Материалы применяемые в строительстве мостов

Кирпич. Тысячи лет люди производят кирпич. И это один из первых материалов, используемый в строительстве мостов. В теплом климате исходным сырьем для кирпича служила глина, которую формовали и высушивали. Производство кирпичей, устойчивых к влаге, требует обжига в печи. Источники сообщают, что четыре тысячелетия назад в древней китайской столице Сиань уже были такие печи. Многие века спустя аналогичную технологию использовали римляне. Однако после падения империи производство кирпича в Европе и, соответственно, строительство мостов из него приостановилось вплоть до конца Средних веков.

Древние кирпичи. Шесть тысячелетий назад жители Месопотамии сушили кирпичи на солнце. В XVII веке их современный эквивалент — кирпичи, но уже обожженные в печи, — использо­вали для строитель­ства 33 - арочного моста Сио-се-Пол в Персии (ныне Иран), одного из старейших и самых длинных кирпичных мостов в мире. Сооруженный над рекой Заянде в городе Исфахане, этот 295-метровый мост включает в себя центральную мощеную часть для проезда транспорта и крытую пешеходную часть, разделённою стеной на 66 арок (арки расположены в два ряда, одна над другой).

Массивные конструкции. Виадук Гельчтальбрюкке в Юго-Восточной Германии — одни из самых выразительных примеров функциональности кирпича. Протянувшийся на более чем полкилометра достигающий почти ста метров в самой высокой точке, этот многоарочный мост, возведенный в 1851 году, и по сей день продолжает пропускать скоростные поезда.

Реконструированный кирпичный мост. 22-арочпый кирпичный мост Пули-Малан близ города Герат, Афганистан, появился в XII веке. Пережившая многочисленные наводнения каменная кладка стала местной легендой, однако современная война не пощадила ее. Недавно мост подвергся существенной реконструкции. 

Кирпичный стиль эпохи. В Англии Викторианской эпохи кирпич считался излюбленным материалом, но мало кто из архитекторов был так изобретателен в его использовании, как сэр Джордж Гилберт Скотт, спроектировавший мост Клифтон Хэмпден в Оксфордшире (1867). Архитектор явно предпочитал готический стиль, что нашло отражение в построенном им отеле «Мидленд» напротив вокзала Панкрас в Лондоне.

Железо. Китайцы первыми использовали в строительстве мостов железо, изготавливая из него прочные цепи для подвесных мостов. Китайские историки относят появление технического новшества к XV веку. Путешественники, прибывавшие из Европы, например Марко Поло, удивлялись столь сложной конструкции. Как бы то ни было, в мостостроении железо не находило себе никакого другого применения вплоть до конца XVIII века, когда в Коулбрукдейле, Англия, был сооружен первый в мире чугунный мост. Популярность в качестве строительного материала железо приобрело в период промышленной революции. Позднее на смену ему пришла сталь.

Чугун. На протяжении XIX века железо трансформировало всю отрасль мостостроения. Открытый в 1805 году акведук Понтеисиллт, сконструированный викторианским инженером Томасом Телфордом, имеет 304 метра в длину, 3,4 метра в ширину и 38 метров в высоту. Несущий лоток акведука, состоящий из чугунных плит, покоится на восемнадцати изогнутых, также чугунных, поперечных балках.

Айрон-бридж. Ни один из чугунных мостов не снискал такой популярности, как мост через реку Северн в Великобритании. В свое время само его название — Айрон-бридж — звучало как реклама этого строительного материала. Мост был спроектирован Томасом Фарноллсом Притчардом. Для строительства в близлежащих доменных печах было произведено 378 тонн металла; детали огромных размеров сгружали на месте строительства, где они ждали окончательной сборки. «Горбатый» арочный мост был открыт в первый день 1781 года.

Художественное литье. Индустриализация облегчила и удешевила производство идентичных конструкций, которые были не только структурно функциональны, но и красивы. В процессе литья удавалось получать сложные формы и изысканные декоративные элементы, которые стали отличительной чертой чугунных и стальных мостов.

Сталь. Появление в конце XIX века стали в современном виде означало коренной перелом в мостостроении. Потрясающая прочность этого материала на сжатие и растяжение в сравнении с чугуном продвинуло технологии мостостроения далеко вперед. Тросы из прессованной стали использовались в строительстве висячих мостов новейших конструкций, таких, например, как Бруклинский мост, возведенный в 1883 году. Для километрового железнодорожного моста через Фёрт- оф-Форт, крупнейшего в мире консольного сооружения, были использованы отдельные готовые элементы, которые собирались уже на месте.

Мост через Тайн. Для строительства моста через реку Тайн, связавшего Ньюкасл с Гейтсхедом, потребовалось более семисот тонн стали. Мост был спроектирован фирмой Moll, Нау & Anderson. Стальная арка, изготовленная из плоских листов стали, скрепленных заклепками, возвышается над мостовым полотном на 161 метр в пролете между опорами. В момент открытия моста королем Георгом V в 1928 году мост был самым длинным в Британии однопролетным мостом.

Стальная арка. С момента своего открытия в 1931 году и вплоть до 1978 года Байоннский мост, возведенный над проливом Килл-ван-Калл, штат Нью-Джерси, США, оставался самым крупным арочным мостом в мире. Его пролет превышает 500 метров, ширина мостового полотна — 50 метров. Арка изготовлена из сорока прямолинейных стальных сегментов.

Стальная ферма. Бриннингтонский железнодорожный мост в Манчестере — современный балочный мост, окончательно убеждающий скептиков в долговечности и качестве столь популярного в мостостроении материала. Индивидуальные секции сквозной фермы присоединяются заклепками к готовым стальным балкам, образующим мостовое полотно и верхний пояс.

Бетон. В 1849 году французский садовод Жозеф Монье, подготавливая горшки для растений, эксперимента ради опустил металлическую сетку в бетон и получил удивительный материал — ферробетон. Сочетание прочности на растяжение, присущей металлу, и прочности на сжатие, присущей бетону, сделало железобетон материалом номер один в строительной индустрии. В начале XX века был изобретен предварительно напряженный (преднапряженный) железобетон, более упругий и способный сопротивляться образованию трещин. Это позволило выстраивать более длинные пролеты, не увеличивая глубину секций и, соответственно, их вес.

Индустриальное производство. Преимуществом преднапряженного железобетона является то, что сборные секции изготавливают на заводе и в готовом виде доставляют к месту строительства. Это позволяет уменьшить время строительства и расходы на него. Благодаря использованию преднапряженного бетона строительство нового Виктори-бридж в Нью-Джерси (2005) сократилось примерно на год и сэкономило миллионы долларов. Сегодня это самый длинный сборный КОНСОЛЬНЫЙ мост в США. Длина его основного пролета равна 154 метрам.

Железобетонная конструкция с натяжением арматуры на бетон. Натяжение арматуры на бетон аналогично предварительному напряжению бетона. Это еще один способ удлинения перекрываемых пролетов: возникающие силы сжатия в такой конструкции воздействуют на те ее части, где с наибольшей вероятностью будет проявляться растягивающая нагрузка. В отличии от предварительного напряжения бетона, натяжение арматуры происходит после того, как бетон отвердел, приняв определенную форму. Стальную арматуру размещают в обсадной колонне.

Экономичность. Структурные качества преднапряженного железобетона позволяют производить объемные конструкции с использованием сравнительно небольшого количества материалов. Без этого мост через долину Вильде-Гера в Германии вряд ли получил бы свои столь изящные формы.

Предварительно напряженный бетон. Преднапряженный бетон позволяет улучшить характеристики, материала используемого для перекрытия пролетного пространства. Бетон заливают на предварительно напряженные стальные тросы, так называемую арматуру. По истечении некоторого времени между арматурой и бетоном возникает сцепление. Когда материал затвердевает, выступающие концы арматуры высвобождают, что заставляет бетон сжаться.

Стекло. Стекло — один из самых интересных материалов, используемых в мостостроении. Современные технологии изготовления стекла позволили избавиться от многих ограничений, которые до сравнительно недавнего времени ограничивали применение стекла в строительстве мостов. Сегодня закаленное стекло производится в любых формах и размерах. Этот материал не только функционален и безопасен, но также долговечен, поскольку практически не зависит от погодных условий. Стекло обладает исключительной прочностью на сжатие, однако структурную целостность мостовой конструкции обычно обеспечивают при помощи других материалов, например стальных рам. При этом не исключено, что в будущем появятся полностью стеклянные мосты.

Стеклянная революция. Пешеходный мост через канал Гранд-Юнион в Паддингтоне, Великобритания,— это одновременно и функциональное сооружение, и настоящее произведение искусства, созданное сочетанием 3,5-метрового стеклянного тоннеля и 7,5-метровой стальной спирали.

Прозрачность. Прозрачность моста — одно из его очевидных преимуществ. Ничто не сравнится с ощущениями при возможности обозревать пространство у себя под ногами. Пол из ударопрочного стекла в высотных конструкциях — аттракцион, давно ставший популярным, однако ни одно из таких сооружений не может сравниться со стеклянным настилом консольного моста «Небесная тропа» над Гранд-Каньоном, США. Расположенный на высоте 1204 метра, этот мост из стекла и стали имеет форму подковы и представляет собой самую высокую в мире обзорную площадку.

Внутренняя отделка. Стеклянные мосты стали привычным элементом современного дизайна сооружений; встречаются они и в общественных зданиях. В 1997 году в Галерее новейших материалов лондонского Музея науки появился стеклянный мост, подвешенный на стальных тросах диаметром чуть толще волоса (1 мм).