Какие существуют типы мостов

Каждый мост можно отнести к определенному типу независимо от возраста или материалов, из которых он сооружен. Существуют четыре основных типа мостов: балочный, арочный, консольный и подвесной (висячий). Такая последовательность отчасти отражает хронологию развития мостостроения. Самым первым появился балочный мост — он ведет свою историю с бревна, перекинутого через водный поток. Сооружение арки требует уже некоторых строительных знаний, а консолей — довольно высокого уровня развития инженерной мысли. Что же касается висячих мостов, то они были известны с глубокой древности, однако современные подвесные мосты, перекрывающие огромные расстояния, подчас являются самыми сложными в сооружении. Все остальные мосты — вариации четыpex основных типов. Вантовые мосты, к примеру, развивают характеристики подвесных и консольных мостов: каждая ванта (многожильный трос) крепится на столб, возвышающийся над мостовым полотном. В висячих мостах мостовое полотно поддерживается вертикальными тросами, прикрепленными к основным несущим тросам. Передвижные, сборно-разборные или наплавные мосты могут иметь в своей конструкции те же характеристики (отдельные или в сочетаниях), что и мосты четырех основных типов. Мосты, представляющие собой комбинацию из нескольких типов, часто называют гибридными.

Старое и новое. Автомобильный мост через Ферт-оф-Форт стал первым в Европе мостом, во время строительства которого (начало 1960-х) был использован современный метод подвешивания тросов из стальной проволоки.

Балочные мосты. В простейшем виде балочный мост — это горизонтальное строение, покоящееся на опорах с двух сторон. При этом существует множество типов балочных мостов. Балочный мост должен выдерживать вертикальные нагрузки (вертикальные сдвигающие силы распределяются между опорами), а также воздействие горизонтальных сил сжатия и растяжения; когда же мост нагружен только с одной стороны, на него по всей его длине воздействует силы скручивания. Способность моста выдерживать нагрузки можно охарактеризовать соотношением высоты сечения балки и расстояния между опорами (отношение высоты к пролету). Если расстояние между опорами слишком велико, силы, действующие на балку, могут оказаться чрезмерными, и балка обрушится.

Коробчатые балки. Одна из вариаций балки — пустотелая балка, приобретающая прочность благодаря прямоугольному сечению. Балки из преднапряженного бетона использовались в строительстве 13-километрового моста в Рио-Нитерой, Бразилия (1974).

Простые балки. Самый простой пример балочного моста и, вероятно, самый первый мост, построенный человеком, — это дерево, положенное поперек реки. В данном случае ствол играет роль балки.

Неразрезная балка. Альтернативой свободно опертым балкам является мост неразрезной системы, когда на несколько опор укладывается лишь одна балка. Растягивающее усилие возникает в верхней части поперечного сечения балки, и это является преимуществом такого моста.

Свободно опертые балки. Конструкция, в которой отдельные балки обеими концами лежат на опорах, получила название «свободно опертые балки». Такую конструкцию можно использовать в сооружении многократно, установив несколько рядов опор и уложив на них несколько пролетов. Свободно опертые балки используют тогда, когда общий пролет требует, чтобы балки были одной длины или необходимо сделать несколько пролетов с подвижными соединениями.

Каменные балки. До появления современных инженерных технологий и материалов при соединении больших пролетов балки в большом количестве укладывали па опоры, расположенные близко друг к другу. Мост Люоянь в Кванчжоу, Китай, построенный в 1060 году, имеет длину более километра. Огромные гранитные плиты удерживают тридцать четыре каменные опоры.

Распределение нагрузки. Распределение нагрузки поперек нескольких уложенных параллельно балок, как показано на изображении типичного автомобильного моста, помогает преодолеть эффект скручивания, который проявляется, когда вес распределяется по мостовому полотну неравномерно. В данном случае полотно опирается на четыре равномерно распределенные стальные балки, которые подведены к каждому из пилонов, благодаря чему нагрузка приходится именно на колонну.

Балки моста Люоянь. При длине балок этого моста ( 20 метров) и при толщине, необходимой им, как минимум, для поддержания собственного веса, масса одной балки должна быть не меньше двухсот тонн. Это весьма неэффективное соотношение. На каждые пять метров пролета требуется 8 массивных каменных балок; таким образом, на сооружение этого моста ушло 350 балок, которые связывают 46 каменных «быков» обтекаемой формы.

Мегабалки. Балка, опирающаяся с двух сторон на пилон, может повторяться бесконечное число раз. Неудивительно, что самый длинным в мире мост, Даньянь — Куныпап Гранд-бридж, протянувшийся на 165 кило­метров, является балочным мостом. Сотни предварительно напряженных бетонных балок были уложены поперек многочисленных опор.

Арочные мосты. Арка сама по себе является очень прочной конструкцией. На подражание человека вдохновило присутствие арок в природе. Первые попытки были сделаны в камне, однако позднее для строительства арок стали использовать и другие материалы, в том числе дерево, кирпич, чугун, сталь и преднапряженный железобетон. Вертикальная нагрузка в арочной конструкции передается по кривой па опору с каждой из ее сторон, так называемую пяту, через которую нагрузка передается почве. Есть несколько типов арочных мостов: мостовое полотно идет сверху арки; полотно, подвешенное под аркой; полотно, пересекающее арку насквозь.

Линия действия сил. В арочной конструкции приложенные вертикальные усилия преобразуются в усилие сжатия и передаются на опоры, противодействие которых имеет вертикальную и горизонтальную составляющие. В традиционных каменных арках блоки в кладке называют сводчатыми или клинчатыми, а камень на вершине арки — ключевым или замковым. Последний «запирает» кладку.

Арки с полотном посередине. Мост Лупу через реку Хуанпу в Шанхае, Китай, построенный в 2003 году, — арочный мост со стальными коробчатыми пролетными строениями. Длина пролета составляет 550 метров, и это второй по длине арочный мост в мире. Мост представляет собой две массивные стальные арки, соединенные между собой. С полотном они соединяются вертикальными стальными затяжками.

Виды арочных мостов. Традиционно, попадая на однопролетный арочный мост, транспортные средства вынуждены были сначала подниматься вверх, а затем спускаться вниз. Сегодня сооружаются и другие виды арочных мостов — с горизонтальными мостовыми полотнами, например мосты с полотном посередине, с проездом поверху и с проездом под аркой.

Стальная арка. Современные строительные материалы и технологии позволили сооружать изящные арочные конструкции. Тонкие линии этого арочного моста с проездом посередине над озером Рузвельт в Аризоне, США, — пример того, как ненавязчивого могут вписаться современные мосты в удивительный природный пейзаж.