21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

15.06.2016

Использование металла в качестве строительного материала имеет давнюю историю, тесно связанную с развитием производительных сил общества, накоплением знаний в области материаловедения и металлургического производства. Еще задолго до нашей эры (н.э.) литую бронзу и листовую медь использовали при постройке сооружений в древних государствах Междуречья, Персии, Египте и Малой Азии. Имеются упоминания о бронзовых деталях, применявшихся, в частности, на мосту Элия через реку Тибр в Риме, построенном Месиусом Рустикусом в 136 г. н.э. Однако вплоть до XVIII в. металл оставался, главным образом, материалом деталей отдельных скреплений несущих конструкций мостов, а также механизмов разводных мостов.
Подлинный переворот в использовании металла и интенсивное мостостроение связаны с эпохой промышленной революции в Англии и других передовых странах Европы второй половины XVIII в. Индустриализация производства, развитие металлургии способствовали получению сравнительно дешевого и однородного по качеству чугуна, пригодного для изготовления крупных отливок сложной формы.
По-видимому, первый чугунный арочный мост был построен через реку Северн в Коулбрукдейле (Англия) в 1779 г. Абрахамом Дэрби. Мост имел один пролет длиной 31 м. Своими формами (полуциркульными арками) он напоминал каменные и деревянные мосты, строившиеся до этого. В 1796 г. в Сандерленде (Англия) возведен арочный чугунный мост, имевший пролет длиной 72 м и стрелу подъема арок 13,65 м.
В дальнейшем, главным образом в первой половине XIX в., арочные чугунные сооружения строят как под шоссейную, так и под железную дороги. Их конструкции претерпевают ряд изменений: появляются трубчатые арки с эллиптическим и круглым поперечными сечениями, из элементов двутаврового профиля, соединяемых болтами, и др. Насколько известно, пролет мостов этого типа не превосходил 72 м.
Спустя всего три года после строительства моста через реку Северн русским изобретателем-самородком И.П. Кулибиным был предложен проект металлического моста через реку Неву в г. Санкт-Петербурге. Вслед за этим в 1780-е гг. по проектам Ч. Камерона, Дж. Кваренги, К. Росси, И.Е. Старова, В.И. Баженова и других зодчих начинается строительство замечательных по своей архитектуре чугунных мостиков в парковых ансамблях Царского Села и Павловска. Архитектором В.И. Гесте в начале XIX в. были построены в г. Санкт-Петербурге шесть городских чугунных арочных мостов пролетами от 15 до 32 м. В то время надежной конструкцией считалось использование в арках литых двутавровых секций или ребристых блоков-ящиков (рис. 1.1), скрепляемых болтами, со свинцовыми прокладками в швах. На этой основе в 1807 г. В.И. Гесте разработал «образцовый» проект чугунных арок — первый в истории типовой проект металлического моста.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

В 1850 г. заканчивается строительство крупнейшего для своего времени первого постоянного моста через реку Неву — Николаевского (Благовещенского). Он имел семь пролетов длиной от 32,6 до 47,2 м, перекрытых чугунными арками, и один разводной пролет длиной 22 м (рис. 1.2). Мост был построен инженером С.В. Кербедзом.
XIX в. вошел в историю как век «железный», характеризующийся появлением и бурным развитием железных дорог. Усиленное строительство большепролетных мостов через многоводные реки заставило задуматься о выборе системы металлического пролетного строения, рассчитанного на воздействие высоких динамических нагрузок подвижного состава. Мостостроители обратили внимание на балочную систему, выгодную отсутствием распора при высоких опорах и слабых грунтах.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

Небольшие мостики из чугунных балок пролетами до 20 м входят в обиход с самого начала строительства английских и французских железных дорог. Для увеличения перекрывающей способности их снабжали усиливающей конструкцией в виде шпренгеля. Элементы, работавшие в нем на растяжение, изготавливали из круглого или полосового железа (рис. 1.3). Однако недостаточные механические свойства не позволили использовать чугун в элементах, работающих на изгиб и растяжение, и он не получил распространения в пролетных строениях крупных мостов.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

Первым большим балочным железнодорожным мостом из металла считается знаменитый мост Британия, возведенный известным инженером Робертом Стефенсоном в 1850 г. через Менейский залив в Англии (рис. 1.4). Он состоял из двухпролетных неразрезных балок пролетами по 140 и 70 м (всего четыре). Поперечное сечение пролетного строения имело вид замкнутой прямоугольной трубы, внутри которой двигались поезда.
Возможность устройства большепролетных трубчатых балок на мосту Британия тоже была доказана опытами, произведенными Стефенсоном, Фейрберном и Гудкинсоном над моделями трубчатых балок.
В середине XIX в., особенно в Англии, была популярна идея сооружения железных мостов из балок трубчатого сечения. В 1849 г. Фаулером возведен Торксейский мост через Трент по неразрезной схеме 2х39,62 м. Другой мост с трубчатыми балками построен по проекту Стефенсона в США через реку Св. Лаврентия в 1860 г.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

Наилучшую форму трубчатых балок в то время отыскивали исключительно опытным путем. Назначение частей сооружения и их формы для строителей тогда не были достаточно ясны, и они лишь по интуиции, иногда ценой ошибок, находили правильные формы.
Одновременно с сооружением балочных мостов трубчатого сечения со сплошной стенкой шла работа в области сооружений с решетчатыми фермами. Первые из них были явным подражанием многорешетчатым деревянным фермам Taуна, иногда Гау, как по внешнему очертанию, так и по некоторым конструктивным деталям. Можно отметить два больших железнодорожных моста такой системы через реки Вислу в Диршау и Ногат в Мариенбурге (оба — 1857 г.). Первый из них имел шесть пролетов по 131 м, второй — два по 103 м.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

В 1845 г. бельгийским инженером Невиллем были предложены и в некоторых мостах внедрены фермы с простой треугольной решеткой. Этот тип ферм, улучшенный английским инженером Уорреном (введение болтовых узлов и др.), был перенесен впоследствии в США (рис. 1.5). Там же применяли различные типы ферм Уипла, Пратта, Поста, Финкла и др.
Первый в России металлический балочный мост по неразрезной схеме 2х55,3 м через реку Лугу под железнодорожную нагрузку (1857 г.) построил С.В. Кербедз, внеся в его конструкцию ряд улучшений по сравнению с известными в то время типами балочных металлических ферм (рис. 1.6). Впоследствии (в 1870—1880-е гг.) по проекту Н.А. Белелюбского на первой в стране железнодорожной магистрали Санкт-Петербург- Москва деревянные пролетные строения с фермами Гау пролетами 54,41 м, 61,17 м и др. заменили на соответствующие металлические.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

Заметим, что для больших мостов середины XIX в. употребляли уже не чугун, а сварочное железо, изготавливавшееся в пудлинговых печах. Сварочное железо существенно лучше чугуна отвечало требованиям мостостроения, но все же пудлингование не позволяло получать материал с однородными структурой и свойствами. Позднее (с 1865 г.) появились способы получения литого железа (т.е. фактически стали) в бессемеровских и томасовских конверторах, а также в мартенах. Это позволило удешевить металл, улучшить его свойства, расширить сортамент, увеличить производительность металлургических заводов. В 1874 г. американским инженером Идсом впервые использована легированная сталь с добавкой хрома при сооружении городского моста в Сент-Луисе.
Во второй половине XIX в. началось интенсивное развитие теоретических наук, в том числе сопротивления материалов и статики сооружений. Появляются методы расчета ферм, становятся ясными назначение и роль их отдельных элементов. К числу деятелей науки и инженерного искусства, внесших большой вклад в создание теории расчета мостов, можно отнести Э. Винклера, О. Коши, Г. Ламэ, О. Мора, Г. Мюллера-Бреслау, М. Навье, С.Д. Пуассона, А. Риттера, Б. Сен-Венана, в России — С.И. Белзецкого, Э.М. Зубова, Д.И. Журавского, Л.Ф. Николаи, Л.Д. Проскурякова, Г.С. Семиколенова, Ф.С. Ясинского и др.
Расчетные методы позволили синтезировать новые системы мостов. В частности, инженеры обратили внимание на балочно-консольную систему, увлечение которой привело к тому, что в одной лишь Германии были предложены различные консольные фермы Шведлера, Паули, Риттера, Гербера, Кюблера, Финка, Лозе, Майера и др. Консольные мосты отличались рациональностью, простотой и ясностью работы конструкции. Их стали строить довольно часто.
Апофеозом применения балочно-консольной системы становится строительство в 1890 г. Фаулером и Беккером грандиозного моста через Фортский залив в Шотландии, имевшего наибольшее расстояние между опорами 521,24 м. А в 1917 г. был возведен Квебекский мост через р. Св. Лаврентия в Канаде с рекордным по длине пролетом 549 м (рис. 1.7).
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

Итак, к началу XX в. в основном завершается процесс формирования современных систем металлических мостов. В решетчатых фермах отчетливо наблюдается переход на простые решетки. Сварочное железо повсеместно вытесняется литым, болтовые узлы уступают место заклепочным соединениям. С 80-х гг. XIX столетия начинается эра типового проектирования стальных решетчатых пролетных строений железнодорожных мостов, продолжающаяся по сей день.
Пионером этого направления (1884 г.) стал знаменитый русский мостостроитель Н.А. Белелюбский. Им же спроектировано и возведено большое число уникальных сооружений, в том числе Александровский мост через реку Волгу у г. Сызрань на Самаро-Златоустовской железной дороге. Мост, построенный в 1880 г., состоял из 13 пролетов по 110,7 м, его общая длина — 1485 м (рис. 1.8). По тем временам это был самый длинный мост в Европе.
Особого внимания заслуживает железнодорожный мост через реку Енисей, пролет которого достигал 144 м. По данному показателю он был первым в России. Автор проекта профессор Л.Д. Проскуряков использовал треугольные фермы со шпренгельной решеткой, что позволяло перекрыть значительные пролеты балочной системы. Модель Енисейского моста экспонировалась на Всемирной выставке в Париже в 1900 г., где удостоилась золотой медали. Вообще авторитетным ученым построено большое число уникальных сооружений, в том числе мосты через реки Амур, Москву (у Лужников), а также предложены передовые для своего времени типовые пролетные строения железнодорожных мостов с треугольной решеткой и полигональными главными фермами.
Краткие исторические сведения о развитии металлических мостов

Значительным достижением XX в. можно считать внедрение электросварки в мостостроении. Сварные мосты в бывш. СССР начали сооружать с 1931 г. К первым из них относятся железнодорожный мост разработки ЦИС HKIIC пролетом 12 м с решетчатыми фермами, а также автодорожный пятипролетный мост из разрезных сплошностенчатых балок с наибольшим пролетом 20 м. Созданию сварных мостов мы обязаны, в первую очередь, трудам Г.А. Николаева, Н.О. Окерблома, Е.О. Патона, Г.П. Передерия и многих других крупных ученых.
Заводские технологии изготовления сварных пролетных строений отработаны практически для любых конструкций. Однако освоение сварки в мостостроении происходило с переменным успехом. В результате широких исследовательских работ в 1940 —1950-х гг. было установлено, что более предпочтительно применение монтажной электросварки в автодорожных мостах различных систем, нежели в железнодорожных.
Внедрение электросварки позволило синтезировать новые формы пролетных строений, которые с 60-х гг. становятся преимущественно коробчатыми тонкостенными с новой конструкцией проезжей части в виде ортотропных плит. Их изготавливают, в основном, из низколегированных сталей, обладающих хорошими механическими и технологическими свойствами. Взамен монтажной клепки в практику широко внедряется новый тип соединений — фрикционные (высокопрочные) болты и комбинированные (болтосварные) соединения.
Соперничество железобетона и стали привело к закономерному результату — их соединению в сталежелезобетонных пролетных строениях, являющихся специфическим комбинированным типом конструкций. Применение сталежелезобетона в бывш. СССР было начато в 1944 г. по проектам, разработанным в ЦНИИ Проект-стальконструкция под руководством Г.Д. Попова, хотя впервые новый материал был запатентован в Швейцарии в 1939 г. Уже в конце 40-х—начале 50-х гг. прошлого века сталежелезобетонные мосты начали строить в большинстве стран мира. В нашей стране они являются сейчас самым распространенным видом автодорожных сооружений средних пролетов (40—80 м). Значительное число их и на железных дорогах с ездой поверху пролетами 18—55 м.
Таким образом, успехи в области мостостроения в XX в. связаны с разработкой новых конструктивных форм пролетных строений, увеличением их перекрывающей способности, введением сварки, использованием новых материалов и типов соединений металлоконструкций, совершенствованием методов и норм проектирования и расчета мостов, технологии заводского и строительного производства.