Мост

У этого термина существуют и другие значения, см. Мост (значения).

Мост — искусственное сооружение, перекинутое через реку, овраг, озеро или другое физическое препятствие. Мост, перекинутый через дорогу, называют путепроводом, мост через овраг или ущелье — виадуком.

Мост является одним из древнейших инженерных изобретений человечества.

Конструкция

Как правило, мосты состоят из пролётных строений и опор. Пролётные строения служат для восприятия нагрузок и передачу их опорам; на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод. Опоры переносят нагрузки с пролётных строений на основание моста.

Пролётные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плиты проезжей части. Статическая схема пролётных строений может быть арочной, балочной, рамной, вантовой или комбинированной; она определяет тип моста по конструкции. Обычно пролётные строения прямолинейны, однако в случае необходимости (например, при постройке эстакад и дорожных развязок) им придают сложную форму: спиралеобразную, кольцевую, и т. д.

Формы опор могут быть весьма разнообразными. Промежуточные опоры называются быками, концевые — устоями. Устои служат для соединения моста с подходными насыпями.

Материалами для мостов служат металл (сталь и алюминиевые сплавы), железобетон, бетон, природный камень, дерево.

История

Примитивные мосты, представлявшие собой перекинутое через ручей бревно, возникли в глубокой древности.

Позже в качестве материала начали использовать камень. Первые подобные мосты стали строить в эпоху рабовладельческого общества. Первоначально из камня делали только опоры моста, но потом и вся его конструкция стала каменной. Больших успехов в каменном мостостроении добились древние римляне, применявшие сводчатые конструкции в качестве опор и использовавшие цемент, секрет котрого был утрачен в Средние века, но потом открыт заново. Мосты (точнее, акведуки) использовались для обеспечения городов водой. Римский историк Фронтин Секст Юлий писал о том, что акведуки являются главными свидетелями величия Римской Империи.^[1] Многие древнеримские мосты служат и по сей день.

В Средние века рост городов и бурное развитие торговли вызвало необходимость в большом количестве прочных мостов. Развитие инженерной мысли позволило строить мосты с более широкими проёмами, пологими сводами и менее широкими опорами. Самые крупные мосты того времени достигают в пролёте более 70 метров.

У славян вместо камня используется дерево. «Повесть временных лет» сообщает о постройке моста в Овруче в X веке:

Пошёл Ярополк на брата своего Олега в Деревскую землю. И вышел против него Олег, и исполчились обе стороны. И в начавшейся битве победил Ярополк Олега. Олег же со своими воинами побежал в город, называемый Овруч, а через ров к городским воротам был перекинут мост, и люди, теснясь на нем, сталкивали друг друга вниз. (Повесть временных лет^[2])

В XII столетии в Киеве появился наплавной мост через Днепр. В то время наиболее распространёнными на Руси были арочные деревянные мосты.^[3]

В то же время у инков получают распространение верёвочные мосты, представляющие собой простейшую форму висячих.

В XVI и XVII веках появилась необходимость в ещё более крупных мостах, которые могли бы пропускать большие корабли. В XVIII веке высота пролёта мостов достигает более чем 100 метров. Нереализованным остался проект деревянного одноарочного моста через Неву длиной 298 метров, составленный И. П. Кулибиным.

С конца XVIII века для строительства применяется металл. Первый металлический мост был построен в Колбрукдейле, Великобритания на реке Северн в 1779 году. Высота его пролёта составляла около тридцати метров, перекрытия представляли собой чугунные арки.

В XIX веке появление железных дорог потребовало создания мостов, способных выдерживать значительные нагрузки, что стимулировало развитие мостостроения. Постепенно в качестве основных материалов в мостостроении утверждаются сталь и железо. Густав Эйфель в 1877 году построил арочный мост из литого железа через реку Дору в Португалии. Высота пролёта этого моста составила 160 метров. Длиннейшим в Европе конца XIX века был мост через Волгу у Сызрани, построенный по проекту Н. А. Белелюбского и составлявший 1443 метра в длину. В 1900 медали на международной выставке в Париже удостоился мост через Енисей в Красноярске (проект Л. Д. Проскурякова).

В XX веке мосты стали строить также из железобетона. Этот материал выгодно отличается от стали тем, что не требует регулярной покраски. Железобетон применялся для балочных пролётных строений до 50 метров, а арочных — до 250 метров. Продолжает применяться и металл — в XX веке были построены крупные металлические мосты — балочный через реку Святого Лаврентия в Канаде (длина пролёта 549 метров), через пролив Килл-ван-Килл в США (503,8 метра), а также мост «Золотые ворота» в Сан-Франциско, США (длина главного пролёта — 1280 метров).

Крупнейшие мосты современности, в том числе, высочайший в мире Акаси-Кайкё (длина главного пролёта 1991 метр), относятся к подвесным. Вантовые пролётные строения позволяют перекрывать наибольшие расстояния.

Строительство мостов

Первым (и самым дорогим — до 50 % расходов от общей стоимости строительства) этапом в построении моста является установка опор. Опоры сооружаются в открытых котлованах или путём погружения в грунт свай, опускных колодцев, кессонов, сборных оболочек. Сваи (в основном, железобетонные) используются, главным образом, при строительстве малых и средних мостов. Они погружаются в грунт при помощи дизельных молотов и электрических вибропогружателей. При возведении больших мостов используются в основном сборные оболочки диаметром до 3 метров.

Пролётные строения обычно устанавливают на опоры монтажными кранами. При строительстве больших мостов пролётное строение нередко собирают на берегу и затем перемещают и помещают на опоры. Навесной метод установки предполагает наращивание конструкции от опоры моста в его пролёт. При этом применяется навесной монтаж с помощью крана, двигающегося по уже построенной части (для металлических пролётных строений) или же навесная сборка с изготовлением отдельных элементов на заводе и последующей транспортировкой их к объекту (для железобетонных).

Иначе происходит строительство навесных мостов: оно начинается с установки пилонов; затем на них подвешиваются временные кабели. С их помощью производится навивка основных кабелей моста, после чего монтируют подвески и балку жёсткости.

По области применения

По области применения мосты делятся на

• Железнодорожные
• Автомобильные
• Метромосты
• Пешеходные
• Комбинированные (например, автомобильно-железнодорожные).

Выделяют также трубопроводные мосты, акведуки (используются для транспортировки воды) и виадуки (мосты через овраги или ущелья; соединяют точки, равные по высоте).^[4]

Железнодорожный мост через реку Шуя, Карелия. Данная фотография была сделана в 1915 году

По конструкции

По конструкции мосты делятся на:

• Балочные — самый простой вид мостов. Предназначены для перекрытия небольших пролётов. Пролётные строения — балки, перекрывающие расстояние между опорами.
• Висячие — основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов, проезжая часть подвешена.
• Вантовые — разновидность висячих мостов: роль основной несущей конструкции выполняет вантовая ферма, выполненная из прямолинейных стальных канатов. Этот вид представляют все крупнейшие по длине и высоте пролёта мосты мира
• Арочные — основными несущими конструкциями являются арки или своды. При этом опорам передаются не только вертикальные, но и горизонтальные усилия.
• Понтонные, или наплавные — временные мосты на плавучих опорах.

Стоит отметить отдельно горбатые мосты, которые отличаются своей формой: они существенно выгнуты вверх.

Также различают мосты с ездой поверху, понизу и посередине.

Разводные мосты

Особый тип мостов — разводные мосты. В разведённом состоянии мост не мешает проходу судов. Своими разводными мостами знаменит Санкт-Петербург.

Особые конструкции разводных мостов:

• Мосты, разводимые поднятием средней части
  • 1-й тип: пролет поднимается в горизонтальном положении вверх (например железнодорожный мост в Ростове-на-Дону)
  • 2-й тип: пролет или пролеты поднимаются поворачиваясь вокруг одного из шарниров (например, Дворцовый мост в Санкт-Петербурге)

• Поворотные мосты: у таких мостов средняя часть шарнирно укреплена на стоящей в середине реки опоре. Мост разводится поворотом средней части на 90°, таким образом средняя часть становится параллельна руслу реки. Прекрасным примером такой конструкции служит мост в Николаеве (Украина), поворотный пролёт которого имеет длину 134 метра.

Архитектура мостов

Многие мосты являются выдающимися памятниками зодчества и инженерного искусства. В некоторых городах, таких как Санкт-Петербург или Прага, мосты являются неотъемлемой частью городской архитектуры.^[3]

В стиле классицизма выполнены многие древнеримские мосты: почти лишённые декора, они, тем не менее, за счёт своей массивности и выразительной архитектоники создают ощущение прочности и надёжности (мост Алькантара на реке Тахо, Испания).

В Средние века двумя преобладающими типами стали мосты с полуциркульными (или круговыми) арками и мосты со стрельчатыми арками. Первый тип основывался на римской традиции, второй был заимствован из восточной архитектуры и вскоре потерял популярность, так как неоправданно увеличивал высоту моста. Ещё одним явлением в средневековом мостостроении стали мосты-улицы, появившиеся во всех крупных европейских городах (например, Понте Веккио во Флоренции). В Средние века на мостах появился декор (это произошло в конце XIV века): например, оформленный в готическом стиле Карлов мост в Праге.

Совершенствование техники мостостроения в Эпоху Возрождения позволило значительно увеличить соотношение толщины свода к высоте пролёта. Благодаря этому, мосты стали более высокими и лёгкими по конструкции.^[3] Совершенствуется конструкция каменных мостов: появляются круглые и коробовые своды (Новый Мост в Париже). В целом же, прослеживается тенденция к подражанию античной архитектуре. Чуть позже появилось барокко, тяготевшее к динамичным композициям и пышному декору. Широко известен барочный Мост Вздохов в Венеции.

В XVIII веке популярностью пользовался классицизм. Мосты, построенные в этом стиле, отличали чёткая симметрия, внимательное отношение к пропорциям сооружения, пролёты больших размеров. Классицизм был широко распространён во Франции (Мост Согласия в Париже) и России (Крестовый мост в Пушкине).

К середине XIX века сформировались основные формы металлических мостов. В этот период большое распространение получили решётчатые балконные фермы. Значительное развитие получили конструкции арочных мостов (см. например виадук Гараби, построенный Густавом Эйфелем). В конце XIX века популярность приобретают висячие мосты: в 1883 в США был построен Бруклинский мост, чуть позже — Манхеттенский. Висячие мосты сохраняют свою популярность в XX (мост «Золотые ворота») и XXI веке.

Знаменитые мосты

• Мост «Золотые Ворота»

Находится в Сан-Франциско, США; перекинут через одноименный пролив. Открыт в 1937 году. Относится к типу висячих мостов, сооружён из стали. Высота основного пролёта — 230, длина основного пролёта — 1280, общая длина — 1970 метров. Около тридцати лет «Золотые ворота» занимал первое место в списке крупнейших мостов мира. За более чем семьдесят лет, прошедшие с момента его открытия, мост стал возможно самым узнаваемым из символов Сан-Франциско. Печально известен как «мост самоубийц» — уже более тысячи человек покончили с собой, спрыгнув в воду с этого моста.

• Тауэр Бридж

Разводной мост через Темзу в Лондоне, Великобритания, открыт в 1894 году. Знаменит благодаря двум башням высотой по 65 метров каждая, установленным на устоях.

• Бруклинский мост

Один из старейших подвесных мостов США. Соединяет районы Бруклин и Манхеттен в Нью-Йорке, пересекая пролив Ист-Ривер. Был открыт в 1883 году; на момент основания это — крупнейший подвесной мост в мире. Бруклинский мост — первый в мире, в конструкции которого использовались стальные прутья.

• Мост Вздохов

Арочный мост в стиле барокко. Перекинут через Дворцовый канал в Венеции, Италия и соединяет Дворец Дожей (в котором располагался суд) и тюрьму. По легенде, название моста происходит от вздохов осуждённых, которые, проходя по мосту, бросали свой последний взгляд на Венецию.

• Карлов Мост

Арочный готический мост, украшенный барочной скульптурой, через реку Влтава в Праге, Чехия. Сохранился со Средних веков, известен благодаря башням на входе на мост и украшающими мост тридцатью скульптурами.

• Акаси-Кайкё

Самый длинный подвесной мост и самый высокий мост в мире. Находится в Японии, пересекает пролив Акаси и соединяет города Кобе и Авадзи. Высота главного пролёта — 297 метров, общая длина моста — 3911 метров.

• Ататюркский мост

Первый висячий мост через Босфор, соединяет азиатскую и европейскую части Стамбула, Турция. Был открыт в 1973 году к пятидесятилетию Турецкой Республики. Проход пешеходов запрещён в связи с тем, что мост неоднократно пытались использовать для совершения самоубийств.

• Мост У Байн

Самый большой в мире деревянный мост длиной более двух километров через озеро между городом Мандалай и предыдущей столицей Анарапурой в Бирме.

Катастрофы

Причиной самопроизвольного обрушения моста может стать его неправильная конструкция. При создании проекта моста следует всегда учитывать возможные природные катаклизмы, такие, как сильный ветер или землетрясение.