Арочные мосты с подвесной проезжей частью

 

Современная тенденция в строительстве больших арочных мостов - созданиеподвесной проезжей части. Если поставить параллельно две арки из стали илижелезобетона, то между ними на любом нужном нам уровне можно подвесить проезжуючасть (рис. 83). В этом случае не возникнет ограничений на высоту арки. МостХелл-Гейт в Нью-Йорке (1915 г.) длиной в 300 м и мост в Сидней-Харбор (1930г.), где длина пролета достигает 500 м, - стальные мосты именно такого типа.Основная нагрузка в них воспринимается сжатыми арками, а подвесная проезжаячасть свободна от продольных напряжений. Давление на опоры в больших мостахвесьма велико, поэтому необходимы очень надежные основания. Оба упомянутыхмоста построены на скальном основании.

 

 

Рис. 83. Арка с подвесной проезжей частью.

 

Подвесные мосты

 

Каменные арки имеют много достоинств. Как мы видели в предыдущей главе,их сравнительно легко проектировать, полагаясь на предыдущий опыт строительстваи изменяя масштабы сооружения.

Как заметил профессор Хейман, очень трудно спроектировать арку, котораябы действительно рухнула. Тем не менее этот подвиг был совершен неким ВильямомЭдвардсом в Понтиприте в 1751 г., но я думаю, что письменных свидетельство событиях такого рода, относящихся к более поздним временам, просто несуществует. Наконец, арки не слишком чувствительны к довольно большим смещениямфундамента. И все же строить для них какой-то достаточно надежный фундаментвсе же приходится, в случае мягкого грунта это может оказаться сложно идорого.

Хотя эксплуатация каменной кладки не требует больших затрат, ее первоначальнаястоимость всегда велика, особенно при постройке больших мостов, которыетребуют сложной опалубки. Поэтому мостостроители издревле стремились создатьчто-то более легкое и дешевое. В отсталых странах были весьма распространеныподвесные мосты самых разных типов, обычно построенные с помощью веревокили других видов растительных волокон. Подвесные канатные мосты использовалисьтакже для военных переправ, особенно саперами Веллингтона во время войныв Испании.

Однако только новые веревки прочны и надежно выдерживают растягивающиеусилия, канаты из растительных волокон чрезвычайно быстро портятся на открытомвоздухе и теряют свою надежность (как могли убедиться в этом некоторыеперсонажи романа Торнтона Уайлдера "Мост короля Людовика Святого"). Длястроительства подвесных мостов необходимы стальные или железные канаты.Чугун слишком хрупок, сталь до относительно недавнего времени была слишкомдорога, тогда как железо обладает достаточной прочностью и трещиностойкостью;кроме того, оно хорошо противостоит коррозии.

Пешеходный мост длиной в 20 м на железных цепях был переброшен через реку Тис в1741 г., однако кованое железо было тогда слишком дорого для широкогоприменения в строительстве мостов. После того как в конце XVIII в. былизобретен процесс пудлингования[76], кованые железные цепистали сравнительно дешевы.

На мосту через Тис настил примитивным образом крепился прямо к цепям,поэтому он был непригоден для экипажей и слишком крут и опасен для пешеходов.Современная система больших башен, поддерживающих канаты, на которые подвешиваетсяпроезжая часть (рис. 84), была изобретением Джеймса Финлея из Пенсильвании,который начал строить мосты такого типа примерно с 1796 г.

 

 

Рис. 84. Современная ферма подвесного моста с горизонтальной проезжей частью,подвешенной к канатам; эта схема была предложена Финлеем в 1796 г.

Подвесная горизонтальная проезжая часть в сочетании с достаточно дешевымиковаными железными цепями сделала подвесные мосты весьма удобными дляпереброски колесного транспорта через широкие реки. В большинстве случаев этимосты были гораздо дешевле и практичнее, больших каменных мостов. Идеюподхватили быстро во многих странах. В Англии Томас Телфорд построил подвесноймост[77]через пролив Менай (1825 г.). Его центральный пролет длиной в 166 м долгоевремя оставался непревзойденным (рис. 85).

 

 

Рис. 85. Подвесной мост через пролив Менай построенный Телфордом в 1819 г.Длина его пролета 166 м.

Цепи, использованные Телфордом, как и большинство подвесных цепей вмостах того времени, состояли из пластин, или звеньев, соединенных междусобой болтами подобно цепям современных велосипедов. Концентрация напряженийв местах соединений требовала применения такого вязкого и пластичного материала,каким было кованое железо. Цепи получались весьма надежными, и какие-либонеприятности почти не возникали. Хотя кованое железо может работать нарастяжение, его прочность не особенно велика, поэтому Телфорд предусмотрительнодопускал наибольшее номинальное напряжение в цепях на уровне около 55 МН/м²(5 кгс/мм², что составляет менее 1/2 от предела прочности. В этих условияхбольшая часть прочности цепей предназначалась для того, чтобы выдерживатьих собственный вес, и Телфорд считал, что мост через Менай имеет максимальновозможную для подвесного моста длину пролета (для материалов того времени).Хотя Брюнель в свое время показал, что Телфорд был слишком осторожен (Клифтонскиймост Брюнеля имел пролет 190 м), все же в течение многих лет пролет мостачерез Менай оставался рекордным. Во всяком случае, ограничения на длину,которые возникают при применении железных кованых цепей, достаточно очевидны.

Современные успехи в строительстве больших автодорожных подвесных мостовстали возможны в результате появления высокопрочной стальной проволоки.Высокопрочная сталь гораздо прочнее кованого железа или мягкой стали, ипоэтому она может выдержать собственный вес при гораздо большей длине канатов.Правда, она более хрупка, чем кованое железо, но это не страшно, посколькуканат сплошной и не имеет отдельных звеньев с болтовыми соединениями, которыеособенно уязвимы для трещин. Кроме того, в отличие от цепного каната, вкотором работают в параллель три или четыре звена, проволочный канат состоитиз многих сотен отдельных нитей, так что разрыв одной из них совершенноне опасен (рис. 86).

 

 

Рис. 86. Подвесной мост через Северн.

Примером того, что можно делать в наши дни, служит мост через Хамберна новой автомагистрали, длина пролета которого 1388 м, то есть в 8 разпревышает длину, которую Телфорд считал предельной. Это оказалось возможнымблагодаря канатам в подвеске, которые работают (и вполне надежно) при напряженияхоколо 600 МН/м² (60 кгс/мм²), более чем в 10 раз превышающих напряженияв кованых цепях Телфорда.

 

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться: