение дороги через препятствие. Чаще всего они прокладываются через водную преграду, но также могут соединять края оврага или канала. В связи с развитием транспортной инфраструктуры, в мегаполисах строятся мосты для передвижения над дорогами, образуя крупные развязки. Основными деталями их конструкции являются пролеты и опоры.

Классификация конструкций мостов

Виды мостов можно квалифицировать по нескольким критериям:

• по основному назначению использования;
• конструктивному решению;
• строительным материалам;
• в зависимости от длины;
• по сроку эксплуатации;
• в зависимости от принципа работы.

С тех пор как человек перекинул дерево с одного берега реки, чтобы добраться на другой, прошло немало времени и приложено много усилий в строительстве инженерных сооружений. В результате появились разные виды конструкций мостов. Рассмотрим их подробнее.

Балочные

Материалами для их строительства являются сталь, ее сплавы, железобетон, а первым материалом было дерево. Основными элементами несущих конструкций у этого типа являются балки, фермы, которые передают нагрузку на опоры основания моста.

Балки и фермы составляют часть отдельной конструкции, носящей название "пролет". Пролеты бывают разрезными, консольными и неразрезными, в зависимости от схемы соединения с опорами. Первые из них имеют по две опоры с каждого края, неразрезные могут иметь большее количество опор, в зависимости от необходимости, а у консольного моста пролеты выходят за опорные точки, где соединяются с последующими пролетами.

Арочные

Для их изготовления используются сталь, чугун, железобетонное литье или блоки. Первыми же материалами для строительства этого типа мостов были камни, булыжники или составленные из них монолитные блоки.

Основой конструкции является арка (свод). Соединение нескольких арок автомобильным или железнодорожным полотном является арочным мостом. Полотно дороги может иметь два расположения: над конструкцией или под ней.

Одной из разновидностей является гибрид - арочно-консольный мост, где две полуарки соединяются в верхней части и напоминают букву «Т». Арочная конструкция может состоять из одного пролета, и тогда основная нагрузка приходится на крайние опоры. Если мост состоит из нескольких соединенных конструкций, тогда нагрузка распределяется на все промежуточные и крайние опоры.

Подвесные мосты

Основные материалы для строительства в этом случае - сталь, железобетон. Конструкции возводят в местах, где невозможно установить промежуточные опоры. Несущим элементом являются пилоны, соединенные тросами. Чтобы удержать мост в стабильном состоянии, пилоны монтируют на противоположных берегах, между ними протягивают тросовое соединение до земли, где оно надежно закрепляется. К протянутым горизонтальным тросам крепят вертикальные, также присоединяя цепи которые будут поддерживать полотно моста. Жесткость полотну придают балки и фермы.

Вантовые мосты

Строительные материалы - сталь, железобетон. Как и у подвесных аналогов, их конструкция предполагает пилоны и тросы. Различие состоит в том, что вантовое соединение является единственным, которое связывает конструкцию всего моста, т.е тросы крепятся не к горизонтально натянутым носителям, а непосредственно к конечным опорам, отчего конструкция приобретает большую жесткость.

Понтонные

«Плавучие» переправы не имеют жесткого каркаса и связи с берегом. Их конструкция собирается из отдельных секций с подвижным соединением. Разновидностью этого вида мостов являются наплывные переправы. Чаще всего они являются временными сооружениями, которые используют до момента установления льда на водных преградах. Они опасны в период сильного волнения на воде, затрудняют судоходство, а передвижение по ним имеет ограничения для многотонных грузовых машин.

Металлические мосты

Большая часть современных мостов предполагает использование металла в несущих частях конструкций. Довольно долгое время металлический мост считался самым прочным видом сооружения. На сегодняшний день этот материал является важной, но не единственной составляющей мостовых соединений.

Виды металлических мостов:

• Арочные конструкции.
• Виадуки с пролетами.
• Висячие, вантовые.
• Эстакады с опорами из железобетона, где пролеты смонтированы из металлических соединений.

Конструкции из металла обладают преимуществами, состоящими в простоте сбора, поэтому почти все виды железнодорожный мостов возводятся из этого материала. Металлические части изготавливаются промышленным способом на заводе, при этом размер может регулироваться. В зависимости от грузоподъемности механизмов, с помощью которых будет производиться монтаж, формируются заводские заготовки будущего цельного соединения.

Сварить конструкцию из частей можно непосредственно на месте окончательного монтажа. И если раньше приходилось проводить соединение множества частей одного пролета, то сейчас кран с грузоподъемностью 3600 т, вполне может перенести и водрузить на опоры цельнометаллический пролет.

Преимущества металлоконструкций

В качестве материала для строительства мостов редко используется железо из-за его плохой устойчивости к коррозии. Востребованным материалом стала высокопрочная сталь и ее соединения. Ее прекрасные эксплуатационные качества можно оценить на таких проектах, как вантовые виды мостов, с огромными пролетами. Примером может служить Московский мост через Днепр в Киеве или Обуховский мост в Санкт-Петербурге.

Питерские легенды

В Петербурге в обилии представлены различные виды мостов, есть и старинные, ставшие символами ушедшей эпохи, но их назначение не изменилось, хотя и обросло флером историй и романтики. Так, Поцелуев мост через притягивает туристов своим названием, но произошло оно от фамилии купца Поцелуева, чей питейный дом «Поцелуй» располагался рядом с переправой, и к романтическим порывам, название не имеет отношения.

Интересными легендами оброс Литейный мост, причем драматургический сюжет возник сразу при его закладке. Считается, что одним из закладных камней опор стал жертвенный камень Атакан. Теперь он нагоняет тоску на прохожих и провоцирует самоубийства. Чтобы задобрить "кровавый" валун, некоторые горожане бросают с моста в Неву монетки и льют красное вино. Также многие утверждают, что на Литейном можно встретить призрак Ленина.

Пять самых длинных мостов России

Пока не построен мост через Керченский пролив, пятерка масштабных переправ выглядит так:

• во Владивостоке. Длина сооружения составляет 3100 м, открытие состоялось в 2012 г. Впервые о его необходимости задумались в 1939 г., но осуществили на современном этапе.
• Мост в Хабаровске. Его длина составляет 3891 м. Он имеет два яруса. По нижнему открыто железнодорожное движение, а по верхнему - автомобильное. Его изображение украшает пятитысячную купюру.
• Мост на реке Юрибей. Он расположен за Полярным кругом в Ямало-Ненецком автономном округе. Длина конструкции - 2893 м.
• Мост через Амурский залив имеет протяженность 5331 м. Был открыт в 2012 г. Он интересен системой освещения, помогающей экономить до 50% электроэнергии.
• через Волгу в Ульяновске. Его длина - 5825 м. Строительство велось на протяжении 23 лет.

В 490 г. до н. э. в Марафоне, находившемся неподалеку от древнегреческой столицы Афины, произошла знаменитая битва. После продолжительных войн грекам удалось наконец одержать победу над персами, войско которых возглавлял царь Дарий из династии Ахеменидов.

По мосту, положенному на заякоренные корабли, составленные борт к борту, войско персидского царя Дария пересекло Босфор

На это время приходится первое в истории упоминание о примечательном техническом достижении. В 493 г. до н. э. персидский царь Дарий совершил поход против скифов, переправив свою армию через Босфор в самом узком месте пролива, где ширина была 700 м. Сделал он это по первому наплавному мосту: деревянный настил был положен на заякоренные корабли, скрепленные борт к борту. Меньше повезло персидскому царю Ксерксу, который 13 лет спустя вознамерился переправиться таким же способом через другой пролив - Геллеспонт (ныне Дарданеллы). Налетевший внезапно ураган разметал корабли и разрушил почти готовый мост. Разгневанный Ксеркс приказал обезглавить строителей и наказать море - высечь его! Был построен второй мост из 700 кораблей, связанных канатами и поставленных на тяжелые якоря. Проезжая часть была из брусьев, покрытых утрамбованной землей, и с барьером по бокам, чтобы пугливые лошади не свалились в воду. Предполагают, что по этому мосту переправилось огромное войско - 700 000 конных и пеших воинов, но, несмотря на это, Ксеркс все же потерпел поражение в сражении с греками. Многие военачальники использовали мосты, укрепленные на кораблях или понтонах - простых плавающих ящиках, чтобы быстро переправить большое войско через водную преграду. Карфагенский полководец Ганнибал пересек таким образом Рону, Александр Македонский - азиатскую реку Оксу, а римский император Калигула приказал навести понтонный мост в Неаполитанском заливе, только чтобы похвастать, что он-де «проскакал на коне по морю».

Наплавные, или понтонные, мосты строили и для мирных целей, если не хватает средств для возведения постоянной прочной переправы. Так в начале прошлого века возникли мосты через Рейн возле Карлсруэ, Шпейера и Кёльна, использовавшиеся даже для железнодорожным транспорта. Однако такие мосты пригодилось регулярно разводить, чтобы пропускать идущие по реке суда, они так страдали от сильных паводков и ледоходов и в конце концов были замене постоянными мостами.

Пожалуй, самым знаменитым мостом, сооруженным для военных целей, был, деревянный мост, построенный по приказу Юлия Цезаря в 55 г. до н. э. через Рейн. Благодаря подробному описанию его книге «Галльская война» мы можем составить себе точное представление о этом техническом шедевре. Где именно на Рейне был построен этот мост, велись долгие споры. Наиболее вероятным считают место на 11 км ниже Бонна. Глубина реки здесь достигает 6 м, а ширина около 400 м.

Мост Юлия Цезаря через Рейн. Вверху - строительство проезжей части. Внизу - устойчивая конструкция моста с проезжей частью показана в разрезе.

Этот технический шедевр - 400-метровый деревянный мост через Рейн - римские легионеры построили по приказу Цезаря в 55 г. до н. э. всего за десять дней

Заостренные снизу бревна соединялись попарно, с помощью специальной ворота - опускались в реку и в вколачивались бабой (молот, применяемый в строительстве) немного наискось, с уклоном в сторону течения реки. Сверху соединялись поперечной балкой, и креплением. Сооружение получалось весьма прочным, чем сильней был напор воды, тем крепче все его части, то есть опоры и балки оказывались «сбиты» друг с другом. Для большей прочности перед каждой опорой вбивались еще с уклоном по течению особые сваи, которые наподобие волнорезов разбивали напор воды. А выше по течению забивались сваи, защищающие мост от всего, что сносило водой по течению реки. Римские легионеры возвели мост всего за 10 дней. Это позволило Цезарю выступить в поход против германских племен, живших на правом берегу Рейна, который продлился очень недолго. Возвратившись через 18 дней, Цезарь приказал снести этот мост. Подобным образом он форсировал Рейн спустя еще несколько лет.

Древний Рим был империей дорог. Только благодаря хорошему сообщению такая обширная территория могла управляться из центра. Дороги позволяли войскам оперативно оказываться в любом нужном месте, чиновникам и купцам - быстро и удобно добираться до любой провинции. Важной частью этой дорожной сети общей протяженностью почти 300 000 км были мосты. Римляне строили их так основательно, что и сегодня, по прошествии двух тысячелетий, около 300 из них продолжают существовать и ими до сих пор пользуются! Возведенный 2100 лет назад севернее Рима Мильвийский мост выдерживал во время второй мировой войны даже тяжесть танков!

Благодаря архитектору Витрувию, современнику Юлия Цезаря и Августа, оставившему потомкам 10-томный труд «Об архитектуре», мы довольно много знаем о тогдашней строительной технике. Важнейшей предпосылкой было точное планирование строительства еще до начала работ, включавшее и обмеры местности. Величина, форма и количество клинчатых камней, необходимых для возведения моста, также вычислялись заранее и сообщались работающим в каменоломнях. На каждый камень наносилась маркировка, делалась метка, указывающая точное место его установки в будущем сооружении. Помимо строгих строительных планов, успеху работ способствовали хорошие измерительные приборы и единая система мер. Правда, римские строители не умели заранее рассчитать нагрузку строения, точный расчет здесь заменяли опытом и большим запасом прочности. Тяжелые камни приходилось доставлять на строительную площадку за многие километры, где с помощью деревянных лебедок, оснащенных полиспастами - специальным устройством из блоков, их поднимали на высоту до 50 м и устанавливали на нужное место. Несколько лет назад инженеры построили такую римскую лебедку по древним описаниям и изображениям, чтобы проверить ее грузоподъемность, и поразились: лебедка могла поднимать до 7 т! Причем она приводилась в движение только рабами, ходившими по кругу и вращавшими ступенчатое колесо.

Особым достижением римских строителей мостов был способ крепления опор на дне реки. Если не было возможности при помощи плотины временно изменить русло реки, на нужном месте насыпали искусственный остров. Главным вспомогательным средством для этого были сколоченные из досок, по возможности водонепроницаемые цилиндры, или ряжи, которые опускали на самое дно. Обычно два таких цилиндра вставляли один в другой и пространство между ними плотно заполняли глиной, которая не пропускает воду. Тогда из внутреннего цилиндра уже было легко выкачать воду (частично с помощью черпалки, приводившейся в движение самим течением).

Затем в зыбкое песчаное дно бабой забивали заостренные снизу дубовые бревна длиной в несколько метров и толщиной до 40 см и скрепляли их прочными деревянными брусьями. Вся эта конструкция и образовывала фундамент опоры.

Скальное же дно просто расчищалось, и на него при помощи водостойкого бетона укладывали тесаные камни. Он приготовлялся из смеси обожженной извести и вулканического пепла, добывавшегося неподалеку от Везувия. Такой строительный раствор затвердевал даже под водой и позволял так закреплять опоры моста, что они длительное время могли противостоять напору воды. Затем плотники строили для каждого запланированного арочного свода прочные деревянные кружала. Они устанавливались на широких каменных выступах опор, их и сегодня еще можно видеть на некоторых римских мостах. Кружала держали на себе клинчатые камни до тех пор, пока свод арки не был полностью выложен и мог уже держаться самостоятельно; после этого кружала разбирали.

Однако самые протяженные мосты римляне строили не для езды по ним, а для подачи воды городам. Мосты, по которым поступала вода, назывались акведуками (в переводе с латыни «акведук» значит водопровод). Наиболее сильное впечатление производит акведук Пон-дю-Гар неподалеку от французского города Нима (римского Немауса). Этот акведук был частью 50-километрового водопровода, который, начиная с 19 г. до н. э., ежедневно снабжал Немаус 30 000 м 3 чистой родниковой воды. Перепад высоты в начале и конце акведука всего 17 м. Поэтому строители должны были точно рассчитать наклон акведука, обращая особое внимание на то, чтобы вода текла по нему равномерно, нигде не застаиваясь. Это и потребовало вознести акведук у Немауса на высоту 49 м для переброски его через глубокую долину реки Гардон, ширина которой достигала 270 м.

Акведук Пон-дю-Гар снабжал водой римский город Немаус (современный Ним) на юге Франции

Традиционный арочный мост не может «осилить» такую высоту. Однако римляне нашли простое решение: они соорудили один над другим три ряда арочных мостов - аркад. В нижнем ряду 6 арок разной высоты (самая высокая 22 м) и разных пролетов: 24,5 м, 19,5 м и 15,5 м. Нижний ряд держит на себе средний ряд высотой 19,5 м, в нем 11 арок тех же пролетов, что в нижнем, и уже на нем расположен верхний ряд высотой 7 м; в нем 35 одинаковых арок, каждая пролетом около 4,5 м. На последних и уложен водопровод. Только для арок было использовано более 4300 точно вытесанных клинчатых камней; самые тяжелые из них весят до 6 т.

В V в. Римская империя рухнула, и в хаосе переселения народов прекратилась внешняя торговля, строительство дорог и мостов. Римское строительное искусство - а с ним и использование водостойкого бетона - со временем было утрачено.

Многие из римских мостов разрушались и гибли во время войн. Когда император Карл Великий попытался около 800 г. возродить сеть римских дорог, путешественникам приходилось довольствоваться главным образом бродами, паромами и считанными понтонными мостами. Время было тревожное, а народ беден. Средств на крупные сооружения не хватало, и строительство мостов замерло почти на целых восемь столетий.

Карлов мост в Праге через р. Влтаву. Он был возведен в 1357 г., после как первый каменный мост, построенный еще в 1172 г., обрушился

В XII в. наступили новые времена. Стала развиваться торговля, росли города. Начались перемены в сельском хозяйстве: крестьяне пахали землю большими колесными плугами, вводилось трехполье, лошадь стали использовать в качестве тяглового скота. Все эти усовершенствования повышали урожай, и крестьяне могли теперь кормить растущее население городов.

Богатство городов проявлялось в сооружениях, требующих больших затрат. Во славу Господа возводились величественные кафедральные соборы, колокольни которых возвышались над всеми городскими крышами. Для проезда купеческих фур и караванов с товарами вновь возникла надобность в прочных каменных мостах: в 1146 г. строят мост в Вюрцбурге через Майн и в Регенсбурге через Дунай, в 1172 г. - в Праге через Влтаву, в 1188 г. - в Авиньоне через Рону, в 1209 г. - в Лондоне через Темзу, в 1260 г. - в Дрездене через Эльбу. Подобно тому как автомобилисты за пользование автострадами должны в некоторых странах платить дорожный налог, в ту пору с каждого, переезжающего мост, взимали «мостовой сбор», существенно пополнявший городскую казну, истощившуюся из-за дорогостоящего строительства мостов. При этом такое строительство считалось делом богоугодным, - тот, кто пожертвовал на него деньги, получал от епископа или даже от самого папы Римского индульгенцию, сулившую отпущение грехов.

Мост через Эльбу в Дрездене, построенный в 1260 г. (раскрашенная фотография 1900 г.)

Самый большой из сохранившихся в Германии до наших дней мостов из тех средневековых времен - это 300-метровый Каменный мост в Регенсбурге, или Штайнерн Прукн - сохранилось его старинное название. Этот мост соединил берега Дуная. Строительство было начато в 1135 г., когда уровень воды в реке был чрезвычайно низок, и завершилось лишь через 11 лет. На этом месте раньше был наплавной мост, построенный за три столетия до этого Карлом Великим, но уже не удовлетворявший потребностей развивающейся торговли. Регенсбург был тогда процветающим торговым центром, выросшим на перекрестке старых торговых путей из Кельна через Вену в Константинополь и из Киева и Бреславля (Вроцлава) через Аугсбург в Венецию.

Мост Штайнерн Прукн в Регенсбурге считается самым большим и старым каменным мостом средневековья

Понадобилось вывести 16 арок, чтобы соединить берега реки. Секрет изготовления водоупорного бетона был забыт, поэтому опоры установили с помощью больших искусственных каменных островов. Надо сказать, что эти острова сузили русло Дуная, в результате чего увеличилась скорость его течения и затруднилось судоходство.

Однако местные жители были людьми практичными: для прохода судов они построили небольшой обводной канал, а искусственно созданный усиленный напор воды использовали для вращения колес водяных мельниц, установленных между несколькими арками моста. Мост укрепил положение Регенсбурга как торгового центра. Благодаря удобной переправе через Дунай сюда потянулось больше купцов, чем когда-либо прежде. С трех высоких сторожевых башен и нескольких караульных вышек наблюдали за тем, чтобы мостом не мог воспользоваться враг. Сам мост был провозглашен «священным убежищем». Если кто-то затевал на нем ссору, палач в наказание мог отсечь виновному руку. На других мостах прямо под открытым небом заседали суды: если выносился смертный приговор, то преступника, закованного в кандалы, просто бросали в воду.

В средневековых городах было очень тесно, кольцо городских стен не позволяло им разрастаться. Поэтому жители охотно использовали дополнительную площадь на мостах для строительства жилых домов и лавок. Знаменитый Лондонский мост через Темзу, возведенный в 1209 г., уже к XIV в. представлял собой своеобразный городской квартал с пятиэтажными домами. В Париже на Мосту менял обосновались банкиры, менявшие деньги. Сегодня в Европе осталось лишь несколько застроенных мостов. Это мост Понте-Веккио во Флоренции с ювелирными магазинами. В Германии особенно известен Мост лавочников (Крэмербрюкке) в Эрфурте, построенный в 1325 г. через р. Геру. На нем по обеим сторонам плотно стоят 34 искусно реставрированных двух- и трехэтажных фахверковых (немецкое слово «фахверк» означает старинный тип конструкции дома, когда сперва ставился каркас из бревен, а потом промежутки между ними в стенах закладывались кирпичом, так что бревна оставались видны снаружи) дома, можно даже и не заметить, что находишься на мосту.

На Мосту лавочников (Крэмербрюкке) в Эрфурте через р. Геру, плотно прилегая друг к другу, стоят фахверковые дома. Такие застроенные мосты раньше не были редкостью

Понте-Веккио - мост через р. Арно во Флоренции - с его магазинчиками ювелирных изделий и украшений привлекает туристов со всего света

Средневековые мастера, следуя римским образцам, использовали полуциркульные арки, то есть в пол-окружности. Если требовалось достичь большой высоты пролета, они ставили под арки высокие вертикальные опоры. Такие мосты на профессиональном языке называются виадуками. В позднем средневековье отдельные гениальные строители стали возводить мосты с более пологими сводами. Такие арки называются сегментными, поскольку они образуют своим сводом уже не полукруг, а примерно одну восьмую круга.

Полуциркульные своды Римского моста в г. Мостар (Босния и Герцеговина) кажутся громоздкими по сравнению с более пологими сводами моста Риальто в Венеции

При этом они выглядят весьма элегантно. Примером может служить мост в Авиньоне, который был освящен в 1188 г.; его протяженность составляла 900 м. Тогда он стоял на 22 арках с поразительно большими пролетами - 33 м каждый. Сегодня из них сохранилось лишь четыре, остальные разрушились из-за ледоходов и войн.

От Авиньонского моста сохранилось лишь четыре арочных пролета. На заднем плане - папский дворец

Средневековые мастера могли полагаться лишь на собственный опыт и потому предпочитали следовать многократно испытанным образцам. Только в эпоху Возрождения возникает строительство мостов на научной основе. Ученые исследовали традиции арабов, греков и римлян, дополняли их опыт собственными экспериментами.

Элегантные коробчатые арки моста Санта Тринити во Флоренции сконструированы по шести центральным точкам

Так, архитектор Леон Батиста Альберти (1404–1472 гг.), взяв за основу трактат древнеримского зодчего и инженера Витрувия, собрал и опубликовал описания архитектурных сооружений своего времени, сформулировав основные правила строительства, определив соотношения между длиной пролета моста, высотой арки и шириной опоры в сравнении с шириной свода и другими характеристиками моста. Гениальный художник и ученый Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.) изучал при помощи деревянных желобков со стеклянными стенками образование водоворотов и их воздействие на мостовые опоры. Он даже делал расчеты для моста через бухту Золотой Рог на Босфоре, который смог бы одной мощной сегментной аркой пролетом 250 м соединить Константинополь с городом Пера на другом берегу бухты (сегодня оба эти города входят в Стамбул). К сожалению, этот замысел показался его современникам слишком смелым; сегодняшние расчеты доказывают, что Леонардо вполне мог бы осуществить свой проект с помощью тогдашних технических средств.

Леонардо да Винчи хотел перекинуть гигантский мост через бухту Золотой Рог в Константинополе

Однако ученый хранил результаты своих опытов в тайне, так что они не принесли никакой пользы другим строителям мостов. Лишь спустя несколько десятилетий Галилео Галилей (1564–1642 гг.) обосновал законы механики. Он был первым, кто попытался рассчитать силы, действующие на архитектурные сооружения, и возникающие вследствие этого напряжения. Позже ученые работали над его трудами и усовершенствовали его методы, но работа эта по сей день не завершена. Одним из самых красивых мостов остается мост Санта Тринити во Флоренции, сооруженный в 1567 г. В нем инженер и художник Бартоломео Амманати (1511–1592 гг.), один из лучших учеников Микеланджело, впервые осуществил строительство арки с так называемым коробчатым сводом, то есть с особо пологими сводами: это уже не часть круга, а соединение нескольких дуг разных радиусов.

Амманати уже знал, что такие плоские своды не только давят на фундамент по вертикали, но создают и значительные боковые нагрузки. Это горизонтальное давление (распор) он сумел погасить с помощью массивных устоев, на которые опираются концы пролетов. Однако оставалось немало задач, которые он не смог решить заранее, опытным путем. Поэтому строительство стоило Амманати многих бессонных ночей и тревожных минут при первых испытаниях моста. В Германии строительство мостов в конце средних веков практически полностью замерло; страна была охвачена волнениями из-за Реформации и ее последствий, а тут еще разразилась Тридцатилетняя война (1618–1648 гг.). Поэтому от той эпохи Германии досталось совсем немного мостов. Пожалуй, самым красивым из них можно назвать Мясной мост в Нюрнберге (Фляйшбрюкке). Он напоминает знаменитый мост Риальто в Венеции - вероятно, это следствие тесных торговых связей между этими городами. Лишь в начале XVIII в. возобновилось активное строительство мостов. В эпоху барокко создавались не только прекрасные замки и соборы, но и такие произведения искусства, как воздвигнутый в 1788 г. мост через Неккар в Гейдельберге и множество романтических маленьких мостов в долинах рек Таубер, Кохер и Ягст. По типу постройки они походят на итальянские мосты эпохи Возрождения, однако опоры подняты до самой проезжей части и образуют небольшие часовенки. Обычно тут находились скульптуры святых - покровителей моста, например святого Непомука. Иоганн фон Непомук был в XIV в. каноником в Праге и духовником королевы Иоанны Богемской. Ее ревнивый супруг, король Венцель IV, хотел узнать, что говорила на исповеди его жена. Однако Непомук, несмотря на угрозы, сохранил тайну исповеди. Тогда король приказал сбросить его во Влтаву с моста. В 1721 г. Непомук был причислен к лику святых, и с тех пор он один из самых почитаемых святых - покровителей мостов.

Мясной мост в Нюрнберге (Фляйшбрюкке; закончен в 1602 г.) - один из самых красивых мостов эпохи Возрождения в Германии. Образцом для него, вероятно, послужил мост Риальто в Венеции (справа), пролегающий через Большой канал и опирающийся на 10 000 деревянных свай, закрепленных в мягком грунте

В эпоху барокко многие мосты украшались статуями святых - покровителей мостов. На снимке - Карлов мост в Праге

Святой Килианус на Мариинском мосту через Майн в Вюрцбурге. На заднем плане - Мариенбергская крепость

В последующие годы строительство мостов велось по тем же законам, которые были открыты учеными эпохи Возрождения. Все точнее определялись силы, воздействующие на строительные сооружения, изучалась прочность используемых материалов. Немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716) и английский физик Исаак Ньютон (1643–1727) открыли дифференциальное и интегральное исчисление, оказавшееся чрезвычайно полезным для расчетов. В 1720 г. в Париже было создано Объединение инженеров мостового и дорожного строительства, а в 1747 г. открыто первое специальное инженерное училище - Школа мостов и дорог. Эта школа, существующая и поныне, долгое время обеспечивала Франции ведущее место в мостостроении. Пришли новые времена. Отныне мосты возводили уже не архитекторы, а инженеры-строители, и все несущие конструкции рассчитывались еще до начала строительства.

Три формы балочных мостовых конструкций. На первом плане - ферма с параболическим поясом, сзади - ферма с параллельными верхним и нижним поясами

Со времен античности для строительства мостов предпочитали камень в силу его долговечности. Однако в лесистых районах определенные преимущества имело дерево: деревянные мосты сравнительно дешевле, и если наводнение сносило такой мост, то можно было быстро соорудить новый.

Знания, накопленные при возведении каменных мостов, использовали и для строительства деревянных. Ведь для возведения каменного моста необходимы деревянные конструкции - уже упоминавшиеся кружала, способные принимать на себя тяжесть недостроенного моста. Еще римляне владели искусством создавать из дугообразно составленных и укрепленных распорками деревянных балок в высшей степени устойчивые конструкции.

Строительство деревянных мостов было, в частности, очень популярным в Швейцарии с давних времен и особого расцвета достигло в XVIII в. Иоганн Ульрих Грубенман (1709–1783 гг.), плотник из кантона Аппенцель, возвел, к примеру, мост на реке Лиммат возле Веттингена протяженностью 60 м и без промежуточных опор. Он спроектировал даже 100-метровый мост, который должен был перекрыть Рейн около Шафхаузена. Однако отцы города сочли его проект слишком смелым. Они не верили в несущую способность такого моста и настояли на возведении промежуточной опоры. Говорят, что Грубенман построил ее, но мост возвышался над ней. Правда, через несколько недель дерево слегка прогнулось, и проезжая часть мягко опустилась на опору. К сожалению, нам не дано увидеть это необыкновенное сооружение, так как в 1799 г. французские войска сожгли его.

Деревянные леса и кружала Чертова моста на автомагистрали Гера - Йена (1937 г.) - шедевр плотницкого искусства

Несмотря на опасность пожаров, в Центральной Европе еще и ныне существует около 200 больших деревянных мостов. Большинство из них покрыто черепичной крышей для защиты проезжей части от непогоды. Особенно впечатляет 200-метровый мост через Рейн в Зеккингене, соединяющий Германию со Швейцарией. Старейшим же остается возведенный еще в 1330 г. 200-метровый Часовенный мост в Люцерне (Швейцария). Важную роль сыграли деревянные мосты в развитии железных дорог Северной и Южной Америки. Из-за обилия рек и каньонов, вдоль и поперек пересекавших необъятные территории, необходимо было возводить множество мостов; строительство каменных мостов требовало бы колоссальных затрат, а дерево было доступным и дешевым строительным материалом. Так возникли гигантские конструкции из деревянных балок, например мост через реку Портидж южнее озера Эри в штате Огайо.

Крытый деревянный мост через Рейн в Зеккингене имеет 200 м в длину

Часовенный мост в Люцерне - старейший из больших деревянных мостов. Сооружен в 1330 г.

Правда, прочность таких мостов оставляла желать лучшего: между 1878 и 1895 гг., по американской статистике, под поездами обрушилось 502 моста, то есть происходило в среднем по 29 аварий в год; еще больше мостов сгорело при пожарах. Строительство первых железных дорог в Германии тоже потребовало высоких мостов. Однако лишь немногие из них были деревянными, большинство возводили из камня и кирпича. Самые блистательные из этих огромных строений - используемые и поныне виадуки через долины рек Гельцш и Эльзен в Саксонии. Их соорудили в середине прошлого века для железной дороги из Лейпцига в Нюрнберг, и они считались в свое время самыми высокими в мире. Одна только опалубка для виадука через Гельцш потребовала 23 000 бревен. Оба моста по форме напоминают Римский мост в Ниме. Конечно, они превосходят его по несущей способности (хотя и незначительно), по длине и высоте. Но потребовалось два тысячелетия, чтобы современные мостостроители достигли уровня римских мастеров.

Виадук через ущелье Верруга в Андах, филигранная конструкция из дерева

От тех, кто работал на этих стройках, требовалось крайнее напряжение. На строительстве виадука через Гельцш, к примеру, временами трудилось до 10 000 плотников и неквалифицированных рабочих. Летом им приходилось оставаться на работе с 5 утра до 9 вечера. Платили им мало, условия труда были скверными, и мало кто заботился о технике безопасности. Одно лишь строительство виадука через Гельцш унесло 30 человеческих жизней, и более тысячи работников были вынуждены обратиться к врачам.

Виадук через р. Гельцш неподалеку от г. Плауэна в Саксонии построен из кирпича

Наибольшее распространение в автодорожных мостах получила балочная система . Благодаря меньшей величине временных нагрузок прогонами можно легко перекрыть пролеты до 6 м, а при увеличении их количества и легких нагрузках - до 10 м. Вследствие малых тормозных сил при высоте насыпи до 3 м. устои не предусматривают. При большей высоте насыпи уменьшают величины крайних пролетов (рис. 3.14, а) и введением системы связей из двух крайних опор образуют устой.

В поперечном сечении конструкции автодорожных и железнодорожных мостов принципиально отличаются. Характер поперечной конструкции моста под железную дорогу зависит от расположения рельсов, а в автодорожном мосту необходимо обеспечить равнопрочность в пределах всей ширины проезжей части, что определяет соответствующее расположение свай и прогонов (рис. 3.14, б). Расстояние между сваями зависит от величины нагрузки, расположения прогонов и типа проезжей части.

Наибольшее распространение получила конструкция проезжей части с поперечинами, уложенными на прогоны, и двойным дощатым настилом (рис. 3. 14, в). Верхний настил непосредственно воспринимает нагрузку и распределяет ее на доски нижнего настила. Верхний настил подвержен интенсивному износу, поэтому в расчете не учитывается.

Сечение досок нижнего настила, зависящее от расстояния между осями поперечин, определяют расчетом. Сечение поперечин зависит от расстояния между осями прогонов.

Расстояние между осями свай и прогонов в поперечном сечении составляет 1,4-1,8 м. При наличии стыка поперечин средние сваи сближают. Прогоны, как правило, двухъярусные, а при пролетах более 6м, даже трехъярусные. Стыка прогонов нижнего яруса осуществляют на подбалках. Многоярусная конструкция прогонов требует применения подтесок, врубок, длинных болтов, отверстия для которых нужно сверлить на месте, что создает условия для загнивания древесины.

Рис. 3.14 - Балочный мост под автомобильную дорогу: 1 - верхний настил; 2 - нижний настил; 3 - поперечины; 4 - прогоны

Для устранения этих недостатков прогоны укладывают в один ярус, располагая их на равных расстояниях по всей ширине проезжей части. Стыки прогонов устраивают внахлестку на насадке (рис. 3.15, а), работающей на изгиб.

Целесообразно сохранять естественную коничность бревен, из которых обычно устраивают прогоны. Это позволяет несколько уменьшить расход леса, так как при учете сбега величиной 1% расчетный диаметр в зоне наибольших изгибающих моментов несколько возрастает, наружные слои древесины лучше сопротивляются неблагоприятным атмосферным влияниям, сокращается объем работ по обработке элементов.

Рис. 3.15 - Балочный мост с одноярусными прогонами

Верх бревен подтесывают по всей длине для образования площадки, на которую опирают поперечины. Концы бревен в местах опирания на насадку стесывают на разную высоту, поэтому низ бревен имеет наклонное очертание (рис. 3.15, б). Смежные бревна прогонов укладывают комлями в разные стороны.

Дощатый настил мало пригоден для современных условий движения, так как в сырую погоду становится скользким, что может привести к авариям при торможении автомобилей. Кроме того, настил быстро и неравномерно изнашивается.

По условиям эксплуатации желательно, чтобы дорожное покрытие было одинаковым на мосту и подходах. Этому требованию удовлетворяет конструкция в виде сплошного настила из досок, поставленных на ребро и сшитых гвоздями - так называемая деревоплита (рис. 3.16), на которую укладывают слой асфальтобетона. Доски имеют толщину 4 см. и разную высоту (11-15 см) с тем, чтобы поверхность была гребенчатой с углублениями 2-3 см. для лучшего сцепления асфальтобетона с плитой.

Рис. 3.16 - Деревоплита

Деревоплита, опирающаяся непосредственно на прогоны, обладает большой несущей способностью, а надобность в поперечинах при этом отпадает. Поперечный уклон проезжей части достигается изменением толщины слоя асфальтобетона. Недостатком деревоплиты является невозможность осмотра и опасность загнивания. Все доски ее должны быть антисептированными.

Конструкция из пиломатериалов наиболее удобна для предварительной заводской обработки, пропитки элементов антисептиком и быстрого монтажа (рис. 3.17).

Рис. 3.17 - Автодорожный мост из пиломатериалов

При этом подтеску и подгонку элементов можно полностью исключить, а срок службы моста существенно увеличивается. Однако пиломатериал значительно дороже круглого леса, поэтому стоимость мостов возрастает настолько, что иногда целесообразнее становится применение железобетона. Кроме того, пиломатериал больше подвержен опасности появления трещин и загнивания, что требует применения высококачественной древесины и глубокой пропитки. На длительную эксплуатацию рассчитано пролетное строение длиной 6 м. в виде деревоплиты высотой 40 см, опирающейся на насадки и не имеющей ни прогонов, ни поперечин (рис. 3.18).

Рис. 3.18 - Пролетное строение из деревоплиты: 1 - колесоотбойный брус; 2 - покрытие проезжей части; 3 - асфальтобетон; 4 - битуминизированный песок 8см; 5 - сухарики 5×10, l = 40 по концам щита; 6 - отверстия; 7 - болт М20, l = 800 для строповки

Плита состоит из блоков шириной 1 м, количество которых зависит от ширины моста. Каждый блок представляет собой щит из досок сечением 5×20 см, поставленных на ребро и скрепленных гвоздями, причем вертикальные ряды из одной и двух досок чередуются. Стыки между щитами устраивают при помощи деревянных или бетонных шпонок (рис. 3.19). Для щитов применяют доски влажностью не более 15%, пропитанные маслянистыми антисептиками.

Рис. 3.19 - Стыки деревоплиты: a - с деревянной шпонкой; б - с бетонной шпонкой

Пустоты в гребенке плиты заполняют на высоту 8 см. битуминизированным песком, затем укладывают слой асфальта толщиной 6 см, которому придают двусторонний поперечный уклон 2%. Проезжую часть ограждают колесоотбойными брусьями, верх которых окаймляют со стороны проезжей части металлическим уголком. Тротуарные щиты состоят из одного ряда досок сечением 5×20 см. Поперек этих щитов укладывают бруски (кобылки) сечением 15×25 см, к которым прибивают тротуарные доски.

Необходимо отметить нерациональное использование материала деревоплиты, большая часть которого сосредоточена вблизи нейтральной оси. Однако избежать этого в данной конструкции невозможно. Плиты укладывают непосредственно на насадку, причем в месте опирания просветы между досками заполняют короткими брусками (сухариками). Опоры под такие пролетные строения должны быть двухрядными, чтобы обеспечить достаточно надежное опирание плиты на насадку (по несущей способности при пролетах длиной 6 м. достаточно одного ряда свай).

Общая стоимость 1 пог. м. моста выше, чем при применении обычных прогонов из круглого леса. Преимуществами конструкции является отсутствие врубок, создание условий для заводского изготовления элементов, упрощение монтажа и увеличение срока службы сооружения.

Опоры высотой до 3 м. предусматривают свайными. При большей высоте применяют рамно-свайные опоры, устанавливая на свайный ростверк рамы заводского изготовления из антисептированных брусьев с соединениями на болтах и хомутах. Рамы с ростверком соединяют также болтами и хомутами без применения скоб и ершей. Защиту от гниения элементов опор, находящихся в области переменного уровня воды, обеспечивают устройством бандажей из двух слоев битантита на битумной мастике.

Деревянные мосты – одно из самых древних изобретений человека. Еще с древнейших времен люди для переправы через реки и ручьи использовали деревянные мосты. Они очень сильно отличались от наших железобетонных конструкций, которые распростерлись на километры. Строительство деревянного моста в давние времена проходило недолго и у него было много достоинств: легкая обработка, не слишком тяжелый вес и самое главное, что его было очень легко раздобыть.
В этой статье я хочу вам дать описание об одном из видов деревянных мостов, а также дать полезные советы по его созданию, если опора моста из свай. Он используется для переправы через небольшие реки или ручьи тяжёлых грузов.

Деревянные мосты — особенности строения

Один из основных элементов этого моста является свайные опоры. Забивка свай в сухой грунт выполняется ручной бабой на ящиках, козлах, ящиках, а если забивать сваи в водный грунт, то работа должна производиться с лодок.
Перед началом сооружения моста первым делом следует предусмотреть обработку всех строительных материалов специальным составом огнезащитной обработки деревянных конструкций, чтобы обеспечить устойчивость к возможному воздействию огня и этим самым значительно увеличить срок его службы.
Опора моста из свай нуждается в бревнах диаметром 30-32 сантиметра. Центральные опоры забивают по намеченной заранее продольной оси моста, пролетное расстояние в среднем берут 4,25 метра. На расстоянии 1,8 метра по обе стороны от них забиваются ещё две. В землю сваи уходят на глубину от 3-3,5 метров (зависит от грузов, какие перевозятся по мосту). Для избегания загнивания нижняя часть сваи обрабатывается антисептическим составом. В верхней части свай вырублены шипы, которые входят в гнезда насадки, соединяющие сваи. Размеры высоты шипа берутся 1/3 диаметры свай, его сторона равна высоте, часто для того чтобы вода не застаивалась в заплечниках их скашивают. Насадка – бревно диаметром 30-32 см, длиной 5,5 метров. Гнезда в насадке вырубаются на 0,5-1 сантиметра больше, чем высота свай, для того чтобы щипам не передавалось давление от насадки, а передавалось через всю площадь соприкосновения сваи с насадкой.

Строительство деревянного моста

Гнезда в насадках пригнаны к соответственным им сваям, чтобы это получить, разметка на каждой сваи делается отдельно, применительно к шипам ряда свай, на которых будет одета насадка. Для скрепления со сваями насадки еще используют хомуты, сделанные из полосового железа, они обхватывают насадку и крепятся на сваи болтами.
Примыкающая к деревянному мосту насыпь, поддерживается заборными стенками диаметром наката 24 сантиметра. Наверх прогонов накладывается пластинный настил размером 26 сантиметров. Для того, чтобы нагрузка растекалась равномерно по нескольким пластинам, делается верхний настил из досок любого размера вдоль моста.
По краям проезжей части, пришитые ершовыми гвоздями, укладываются отбойные брусья из пластин на расстояние 3,5 метров, которые к проезжей части обращены плоской стороной.
Деревянный мост на опорах из свай может иметь пешеходные зоны (ширина не меньше 0,5 метров) и ограждение из перил (высота 1 метр, с помощью щипов на перильных стойках крепятся поручень) по краям. Перила и стойки выполнены из брусков размером 14×14 сантиметров, нижними концами с помощью врубки в пол дерева они опираются на выпущенные концы поперечин и болтами зафиксированы. Между перильными стойками расстояние 2-2,5 метров. По высоте к перильным стойкам пришиты одна или две рейки, служащие для безопасности пешеходов. Для предохранения перил от въезжающих на мост машин, их примыкают к вкопанным наклонно столбам-надолбам диаметром 26 сантиметров.
В статье мы описали как прогодится строительство деревянного моста, если опора моста из свай. Больше вы сможете узнать, посетив раздел «карта сайта советов». И не забывайте, пока есть реки и ручьи, мосты не потеряют свою актуальность.

Деревянные мосты возводят на автомобильных дорогах при пересечении небольших рек и оврагов.

Деревянные мосты (рис. 9.10) простейшей балочной малопро­летной конструкции имеют наиболее широкую область примене­ния. На автомобильных дорогах применяют в некоторых случаях мосты более сложной конструкции пролетом до 60 м.

Малопролетные деревянные мосты применяются изредка в железнодорожном строительстве. Они дешевы, возводятся в ко­роткие сроки, и их сооружение, особенно в районах, где древе­сина является местным материалом, вполне оправдано.

Главным недостатком деревянных мостов является опасность.

Рис. 9.10. Деревянные мосты:

а - балочный; б - подносный; в - клеедеревянный балочный; г - клеедеревянный арочный; д - из ферм; е - совмещенный балочно-арочный; ж - совмещенный вантово-балочный; з-настилы; 1 - накат; 2 - доски; 3- деревоплита; 4 - асфальтобетон

Основные части моста - это пролетное строение и опоры. Пролетное строение состоит из проезжей части, основных несу­щих конструкций и связей. Проезжая часть располагается выше основных несущих конструкций в мостах с ездой поверху, ниже их - в мостах с ездой понизу и занимает промежуточное положение в мостах с ездой посередине. Наиболее эффективны деревянные мосты с ездой поверху, поскольку количество основ­ных несущих конструкций и их расстановка принимаются неза­висимо от габаритов проезжей части. Кроме того, проезжая часть здесь служит дополнительно защитным покрытием от ат­мосферного увлажнения древесины.

Проезжая часть моста состоит из настила и балок. В качестве настилов применяются в большинстве случаев сплошные ряды бревен (накат) или пластин, покрытые дощатой обивкой. При­меняется также ребристая деревоплита, состоящая из сплошного ряда досок разной ширины на ребро, ребристая поверхность которых покрывается асфальтобетоном. Опорами настила служат продольные прогоны или поперечные балки цельного или состав­ного сечения. По краям проезжей части настил несколько подни­мается, образуя тротуары.

Основные несущие конструкции пролетных строений могут быть цельнобалочными, составными балочными, подкосными, сквозными, арочными и комбинированными.

Цельнобалочные конструкции применяются в мостах проле­том до 6 м. Они состоят из бревенчатых или брусчатых прогонов, уложенных на опоры обычно вразбежку с шагом, равным двой­ной ширине их сечения. Эта конструкция построечного изготовле­ния проста, малотрудоемка и экономична.

Составные балочные конструкции применяются в мостах про­летом до 20 м. Наиболее перспективны клееные балочные конст­рукции заводского изготовления. Они состоят из дощатоклееных балок прямоугольного сечения высотой, равной 1/10...1/15 про­лета, которые ставятся на опоры в количестве 4 или 6 шт. Во временных мостах иногда применяют дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой, однако необходимо учитывать, что они трудоемки при изготовлении и защите от загнивания.

Подносные конструкции иногда применяют во временных мос­тах пролетом до 12 м. Их изготовляют из бревен или брусьев, и состоят они из ригелей, стоек и подкосов, соединенных лобовыми упорами и врубками. Схемы таких конструкций бывают треугольно-подкосными, трапециевидно-подкосными и ригельно-подкосными. Наличие подкосов в 2...3 раза уменьшает пролет ригеля. Эти конструкции трудоемки и трудно защищаемы от загнивания ввиду большого числа врубок.

Арочные конструкции наиболее часто применяются в мостах пролетом до 30 м. Клееные арки заводского изготовления, как правило, имеют трехшарнирную схему и состоят из двух доща-токлееных полуарок прямоугольного сечения, описанных по дуге окружности.

Сквозные конструкции в виде ферм применяются в мостах пролетом до 60 м. В таких мостах используют фермы Гау-Журавского. Они имеют параллельные пояса, перекрестные рас­косы и стойки. Пояса и раскосы выполняют из брусьев и бревен, а стойки - из арматурной стали. Раскосы соединяют в узлах наклонными лобовыми упорами, и при расчете растянутые раско­сы не учитывают. Стыки поясов делают болтовыми с деревянны­ми или стальными накладками. Применение металлического ниж­него пояса в таких фермах значительно повышает их надежность.

Комбинированные конструкции деревянных мостов могут быть арочными и висячими. Арочные конструкции применяют при про­летах до 60 м. Они состоят из арок, соединенных с балкой или фермой жесткости, и имеют существенные преимущества перед фермами и арками, работающими самостоятельно. Арки этой конструкции не передают распора на опоры, поскольку он вос­принимается балками или фермами жесткости, как затяжками. Это значительно упрощает конструкцию опор. Фермы или балки подвешены в ряде точек к аркам, поэтому усилия в них являются относительно небольшими. В таких конструкциях применяют так­же клееные балки и арки.

Опоры деревянных мостов выполняют тоже деревянными свайной, рамной и ряжевой конструкций или бетонными и камен­ными. Свайные опоры являются наиболее простыми. Они состоят из рядов деревянных свай, забитых в дно реки или оврага. Их широко применяют особенно в малопролетных мостах при грунтах, допускающих забивку свай.

Рамные опоры - это сквозные деревянные рамы из бревен или брусьев, устанавливаемые на бетонные фундаменты. Они более сложны и применяют их в мостах, возводимых на грунтах, не допускающих забивки свай.

Ряжевые опоры - это бревенчатые срубы с днищем и пере­городками, которые заполняют камнем и опускают на дно реки. Их используют в мостах, сооружаемых над глубокими реками с быстрым течением, где применение свайных и рамных опор невозможно.

Бетонные и каменные опоры применяют в мостах большого пролета над широкими реками, оврагами и ущельями.

Деревянные эстакады сооружают, главным образом, с приме­нением составных клееных балок, ферм и параллельными пояса­ми и подкосных конструкций с опиранием их на рамные опоры.