Висячий мост — мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Работа висячих конструкций на растяжение позволяет полностью использовать механические свойства высокопрочных материалов (стальной проволоки, капроновых нитей и др.), а незначительный вес их даёт возможность перекрывать сооружения с наибольшими пролётами. Висячие конструкции сравнительно просты в монтаже, надёжны в эксплуатации, отличаются архитектурной выразительностью.

Висячие мосты находят наиболее удачное применение в случае большой длины моста, невозможности или опасности установки промежуточных опор (например в судоходных местах). Мосты такого типа выглядят очень гармонично, одним из наиболее известных и красивых примеров является мост Золотые Ворота, расположенный на входе в бухту Сан-Франциско.

Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам крепят вертикальные тросы или балки, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста. Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух дополнительных пролётов.

Под действием сосредоточенной нагрузки несущая конструкция может изменять свою форму, что уменьшает жёсткость моста. Для избежания прогибов, в современных висячих мостах дорожное полотно усиливают продольными балками или фермами, распределяющими нагрузку.

Используются также конструкции, в которых дорожное полотно поддерживается системой прямолинейных канатов, закреплённых непосредственно на пилонах. Такие мосты называются вантовыми.

Структура конструкции

Основные напряжения в висячем мосте — это напряжения растяжения в основных тросах и напряжения сжатия в опорах, напряжения в самом пролёте малы. Почти все силы в опорах направлены вертикально вниз и стабилизируются за счёт тросов, поэтому опоры могут быть очень тонкими. Сравнительно простое распределение нагрузок по разным элементам конструкции упрощает расчёт висячих мостов. Под действием собственного веса и веса мостового пролёта тросы провисают и образуют дугу. Ненагруженный трос, подвешенный между двумя опорами, принимает форму т. н. «цепной линии». Если весом тросов можно пренебречь, а вес пролёта равномерно распределён по длине моста, тросы принимают форму параболы. Если вес троса сравним с весом дорожного полотна, то его форма будет промежуточной между цепной линией и параболой.

Достоинства висячих мостов

• Основной пролёт можно сделать очень длинным при минимальном количестве материала. Поэтому использование такой конструкции очень эффективно при строительстве мостов через широкие ущелья и водные преграды. В современных висячих мостах широко применяют проволочные кабели и канаты из высокопрочной стали с пределом прочности 2—2,5 ГН/м², что существенно снижает собственный вес моста.
• Висячие мосты могут быть построены высоко над водой, что обеспечивает прохождение под ними даже высоких судов.
• Отсутствует необходимость ставить промежуточные опоры, что даёт большие преимущества, например, в случае горных разломов или рек с сильным течением.
• Будучи относительно податливыми, висячие мосты могут, без ущерба для целостности конструкции, изгибаться под действием сильного ветра или сейсмических нагрузок, тогда как более жёсткие мосты нужно строить более крепкими и тяжёлыми.

Недостатки висячих мостов

• Из-за недостаточной жёсткости моста может потребоваться перекрытие движения при штормовых погодных условиях.
• Прогибы моста в ответ на сосредоточенную нагрузку делают висячие мосты неприменимыми для железных дорог, так как в этом случае роль сосредоточенной нагрузки будет выполнять локомотив.
• Под действием сильного ветра опоры подвергаются действию большого крутящего момента, поэтому для них требуется хороший фундамент, особенно при слабых грунтах.

Сейчас мы твердо знаем что такое висячий мост, каковы его достоинства и недостатки, какова его структура конструкции и ее схемы и многое другое. Однако раньше люди не могли дать ответ на многие вопросы, мосты не были так хорошо изучены, поэтому случались разрушения. Такой горький опыт заставил людей детально изучить свойства висячих конструкций. Чтобы знать как это происходило необходимо обратиться к истории развития и применения висячих мостов.

1.Исторический обзор применения висячих мостов.

Висячие мосты занимают видное место в истории мостостроения. Они появились на заре развития человеческого общества и в ранний период имели весьма примитивные конструктивные формы. Через ущелье, горный поток или овраг перекидывалось две или несколько толстых веревок, иногда просто лиан (Основные несущие элементы); пространство между ними застилалось или закладывалось досками, и мост был готов. Иногда протягивался еще один свободный канат, чтобы служить поручнем. Такого типа мосты встречались в Южной Америке, Японии, Тибете, на Кавказе и в других местах. Они были весьма несовершенны, обладали малой грузоподъемностью, плохо сопротивлялись ветровым нагрузкам и сильно раскачивались даже от тяжести одного человека. Изображенный на рис.1 (сверху) висячий мост имел пролет 40 м, ширину 2,5 м и был укреплен на деревьях, стоящих на берегах. На канатах моста, сделанных из агавы, был уложен легкий бамбуковый настил.

В Китае около 3000 лет тому назад начали строить висячие мосты, настил на которых укладывался непосредственно на туго натянутых цепях или канатах, закрепляемых в скалах на берегах.

Первый висячий мост, описанный в литературе, конструктивная схема которого близка к современным схемам висячих мостов, был построен в 1741 г. в Англии через реку Тисс. Характерной особенностью этого моста являлось наличие самостоятельной проезжей части, соединенной с цепью подвесками. Этот мост имел пролет 21 м и служил для прохода горнорабочих.

За истекшие 266 лет с момента открытия указанного выше моста во всех странах мира было построено большое количество висячих мостов, конструкция которых постоянно совершенствовалась, а пролеты увеличивались. Уже в начале XIX века выявились их экономические преимущества перед каменными. К концу XIX века мосты имели уже значительные пролеты. Пролетные строения стали опирать не на цепные, а на кабельные подвесы из высокопрочных материалов

Переход от примитивных конструкций висячих мостов к современным системам относится к XVII—XVIII вв. и связан с именами испанца Веррантиуса (дал с своем сочинении описание висячих мостов на железных цепях, где указывалась конструкция с отделением полотна моста от поддерживающих цепей. Полотно прикреплялось к цепям на подвесках), француза Пойе (предложил систему, в которой полотно моста поддерживалось вантами, идущими от двух высоких мачт) и англичанина Джеймса Финли. Последний получил на свою висячую систему патент в 1808 году, в которой цепь выполнялась из кованых звеньев, соединенных между собой по длине моста короткими соединительными звеньями в местах подвесок, расположенных друг от друга на равных расстояниях. Цепи на берегах опирались на каменные столбы и были пропущены в анкерные устои, где и закреплены в них своими концами. К подвескам была подвешена проезжая часть моста, состоящая из поперечных балок и настила.

Первые висячие мосты, оказавшиеся способными соответствовать современным требованиям, были построены в Северной Америке в конце XVIII столетия (более 50 мостов). Первый висячий мост был построен Джеймсом Финли в Пенсильвании в 1796 г. В начале XIX века в этом штате существовало уже довольно много таких мостов. Самым крупным из них был мост в 91,8 м через через реку Скукл (Schuylkill) близ Филадельфии.

Характерно, что ни один из висячих мостов раннего периода строительства не имел каких-либо ветровых связей, так как считалось, что цепь имеет естественную форму равновесия и будет к ней возвращаться, независимо от величины и направления прогибов.

Итак, в первом периоде, продолжавшемся примерно до 1810 г., строились, как правило, цепные мосты небольших пролетов. Они обладали значительным собственным весом и сравнительно небольшой грузоподъемностью. Основным несущим элементом таких мостов являлась цепь, составленная из колец или отдельных жестких элементов, соединенных между собой болтами (шарнирами).

В начале XIX века уже выявились экономические преимущества висячих мостов по сравнению с каменными мостами, которые имели в то время широкое распространение. Так, например, построенный в 1820 г. в Англии висячий мост через реку Твид пролетом 110 м стоил примерно в 4 раза дешевле каменного моста такой же длины.

Британские инженеры последовали примеру американцев, в результате чего на протяжении первой четверти XIX века было построено много цепных мостов и в Англии. Крупнейший из них — мост Меней, соединяющий берег Уэльса с островом Англси, был спроектирован и построен Томасом Тельфордом. Строительство велось с 1822 по 1826 гг. В 1826 г. в Англии состоялось открытиие Менейского цепного моста, который прослужил около ста лет, имел пролет 177 м при отношении стрелы к пролету 1/12.

В этот же период был построен еще ряд мостов во Франции, США и других странах, пролеты которых не превышали 150 м.

Строительная практика висячих мостов опережала теоретическую их разработку, так как строившиеся висячие мосты, состоявшие из цепи, к которой подвешена проезжая часть, представляли собою гибкую изменяемую систему, что приводило к колебаниям и большим прогибам таких примитивных висячих мостов, к расстройству соединений, авариям и катастрофам.

Однако, несмотря на неблагоприятные последствия разрыва между практикой строительства висячих мостов и состоянием теоретической разработки этого вопроса, висячие мосты были незаменимыми системами для больших пролетов (применение их вызывалось низким состоянием техники постройки опор мостов), а обрушенные мосты вновь и вновь восстанавливались и усиливались.

По неполным статистическим данным из висячих мостов больших пролетов от 60 м и выше, построенных начиная с 1741 г. по 1885 г., 82 моста просуществовали от 50 до 120 лет, 30 мостов - от 20 до 50 лет и 6 мостов - менее 10 лет.

Несмотря на отрицательные качества простейшей формы висячего моста, эти мосты оказались не менее долговечными, чем другие системы мостов, что объясняется простотой усиления и реконструкции, которой характеризуются висячие мосты.

Для небольших, в то время существовавших, нагрузок гибкость системы моста не вызывала каких-либо сомнений в прочности моста и не затрудняла движения по нему «легких нагрузок», вследствие чего инженеры того времени заблуждались, считая преимуществом и естественными природными качествами гибких висячих мостов возвращение гибкой цепи или каната моста к его первоначальному виду, после прохода нагрузки, т. е. стремились теорию висячих мостов построить на использовании простейшей формы естественного равновесия каната, переброшенного с берега на берег.

Гибкие мосты простейшего типа получили наибольшее развитие после 1822 г., когда был изобретен кабель из проволоки с высокими допускаемыми напряжениями и с прядением этого кабеля на месте из отдельных проволок или прядей при сооружении висячих мостов.

Вторая четверть XIX века ознаменовалась широким применением кабельных висячих мостов, в которых основной несущий элемент (цепь) был заменен тросом (проволочным кабелем). Это привело к значительному прогрессу, так как кабель обладал более высокой прочностью по сравнению с цепью. Изобретение стальных проволочных канатов дало возможность строить мост навесу без подмостей и расширить строительство висячих мостов до весьма больших пролетов

В этот период был построен целый ряд кабельных мостов во Франции, Англии, Америке и других странах.

Открытый в 1834 г. висячий мост в Швейцарии близ Фрейбурга оказался в то время уникальным. Он имел пролет 265 м, стрелку кабеля 1/14 пролета, ширину проезжей части 6,5 м и перекрывал долину реки на высоте 51 м над уровнем воды. Мост подвешен на 4 кабелях, диаметром по 135 мм, причем каждый кабель состоял из 1056 проволок толщиною 3,8 мм с временным сопротивлением 82 кг/мм2.

Увеличение временных нагрузок, неправильная заделка канатов и. цепей в устоях, а также действие ветра, приводившее к большим колебаниям всей системы (основанной на примитивном использовании естественной формы равновесия каната) в горизонтальной и вертикальной плоскостях, привели в ряде мостов к тяжелым катастрофам и авариям. Катастрофы будут подробно рассмотрены в разделе «Катастрофы при применении висячих мостов простейшей формы»

Последующий примерно столетний период характерен массовым строительством висячих мостов во многих странах мира. Конструкции висячих мостов быстро совершенствовались. Стали применяться высокопрочные материалы, а пролеты мостов постоянно увеличивались и к началу XX столетия приближались к 500 м. Так, например, в 1883 г. был построен знаменитый Бруклинский мост в Нью-Йорке с грандиозным для того времени пролетом — 486 м.

В XX веке было построено большое количество висячих мостов, основные достижения технологии их строительства таковы:

- В 1929 г. был построен Амбассадорский мост через реку Детройт вышедший на первое место среди всех систем мостов по длине пролёта, превзойдя Квебекский мост с пролётом 548 м. Мост соединил две соседние страны — Канаду и США. Строительство продолжалось два года. Средний пролет моста равен 563 м. Высота стальной решетчатой балки жесткости - 6,7 м. Отношение высоты балки жесткости к пролету 1: 84. Ширина проезжей части 14,1 м, тротуаров — 2,4 м. Мост поддерживается двумя кабелями, состоящими из параллельных проволок. Диаметр каждого кабеля равен 48,9 см.

- В 1931 г. построен мост через Гудзон (рис. 1.2) длиной 1067 м, — первый мост, превзошедший километровый пролёт, окончательно закрепивший превосходство висячих систем. Мост имеет стальные решетчатые пилоны высотой 181 м. Пролет его равен 1067 м. Поперечное сечение моста показано на рис. 1.3. Расстояние между двумя балками жесткости равно 32,29 м. Проезжая часть поддерживается четырьмя кабелями диаметром 91,4 см. Кабели этого моста состоят из 61 пряди. Каждая прядь изготовлена из 434 проволок диаметром 4,9 мм. Временное сопротивление проволоки 155 кН/ см2, а условный предел текучести -105 кН/см2. Подвески, между которыми расположены тротуары имеют диаметр 78 мм. Каждая поперечная балка подвешена четырьмя подвесками. Всего в одном кабеле содержится 26474 параллельных проволок. Общая длина проволок в кабеле составляет 171 000 км. Мост был спроектирован двухъярусным. В 1929 г. был сооружен только верхний ярус для восьми полос автомобильного движения. В середине — проезд шириной 12,2 м — предназначен для грузового транспорта, а по бокам полосы для легковых автомобилей.

В период с 1959 по 1962 гг. был пристроен нижний ярус, что позволило справиться с возросшим транспортным потоком. В результате пристройки образовалась ферма жесткости высотой 9,14 м.

- В 1937 г. в Сан-Франциско построен мост Золотые Ворота, длина 1280 м, предмет национальной гордости американцев (на праздновании 50-летия моста в 1987 г. собралось 150 000 человек), получил много призов за красоту, особый эффект от оранжевого кабеля на фоне голубого океана. В 1953 г. после катастрофы с висячим мостом в Такомской Долине (1940 г.), мост «Золотые Ворота» был усилен горизонтальными удерживающими кабелями.

- В 1940 г. через пролив Пюджет Саунд был построен трехпролетный Такомский мост, который, просуществовав всего четыре месяца, обрушился от колебаний, вызванных действием ветра.

В октябре 1950 г. было открыто движение по новому Такомскому мосту, построенному на том же месте с использованием старых фундаментов опор. Длина главного пролета равна 853 м. Новый мост отличается от старого балкой жесткости, выполненной в виде стальной решетчатой фермы высотой 10 м. Балка жесткости поддерживается двумя кабелями диаметром 50,8 см каждый.

- В 1965 г. в Нью-Йорке построен мост «Верразано-Нерроуз», длина 1298 м, — последний американский мировой рекорд, остающийся до сих пор рекордом Америки.

- В 1997 г. в Японии, между островами Сикоку и Хонсю построен мост Акаси-Кайкё, который дважды вошёл в книгу рекордов Гиннесса: как самый длинный подвесной мост — длина одного его пролёта составляет 1991 м — и как самый высокий мост, так как его пилоны поднимаются на 297 м, что выше девяностоэтажного дома. Общая же протяжённость этого уникального трехпролетного сооружения составляет 3911 м. Несмотря на огромные размеры моста, его конструкция достаточно прочна, чтобы выдержать порывы ветра до 80 м в секунду и землетрясения до 8 баллов по шкале Рихтера, которые нередки на Дальнем Востоке.

В нашей стране висячие мосты не получили такого большого развития, как в США, Англии, Франции, Японии и других странах. Во-первых, они появились у нас значительно позже. Г. П. Передерий считает, что первый висячий мост в России был построен в 1823 г. в Петербурге в Екатерингофском парке и имел пролет 15,2 м. Отставание в этой области объясняется многими причинами, одна из которых заключается в отсутствии сравнительно больших водных преград, которые требовали бы строительства столь больших пролетов.

Первые висячие мосты в России построены в Петербурге в 1820-1830-е гг.:

1823 г ., пешеходный мостик в Екатерингофском парке пролетом 15,2 м;

1824 г ., Пантелеймоновский мост через р. Фонтанку у Летнего сада, L = 40 м (разобран в 1905 г. после разрушения соседнего Египетского моста при проходе кавалерийского отряда).

Некоторые пешеходные висячие мостики того периода сохранились до сих пор: Почтамтский (через Мойку), Банковский и Львиный (через канал Грибоедова).

1836 г ., г. Брест-Литовск, первый в России висячий мост на проволочных канатах, L = 89 м.

1847 г ., г. Киев, р. Днепр, четырехпролетный мост, L = 134 м, разрушен белополяками в 1920 г.

В XX в. на территории СССР построен ряд висячих мостов весьма больших пролетов под трубопроводы (р. Амударья, L = 660 м; р. Днепр, L = 720 м) и временный мост пролетом 874 м через Волгу под конвейерную линию при строительстве ГЭС.

Самым же известным российским висячим мостом является Крымский мост через Москва-реку. Своё название мост унаследовал от когда-то существовавшего на месте моста Крымского брода, через который переправлялись татары при набегах на Москву. Построенный в 1938 г., общей длиной в 688 м, он в то время вошёл в первую шестёрку мостов Европы по длине речного пролёта — 168 м. Тип конструкции, который использовали инженер Б. П. Константинов и архитектор А. В. Власов при проектировании Крымского моста, очень редко встречается в мировой практике. Его пилоны стоят отдельно и поверху не соединены. Несмотря на то, что вес металлических конструкций Крымского моста достигает 10 000 т, мост кажется очень лёгким и ажурным. И хотя Крымский мост уже стал одной из визитных карточек Москвы, в мировой табели о рангах он занимает более чем скромное место. (Подробнее о Крымском мосте в разделе «Примеры висячих мостов»).

2.Катастрофы при применении висячих мостов простейшей фо р мы.

Начальный период строительства висячих мостов простейшего типа и их распространение связаны с большим количеством аварий и катастроф этих мостов.

Техника мостостроения не знает большего количества аварий, чем было при применении висячих мостов.

С момента, когда висячие мосты начали строиться, как у нас, так и за границей, вопросы колебаний висячих мостов, от которых и происходили разрушения мостов, не получили необходимого анализа.

Примитивность простейшей системы висячего моста и геометрическая изменяемость системы не смущали строителей мостов. Однако при эксплуатации таких мостов происходило их раскачивание от вертикальной и ветровой нагрузки, что приводило к повреждению мостов, их катастрофам или, в лучшем случае, вызывало заметные эксплуатационные неудобства.

Один из первых висячих мостов через р. Твид в Шотландии, пролетом 78 м, был разрушен ветром в 5 — 6 баллов через несколько месяцев после постройки.

Вскоре был построен мост через р. Твид в Бервике (Англия), пролетом 40 м, который через 6 месяцев после окончания строительства был разрушен ветром.

Брайтонский мост, построенный в 1823 г., был разрушен штормом в 1833 г. и затем после ремонта разрушен еще раз — в 1836 г.

По зарисовкам очевидца в момент катастрофы видно, что катастрофа произошла от характерных для простейшей формы висячего моста S -образных колебаний, сопровождаемых скручиванием проезжей части.

Мост Монтроз в Шотландии, построенный в 1829 г., обрушился в 1829 г. от перегрузки, с большим количеством жертв.

После ремонта он был вновь разрушен ветром в 1838 г. Свидетели видели, как мост колебался по двум полуволнам, что привело его к обрушению.

Мост через пролив Меней в Уэльсе, построенный в 1826 г., при пролете 177 м, был подвержен угрожающим колебаниям. Пролет колебался волнообразно, волнами длиной 4,8 м. Через месяц мост был поврежден и затем получил повреждения в 1836 и 1839 гг.

Мост через р. Лан у Нассау (Германия), построенный в 1830 г., был сильно разрушен ветром в 1833 г., когда была разорвана цепь и сломана балка жесткости.

Мост Рош-Бернар во Франции, построенный в 1840 г., с проволочными кабелями при пролете 194 м был разрушен ветром в 1852 г. Мост Вилинг через р. Охайо (США) пролетом в 308 м, построенный, в 1848 1849 гг., был разрушен в 1854 г.

Очевидцы рассказывали, что обычные S -образные колебания внезапно перешли в сильные скручивающие колебания, «мост нырял как, корабль в бурю», и каждое колебание давало новый, более сильный толчок, пока весь пролет не обрушился от разрыва тросов в кабеле.

Мост Люистон-Квикстон через р. Ниагару пролетом 306 м, построенный в 1851 г., едва не разрушился во время шторма в 1855 г.,

С целью уменьшения, угрожающих сохранности моста, S -образ ных его колебаний (по двум полуволнам) вблизи пилонов были добавлены наклонные ванты, поддерживавшие проезжую часть. После того, как наклонные ванты в 1864 г. были разъединены на время ремонта, мост раскачался от ветра и обрушился.

Мост через Ниагарский водопад, построенный в 1868 г., пролетом 372 м был разрушен после ремонта в 1888 г. Врач, проезжавший ночью через мост, описал его движение, как качание лодки на волнах. Утром никаких следов от моста не осталось, но он вскоре был восстановлен, «чтобы туристы не заметили его исчезновения».

Ряд мостов обрушился от прохода толпы, как, например: мост Броутон в Ланкашире, построенный в 1831 г., мост в Анжере (Франция) пролетом 100 м (обрушился в 1850 г.), мост в Остраве (Чехия), построенный в 1891 г. (обрушился в 1896 г.), и др. Ряд мостов в Америке обрушился от прохода скота.

Мост в Филадельфии, построенный в 1809 г., обрушился в 1811 г., просуществовав менее двух лет; мост в Йоркшире в 1830 г., железнодорожный. Мост в Дурхеле через р. Тис, мост в Кентукки и т. д. Эти уроки катастроф по существу были забыты до обрушения в США 7 ноября 1940 г. Такомского висячего моста со средним пролетом 855 м.

От действия сравнительно слабого ветра горизонтальные его колебания перешли во все нараставшие по времени S -образные (по двум полуволнам) колебания, сопровождаемые скручиванием проезжей части. Величина вертикальных амплитуд проезжей части доходила до 8 м, а проезжая часть при этом закручивалась на 45 — 50° (рис. 2.1)

По мере приобретения опыта строительства висячих мостов простейшей формы с целью увеличения жесткости — уменьшения колебаний, висячие мосты начали усилять. Усиление заключалось в устройстве ветровых связей, устройстве жестких балок, расположенных вдоль моста в плоскости кабелей, называемых балками жесткости, устройстве наклонных вант, поддерживающих проезжую часть вблизи пилонов.

Все эти мероприятия однако являются недостаточными, так как Такомский мост, построенный в 1936 г., имел как балки жесткости, так и ветровые связи. Существо вопроса заключается в самой системе главных ферм висячего моста, так как в основе ее оставалась, простейшая форма висячих ферм, в связи, с чем эти мосты сохраняли и присущие ей недостатки.

За последние годы, после изучения аварии Такомского висячего моста, было найдено, что простейшая система висячего моста, в основе которой лежит естественная форма равновесия подвешенного каната, является системой аэродинамически мало устойчивой, чем и объясняется большое число аварий висячих мостов подобного типа.

Аэродинамически устойчивыми системами являются вантовые системы и двухцепные висячие мосты.

3.Переход к рациональным системам висячих мостов.

На примерах катастроф, связанных с раскачиванием и колебаниями висячих мостов, была доказана необходимость введения жестких балок в структуру висячего моста. Начиная с середины 19 в. помимо гибкой цепи стали применять в мостах жесткие деревянные перила по типу ферм Гау и наклонные ванты, поддерживавшие проезжую часть вблизи пилонов.

Против горизонтальных раскачиваний начали применять диагональные связи под проезжей частью.

По выражению одного из современников, „катастрофы изгнали висячие мосты из Европы". Вернее следует сказать, что заблуждения в теоретических представлениях о работе висячих мостов исключили применение их в России и в Западной Европе. Примером тому являлся построенный в 1850 г. под железнодорожные нагрузки висячий мост «Британия» (Англия), который был переделан в процессе строительства на балочный, причем вся переделка заключалась в том, что были выкинуты цепи висячего моста и оставлены только жесткие балки с проезжен частью, что указывает на совершенно неоправданные запасы прочности в балке жесткости, способной воспринимать самостоятельно нагрузки как балочной системы.

Такой подход к строительству висячих мостов в Европе продолжался и после того, как была создана наука расчета строительных сооружений и когда расчет висячего моста явился лишь частной задачей общего метода.

В конце 19 в. и начале 20 в. в США продолжалось применение и строительство висячих кабельных мостов (примером чему является Бруклинский мост, пролетом 486 м с каменными пилонами, общей высотой вместе с опорами до 130 м), в то время как в Европе долго спорили о преимуществах и недостатках цепных и кабельных мостов.

Исключением в то время была Франция, где были разработаны вантовые системы мостов Жискляра, Лейнекугель ле Кока и др. и где применение вантовых мостов получило развитие наряду со строительством висячих мостов.

Строители висячих мостов в Европе, начиная с конца 19 в., пошли по пути увеличения жесткости висячих мостов (мост в Братиславе имеет жесткость 1/1500 пролета), путем отказа от применения стальных канатов.

Вопрос применения висячих мостов в Европе был поставлен в плоскость обеспеченности от возможных последствий неполноты теоретических знаний. От экономики и простоты решений не осталось и следа.

Следует отметить, что долго существовало убеждение в том, что висячий мост будет более жестким, если принимать малые стрелы провеса каната или цепи, так как висячие мосты без балок жесткости имели меньшие S -образные прогибы, при изгибе проезжей части по двум полуволнам, при уменьшении стрелы провеса и вследствие чего первые висячие мосты строились со стрелой провеса 1/12 1/15 пролета. Но что действительно для гибкой нити и экономически выгодно для висячих мостов простейшего типа, в которых применялись массивные каменные пилоны, невыгодно и нецелесообразно для висячих мостов на современной стадии их развития.

Поэтому примененные в висячих мостах стрелы постепенно, в зависимости от периода постройки моста, увеличивались до 1/7 пролета. Это увеличение или уменьшение выгодной величины стрелы провеса диктуется, главным образом, экономикой применения пилонов. В прошлом столетии было невыгодно и сложно строить каменные пилоны большой высоты (каменные пилоны Бруклинского моста строились более 9 лет, т. е. 70% общего времени строительства моста), вследствие чего стрелу цепи выгодно было уменьшать, тем более, что это совпадало с требованиями к висячим мостам простейшего типа об уменьшении стрелы очертания цепи, исходя из уменьшения величины прогибов.

Таким образом, переходный период от простейших форм висячих мостов к рациональным системам характеризовался стремлением улучшить построенные мосты и, исходя из опыта строительства мостов, применять наиболее жесткие и экономически целесообразные системы и конструкции висячих мостов.

В основном, если не считать применения вантовых мостов во Франции, все усилия строителей и ученых сводились к улучшению простейшей одноцепной системы висячего моста посредством уточнения расчета и применения различных конструктивных мероприятий (введение наклонных вант и т. д.). Однако эти стремления не решали вопроса и являлись полумерами, так как способность простейшей системы висячего моста к S -образному изгибу балки жесткости в них сохранялась.

Примером этому является потерпевший катастрофу Такомский висячий мост и многие из построенных в 1940-е годы висячих мостов США, которые подвергались в процессе их эксплуатации угрожающим колебаниям.

В частности Бронк-Уайтстонский висячий мост после обрушения Такомского моста был немедленно усилен, а на остальных висячих мостах США были организованы наблюдение и контроль за их колебаниями.

Выводы, которые были получены в США в результате анализа катастрофы Такомского моста, отмечают, что главная опасность кроется не в том, что слишком мала ширина висячих мостов больших пролетов (Такомский мост имел ширину 1/72 пролета, а в том, что слишком мала жесткость балок жесткости висячего моста, имеющего „лентовидную структуру").

В заключении своих выводов американские специалисты вынуждены заявить: „Более целесообразно научно устранить причины неустойчивости и малой жесткости висячих мостов, чем стараться найти какие-либо противоядия".

4.Примеры современных висячих мостов.

4.1.Мост Золотые Ворота.

Рисунок 4.1 Мост «Золотые ворота».

Мост «Золотые Ворота» — висячий мост через пролив Золотые Ворота. Он соединяет город Сан-Франциско на севере полуострова Сан-Франциско и южную часть Марин-Каунти, рядом с пригородом Саусалито. Мост «Золотые Ворота» был самым крупным висячим мостом в мире с момента постройки в 1934-м году и до 1964-го года.

Проект моста подготовил инженер Иозеф Штраус, а консультантом был архитектор Ирвинг Морроу, который использовал в дизайне элементы стиля арт-деко. Все математические вычисления для моста сделал Чарльз Альтон Эллис, живший в городе Нью-Йорк, но из-за плохих отношений между ним и Иозефом Штраусом, имя Эллиса не фигурирует в строительстве моста и не вписано в табличку строителей моста на южной башне. Следует отметить, что все расчеты производились при помощи арифмометров и логарифмических линеек.

Историческая справка.

Необходимость соединить берега пролива Золотые Ворота мостовым сооружением стала совершенно очевидной еще в 1923 г., однако строительство его было начато лишь после провозглашения президентом Франклином Рузвельтом так называемого «нового курса» с целью оживления экономики. В период 1933 — 1937 гг. в Сан-Франциско были возведены два моста: один над проливом в направлении района Окленд и другой под названием Золотые Ворота.

Сооружение моста представляло собой серьезную техническую задачу из-за больших нагрузок на конструкцию, которая осложнялась характером здешних тихоокеанских течений. Новое сооружение должно было выдерживать потоки океанских вод, текущих со скоростью до 185 км в час, а также порывы ветра, вызывающие колебания до 9 м. Внеплановое испытание мост прошел 1 декабря 1951 г., когда штормовой ветер достиг скорости 130 км в час; тогда основной пролет отклонился на 8 м по горизонтали и на 2 м по вертикали, что, впрочем, не вызвало серьезных повреждений. Трудной задачей явилось возведение основания южной опоры на глубине 30 м, где потребовалось использовать гигантский воздушный кессон. Также при монтаже конструкции под настилом была растянута специальная страховочная сеть, спасшая жизнь 19 рабочих, но были и погибшие в ходе строительства. С самого начала мост был выкрашен оранжево-красной краской. Красный и оранжевый — цвета, которые всегда используются при возведении стальных конструкций, потому что данные краски содержат свинцовый компонент, защищающий сталь от ржавчины. Цвет моста Золотые Ворота имеет ещё и то преимущество, что хорошо виден в тумане, который так часто сгущается над этой местностью. Но в туманную погоду краска разлагается на элементы, вредные для окружающей среды.

Это выяснилось значительно позже, и сейчас идёт разработка безвредных соединений. Пока из экспериментов ничего не вышло, некоторые участки моста выкрасили серой краской. Но это отступление от традиции поддержки не нашло.

Параметры моста.

Длина моста — 1970 метров, длина основного пролета — 1280, высота опор — 230 метров над водой. От проезжей части до поверхности воды — 67 метров. Стальная решетчатая ферма жесткости высотой 7,6 м поддерживается двумя кабелями из параллельных проволок диаметром 92,7 см.(кабель состоит из 61 пряди, каждая прядь состоит из 450 проволок.

Мост сегодня.

Мост «Золотые Ворота» является единственным маршрутом из Сан-Франциско на север. Автомобильное движение по мосту осуществляется по шести полосам. В среднем, сто тысяч автомобилей в сутки проезжают по мосту. Ограничение скорости на мосту — 45 миль в час (~72 км/ч).

В южной оконечности моста и в его центральной части функционируют два звуковых сигнала для проводки судов в тумане. Эти горны используются по пять часов в день в самый туманный период года с июля по октябрь. А на верхушках мостовых опор расположены сигнальные светильники, предназначенные для самолетов.

Мост «Золотые ворота» - уникальное архитектурное сооружение, которое можно назвать одним из новых чудес света.

4.2.Бруклинский мост.

Бру́клинский мост (англ. Brooklyn Bridge ) — один из старейших висячих мостов в США, он пересекает пролив Ист Ривер и соединяет районы Бруклин и Манхеттен в городе Нью-Йорк. На момент окончания строительства он являлся самым большим подвесным мостом в мире и первым мостом, в конструкции которого использовались стальные прутья. Первоначальное название — Мост Нью-Йорка и Бруклина (англ. New York and Brooklyn Bridge ).

Историческая справка.

Мысль о том, как соединить отдельные города Манхэттен и Бруклин (ныне представляющие собой районы Нью-Йорка), обсуждалась в обществе с 1806 г. С целью оценки данного проекта проводились исследования; рассматривался вопрос о строительстве туннеля, что тогда считалось менее затруднительным, нежели вести наземные работы. Более 60 лет велись дебаты (порой приобретавшие язвительный характер), пока, наконец, дело не сдвинулось с мертвой точки. В 1869 г. Джон Огастес Реблинг представил свой проект «Нью-Йорк Бридж Кампани», которая и утвердила его 1 сентября того же года. Строительство моста началось 3 января 1870 года.

Джон Огастес Реблинг (1806—1869) получил хорошее теоретическое образование на факультете гражданского строительства Королевского политехнического института в Берлине. В Соединенных Штатах, куда он эмигрировал в 1831 г., он приобрел большой профессиональный опыт при постройке таких значительных сооружений, как Аллеганский акведук на реке Аплегейни, мост на реке Мононгахила в Питтсбурге, мост-акведук в Делавэре (он все еще функционирует) и подвесной мост на реке Огайо (длиной 120 м) в Цинциннати. В конце 60-х гг. XIX в. город Нью-Йорк испытывал бурный рост: за предыдущее десятилетие численность его населения возросла с 266 до 396 тыс. человек, что было рекордным показателем по сравнению с любым другим городом страны. В то же время активно развивался Бруклин, и строительство моста становилось насущной необходимостью.

Разрабатывая свой замысел, Реблинг предусматривал применение стали (редко используемого в то время материала) из-за ее двойной прочности в сравнении с привычным чугуном. Даже строительное оборудование представлялось совершенно новым: впервые при выемке фунта прямо под водой для установки опор использовались пневматические кессоны. К сожалению, строительному процессу сопутствовали неприятные эпизоды. Вначале произошел несчастный случай с самим Реблингом: перед началом работ он, находясь на пароме при осмотре места под будущие опоры, сломал ногу. Вслед за этим через несколько дней, 20 июля 1869 г., последовала и кончина самого проектировщика от столбняка. Ответственность по руководству проектом перешла к его сыну Вашингтону, который приобрел необходимый опыт, работая рядом с отцом на строительстве подвесного моста на реке Огайо в Цинциннати. Лично контролируя выемку земли под водой, Вашингтон Реблинг в 1872 г. сам спустился в кессон со сжатым воздухом и получил синдром декомпрессии (кессонную болезнь). Руководить всеми работами он был вынужден теперь лишь из окна собственного жилища.

Строительство моста заняло 13 лет, и за это время произошло немало других несчастных случаев со смертельным исходом. Мост обошелся в 15.1 миллионов долларов. Наконец,23 мая 1883 года Бруклинский мост был введен в эксплуатацию.

В этот же день порядка 1,800 транспортных средств и около 150,300 человек воспользовались им, чтобы перебраться на другую сторону. Однако неделю спустя в народе прошёл слух о возможности внезапного обрушения моста, что стало причиной давки и гибели 12 человек. Чтобы уверить народ в прочности моста, власти провели по нему 21 слона из гастролировавшего неподалёку цирка.

Параметры моста.

Длина основного пролета - 486,3 м., длина боковых пролетов – 287м, полная длина моста – 1825 м., высота моста – 42 м., Высота опор – 84м.,. Проезжая часть поддерживается четырьмя кабелями диаметром 39,4 см. каждый. Кабель состоит из 5282 параллельных проволок диаметром по3 мм. В плоскости каждого кабеля размещено по 40 наклонных вант с обеих сторон пилонов. Главная балка состоит из 6 продольных решетчатых ферм, соединенных поперечными балками. Фермы имеют высоту 5,2 м. Отношение высоты балки жесткости к пролету 1:94.

Мост сегодня.

Облик Бруклинского моста известен во всем мире: настил его паутинообразной металлической конструкции подвешен на четырех закрепленных по краям тросах, поддерживаемых двумя гранитными башнями в неоготическом стиле.

По мосту осуществляется как автомобильное, так и пешеходное движение — вдоль он разделен на три части. Боковые полосы используются автомобилями, а средняя, на значительном возвышении, пешехода

ми и велосипедистами.

4.3.Мост Цин Ма.

Цин Ма (Tsing Ма, 青馬大橋) — висячий мост в Гонконге, пятый в мире по длине. Соединяет остров Цин И на востоке и остров Мавань на западе, является частью магистрали Лантау, которая с тремя другими мостами соединяет Новые Территории, и остров Чек Лап Кок, где располагается Международный аэропорт Гонконга. Железная дорога - часть системы метро MTR, ветки Тунг Чунг и международного аэропорта. Мост по проекту компании «Yee Associates» и является самым протяженным мостом, предназначенным для автомобильных и железнодорожных перевозок. (Мост не имеет тротуаров. Парковка на нем также запрещена). Создание моста началось в 1992 году, закончилось в 1997. Магистраль Лантау открылась 27 апреля 1997 года. Строительство моста обошлось в 7,2 миллиарда гонконгских долларов. На церемонии открытия присутствовала бывший премьер министр Англии Маргарет Тэтчер.

Особенности конструкции моста

Фундамент и конструкция опор. Одна опора построена со стороны острова Цин И, а другая - в 120 метрах от побережья искусственного острова Мавань. Каждая опора возвышается на 206 метров относительно уровня моря, и вкопана на относительно малую глубину. Опоры состоят из двух "ног", связанных между собой через некоторые интервалы

Перекладинами. "Ноги" сделаны из высокопрочного бетона по технологии непрерывной заливки бетона с использованием подвижной опалубки.

Закрепление . Силы натяжения в тросах уравновешены большими опорными сооружениями, расположенными с обеих концов моста. Это массивные бетонные конструкции, глубоко заделанные в землю на побережье островов Цин И и Мавань. Общий вес бетона, использованный при создании двух опорных конструкций - примерно 300 000 тонн.

Основные тросы . Тросы были изготовлены подвесным методом формирования волокон. Этот процесс связан с протяжкой проволоки, обеспечивая подачу с постоянным натяжением и вытягиванием проволоки от одной опоры к другой, проходя через 500-тонные чугунные салазки наверху каждой опорной башни моста. 70 000 проводов, каждый диаметром 5,38 мм были объединены в основной трос диаметром 1,1 метр.

Подвесное полотно . Стальная конструкция полотна была изготовлена в Англии и Японии. После доставки она была обработана и собрана в г. Дунгуань в Китае в модули. Всего было подготовлено 96 модулей, каждый 18 метров длиной и весом 480 тонн. Модули были доставлены на место монтажа сделанными специально для этого баржами и устанавливались двумя прибрежными кранами, которые могли перемещаться вдоль основного троса.

Пролёт, ближний к острову Цин И схож по форме и поперечному сечению с подвесным пролётом, но находится на основании, вместо того, чтобы быть подвешенным тросом. Это был первый пролёт, собранный на земле и установленный прибрежными кранами. Дальнейшие построения были произведены путем присоединения модулей используя подъёмные устройства, расположенные на уровне полотна. Было предусмотрено, что может произойти расширение стыков при допустимом максимальном перемещении ± 850 мм, которое должно происходить внутри этого пролёта.

Параметры м о ста .

Полная длина - 2,200 м., длина основного пролета - 1,377 м., высота опор - 206 м., ди а метр тросов -1,1 м., высота моста - 62 м.

Мост имеет два уровня, На верхнем уровне расположена шестиполо с ная автомаг и страль, по три п о лосы в каждом направлении. На нижнем - два ж е лезнодорожных пути и запасная двухполосная а в тодорога для сл у жебных целей и для движения во время сильных ветров. Мост не имеет троту а ров.

Цин Ма стал излюбленным живописным местом и известной достопримечательностью. Для получения актуальной информации можно посетить Туристический центр и смотровую площадку Лантау, расположенные на северо-западе острова Цин И.

4.4.Мост Акаси-Кайкё.

Акаси Кайкё (яп.明石海峡大橋 Акаси Кайкё: Охаси) — висячий мост в Японии, пересекающий пролив Акаси (Акаси Кайкё:) и соединяющий города Кобе на острове Хонсю с городом Авадзи на острове Авадзи. (ГИП Акаши-Кайке – Суритано Карина.) Является частью магистрали Хонсю—Сикоку. Центральный пролёт моста является самым длинным в мире и имеет длину 1991 метр. Это один из трёх мостов, соединяющих острова Хонсю и Сикоку.

Историческая справка.

Перед тем, как этот мост был построен, через пролив Акаси действовала паромная переправа. Этот опасный водный путь часто подвергался сильным штормам. В 1955 году во время шторма утонули два парома, жертвами этой трагедии стали 168 детей. Волнения жителей и всеобщее недовольство вынудили японское правительство составить планы по строительству подвесного моста. Изначально планировалось построить железнодорожно-автомобильный мост, но в апреле 1986 года, когда началось строительство моста, было принято решение ограничиться только автомобильным движением в 6 полос. Фактически создание моста началось в 1988 году. Строительство моста началось в марте 1988 г. в осложненных условиях морского пролива при максимальной глубине по трассе моста 110 м, скорости течений 4,5 м/с и интенсивности судоходства 1400 судов/сутки, не считая рыболовного флота. (Пролив Акаси — международный водный путь, его ширина должна быть не менее 1500 метров.)

Во время строительства моста Акаси-Кайке в Японии произошло сильное землетрясение. Эпицентр располагался всего в 3,2 км от центра моста. После землетрясения было обнаружено смещение фундаментов опор, вызванное движением земной коры, до 72см по горизонтали и 22см по вертикали. Возникла необходимость в перепроектировании балки жесткости. Возведенные конструкции почти не пострадали. Дополнительные усилия в элементах конструкции, возникшее от изменения конфигурации моста, определенные с помощью пространственного расчета, оказались незначительными. Открытие моста состоялось 5 апреля 1998 года. Стоимость сооружения моста составила 500 миллиардов иен.

Параметры моста.

Мост имеет три пролёта: центральный длиной 1991 метр и две секции по 960 метров. Общая длина моста — 3911 метров. Изначально планировалось, что длина главного пролёта составит 1990 метров, но она увеличилась на один метр после землетрясения в Кобе 17 января 1995 года. В конструкции моста имеется система двухшарнирных балок жёсткости, позволяющая выдерживать скорости ветра до 80 метров в секунду, сейсмическую активность до 8,5 баллов по шкале Рихтера и противостоять морским течениям. Пилоны поднимаются на высоту 297 м.

Параметры кабелей.

• Длина каждого главного кабеля - 4 073 метров.
• Диаметр главного кабеля - 112 см

Диаметр каждой проволоки - 5.23 мм (3/16 дюйм)

• Количество прядей в каждом главном кабеле - 290
• Число проволок в каждой пряди - 127
• Общее количество проводов в каждом кабеле - 36 830

Вес каждого главного кабеля - 50 460 метрических тонн (~56 000 тонн)

Мост предназначен под 6-полосное скоростное движение автотранспорта

Мост Акаси-Кайкё дважды вошёл в книгу рекордов Гиннесса: как самый длинный подвесной мост, и как самый высокий мост. И ещё один любопытный факт: если вытянуть в длину все стальные тросы моста Акаси-Кайкё, то ими можно было бы опоясать Землю целых семь раз!

4.5.Ататюркский мост.

Ататюркский мост (Босфорский мост, тур. Boğaz Köprüsü , англ. Bosphorus bridge или First Bosphorus Bridge ) — первый висячий мост через Босфорский пролив. Он соединяет европейскую и азиатскую часть Стамбула.

Длина моста — 1560 метров, длина основного пролета 1074 метров, ширина моста - 33 метра, высота опор — 165 метров над водой. От проезжей части до поверхности воды — 64 метра.

Закладка моста, запланированная еще в 1950 г., была осуществлена 20 февраля 1970 года. Открытие моста состоялось 29 октября 1973 года, к 50-ти летию установления Турецкой Республики. Мост был сооружен немецкой фирмой Хоцхтиеф и английской фирмой Цлевеланд Енгинееринг, на строительство моста ушло 23 миллиона долларов США.

Ежесуточно через мост проходят более 200 000 единиц транспорта, перевозящих около 600 000 пассажиров. По своей длине мост считается 13 мостом в мире. Проезд по мосту платный, проход по мосту пешеходам закрыт (в связи с тем, что мост регулярно пытались использовать для совершения самоубийств).

4.6.Мост Султана Мехмеда Фатиха.

Мост Султана Мехмеда Фатиха (тур. Fatih Sultan Mehmet Köprüsü , англ . Fatih Sultan Bridge или Second Bosphorus Bridge ) — второй висячий мост через Босфорский пролив . Он соединяет европейскую и азиатскую часть Стамбула.

Историческая справка.

Строительство моста началось в 1985 году и завершилось в 1988 году. Его возведением в 1988 году также была отмечена одна из памятных дат в истории Турции – 535-летний юбилей завоевания Константинополя в 1453 году султаном Мехмедом Фатихом, отчего мост и получил его имя. Примечательно также и то, что мост Султана Мехмеда Фатиха был построен на том же месте, где почти за 2500 лет до этого располагался первый понтонный мост царя Дария. Открытие моста состоялось 29 мая 1988 года. Мост был сооружен японскими строителями, на строительство моста ушло 130 миллионов долларов США.

Параметры моста.

Длина моста — 1510 метров, длина основного пролета 1090 метров, ширина моста - 39 метров, высота опор — 165 метров над водой. Высота моста — 64 метра.

Мост Султана Мехмеда Фатиха сегодня.

Ежесуточно через мост проходят более 150 000 единиц транспорта, перевозящих около 500 000 пассажиров. По своей длине мост считается 12 мостом в мире. Проезд по мосту платный, проход по мосту пешеходам закрыт (в связи с тем, что мост регулярно пытались использовать для совершения самоубийства).

4.7.Кры́мский мост.

Кры́мский мост — единственный в Москве висячий мост, проходит через Москву-реку, расположен на трассе Садового кольца и соединяет Крымскую площадь с улицей Крымский вал.

Проезды вдоль набережных проходят под мостом в береговых пролётах между пилонами и анкерными устоями на концах цепей. Пандусы подходов устроены по железобетонным эстакадам, фасадные стороны которых закрыты стенками, облицованными гранитом. Под эстакадами размещены гаражи. Для спуска с тротуаров моста вдоль стенок подходов устроены лестницы.

Историческая справка.

Раньше на месте современного моста находился Никольский деревянный мост, построенный в 1789 по проекту А. Герарда. В 1870-е гг. обветшавший мост был заменён металлическим с двумя решётчатыми балочными пролётными строениями (автор проекта В. К. Шпейер); в 1936 мост был передвинут на 50 м вниз по течению Москвы-реки, а затем разобран.

Мост получил своё название от древнего Крымского брода, через который переправлялись крымские татары при набегах на Москву.

Конструкция

Тип конструкции, который использовали инженер Б. П. Константинов и архитектор А. В. Власов при проектировании Крымского моста, оригинален и редко встречается в мировой практике: его пилоны, каждый высотой 28,7 метров, стоят отдельно и по верху не соединены. Через верх проходят цепи, закреплённые в устоях на концах моста. Полная длина каждой цепи 297 м, общий вес металлических конструкций около 10 000 тонн.

Параметры моста.

Открытие моста состоялось 1 мая 1938 г. В то время Крымский мост вошёл в первую шестёрку мостов Европы по длине речного пролёта — 168 метров. Мост имеет три пролета (47,5+168+47,5 м), его общая длина — 688 м, ширина 38,5 м. Высота пилонов – 28,7м. . Цепь из пластин соединена на болтовых шарнирах. Длина цепи – 297м.ю Балка жесткости неразрезная, П-образного сечения со сплошной стенкой. Пилоны поверху не имеют соединительного ригеля.

Заключение.

Итак среди других систем висячие мосты занимают особое положение, являясь высокоиндустриальными сооружениями, которые в своих частях могут выполняться из различных материалов. Они выгодны к применению начиная с пролетов 60-80 метров и при пролетах от 120 м. и выше конкурируют с большинством возможных решений на автодорогах.

Кроме того, висячие мосты – это одни из самых красивых и изящных мостов. Однако история, на примере катастроф показала, что красота должна сочетаться с надежностью. Необходимо учитывать все факторы воздействующие на мост, и уже после этого выбирать наиболее рациональный вариант, соответствующий всем требованиям, включая и эстетические. Сегодня в мировой практике строится большое количество висячих мостов, каждый из которых будут поражать людей своей грандиозностью и красотой.

И в заключение хочется отметить что и в нашей стране рано или поздно должны начать строить висячие мосты, которые еще побьют все рекорды и станут настоящей гордостью России.

Приложение.

Таблица 1.1 - Самые большие висячие мосты мировой практике.

Страна	Город (место)	Препятствие	Пролет, м	Год завершения строительства	Название моста
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1991	1998	Akashi-Kaikyo (Акаси)
Дания	Хальсков -Спрогё	пролив	1624	1997	Большой Бельдт
Сянган (Гонконг)	о. Лантау	пролив	1413	1997	Tsing Ма (Цзин-Ма)
Великобритания	г. Гулль	залив Хамбер	1410	1981	Humber (Хамбер)
США	г. Нью-Йорк	р. Гудзон	1298	1965	Verrazano-Narrows (Верразано-Нерроуз)
США	г. Сан-Франциско	залив	1280	1937	Golden Gate (Золотые ворота)
Швеция	Веда-Хорнё	пролив	1210	1997	Хога Хустен
США	Мичиган	пролив Макинак	1158	1957	Большой Мак
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1100	1988	1) Seto Ohashi (Сето Охаси) 2) Minami Bisan Seto (Минами Бисан Сето)
Турция	г. Стамбул	пролив Босфор	1090	1988	Фатах Султан Мехмет
Турция	г. Стамбул	пролив Босфор	1074	1973	Босфорский
США	г. Нью-Йорк	р. Гудзон	1067	1931	Дж. Вашингтона
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1030	1999	Курусима-З
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1020	1999	Курусима-2
Португалия	г. Лиссабон	р. Тахо	1013	1966
Великобритания	г. Эдинбург	залив Форт	1006	1964	Forth (Фортский мост)

Список литературы.

1. Смирнов В.А. Висячие мосты больших пролетов. – М.: Высшая школа,1970. – 408с.: ил.

2.Цаплин С.А. Висячие мосты. – М.: ДОРИЗДАТ, 1949 – 288с.:ил.

3 Передерий Г.П. Курс мостов. – М.: ГОСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1933. – 489с.: ил.

4. Сильницкий Ю.М. Висячие мосты: учеб. Пособие. – Ленинград, 1969. – 86с.: ил.

5. Щусев П.В. Мосты и их архитектура. – М.: изд-во по строительству и архитектуре, 1953. – 360с.: ил.

Мост – одно из самых древних изобретений человечества. Мосты стали своеобразным символом самоутверждения человека и преодоления сил природы. Благодаря им сокращаются временные затраты на дорогу, а торговое и стратегическое значение становится просто колоссальным.

По своей пропускной нагрузке мосты делятся на железнодорожные, пешеходные, автомобильные и комбинированные. По статической схеме мосты могут быть балочными, понтонными, распорными или ферменными. TravelAsk представляет 10 наиболее длинных висячих мостов, входящих в категорию распорных систем. Главной отличительной особенностью таких мостов является их несущая конструкция, которая сделана из гибких растяжек. Благодаря ей проезжая часть может находиться в так называемом подвешенном состоянии.

Мост Макинак (или "Большой Мак")

Мост находится в Америке и пролегает над проливом Макино, объединяющим озера Гурон и Мичиган. Длина его основного пролета – 1158 метров.

Мост Хёгакустенброн

Швейцарский мост, пересекающий реку Онгерманэльвен. Длина основного пролета – 1210 метров.

Мост Золотые Ворота

Мост Золотые Ворота построен в . Он соединяет Сан-Франциско на севере полуострова с южной частью округа Марин. Его основной пролет имеет длину 1280 метров.

Мост Верразано

Еще один американский мост. Соединяет районы Нью-Йорка Бруклин и Статен-Айленд. Длина основного пролета равняется 1298 метрам.

Мост Цинма

Мост Цинма расположен в Гонконге и служит соединением между островом Цинг-И на востоке и островом Ма-Ван на западе. Имеет основной пролет в 1377 метров.

Мост Хамбер

Этот однопролетный подвесной мост находится в Великобритании. Он соединяет Восточный Йоркшир и Северный Линкольншир. Длина основного пролета – 1410 метров.

Мост Жуньян

Основной пролет у этого китайского моста равен 1490 метрам. Он соединяет два старинных города – Янчжоу и Чжэньцзян.

Мост Большой Бельт

Мост Большой Бельт в Дании и правда большой – его основной пролёт составляет в длину 1624 метра. Он пересекает одноименный пролив и соединяет острова Фюн и Зеландия.

Мост Сихоумэнь

Китайцы сильно постарались и построили второй по длине мост в мире, основной пролет которого равен 1650 метрам. Мост соединяет остров Цзиньтан и острова Цэцзы.

РЕФЕРАТ

по дисциплине: "Конструкции инженерных сооружений"

на тему: ВИСЯЧИЕ МОСТЫ

Введение 3

1. Краткий исторический очерк развития висячих и вантовых мостов 5

2. Стальная радуга мостов 8

3. Особенности архитектуры металлических мостов. 12

4. Особенности архитектуры железобетонных мостов 13 Список использованной литературы 16

Введение

Висячие конструкции - строительные конструкции, в которых основные элементы, несущие нагрузку, например, тросы, кабели, цепи, сетки, листовые мембраны и т.п., испытывают только растягивающие усилия. Работа висячих конструкций на растяжение позволяет полностью использовать механические свойства высокопрочных материалов (стальной проволоки, капроновых нитей и др.), а незначительный вес их даёт возможность перекрывать сооружения с наибольшими пролётами. Висячие конструкции сравнительно просты в монтаже, надёжны в эксплуатации, отличаются архитектурной выразительностью. Недостатками висячих конструкций являются наличие распоров и большой деформативности под действием местной нагрузки. Для восприятия распоров устраиваются анкерные фундаменты или так называемые контурные конструкции (кольца, опоясывающие по периметру висячих конструкций). Уменьшение деформативности висячих конструкций достигается введением стабилизирующих элементов - оттяжек, раскосов, балок жёсткости, дополнительных поясов, а также приданием висячим конструкциям формы, допускающей предварительное напряжение. Геометрически неизменяемые висячие конструкции, выполненные из прямолинейных элементов (вантов), называются вантовыми. Висячие конструкции могут быть плоскими и пространственными. Простейший вид плоской висячей конструкции - закрепленный на опорах трос с подвешенными к нему элементами, воспринимающими местную нагрузку. Современные плоские висячие конструкции применяются главным образом в висячих мостах, висячих покрытиях, канатных дорогах, подвесных переходах трубопроводов (рис. 1) и т.п.

Висячий мост - мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. В современных висячих мостах широко применяют проволочные кабели и канаты из высокопрочной стали с пределом прочности 2-2,5 Гн/м 2 (200-250 кгс/мм 2), что существенно снижает собственный вес моста и позволяет перекрывать большие пролёты. Наряду с этим висячие мосты имеют малую жёсткость вследствие того, что при движении временной нагрузки по мосту кабель (цепь) изменяет свою геометрическую форму, вызывая большие прогибы пролётного строения. Для уменьшения прогибов висячие мосты усиливают в уровне их проезжей части продольными балками или фермами жесткости, распределяющими временную нагрузку и уменьшающими деформацию кабеля. Висячие мосты, в которых проезжая часть поддерживается геометрически неизменяемой висячей формой из прямолинейных канатов - вантов, называются вантовыми. Висячие системы применяют главным образом для автодорожных и городских мостов(рис. 1 ). Крупнейший висячий мост, сооружённый в 1965 при входе в нью-йоркскую бухту Веррацано (США), имеет средний пролёт длиной 1298 м (рис. 2 ).

Рисунок 1. Пешеходный висячий мост через р. Днепр в Киеве. 1956-1957г.

Рисунок 2.Висячий мост в бухте Веррацано. 1965г

Краткий исторический очерк развития висячих и вантовых мостов

Идея применения гибких растянутых элементов растительного происхождения (лианы, бамбук) для перекрытия рек и ущелий возникла, очевидно, на заре человеческого общества. Достаточно достоверные исторические данные свидетельствуют о постройке таких мостов в Древнем Египте, Юго-Восточной Азии, Центральной и Южной Америке.

Переход от примитивных конструкций висячих мостов к современным системам относится к XVII-XVIII вв и связан с именами Веррантиуса (Испания), Пойе (Франция) и Финлея (Англия), который получил на свою висячую систему патент.

Первый период развития висячих мостов, относящийся к XVIII в., представлен небольшими цепными мостиками:

· 1741 г., Англия, р.Тисе, пролет L= 21 м,

· 1785 г., Германия, р. Лаан, пролет L = 38 м,

· 1796 г., США, L = 29 м и другие.

Второй период - XIX в. - характерен широким внедрением новых материалов (чугуна, стали), что дало мощный импульс развитию висячих мостов.

К 1809 г. в Америке было построено около 40 висячих мостов. В 1814 г. в Лондоне сооружен пешеходный мостик пролетом 32 м, цепи которого составлены из плоских звеньев, соединенных болтами. В 1816 г. впервые цепь была заменена проволочным кабелем.

1820 г., Англия, р. Твид, L = 110 м - первый висячий мост под экипажную езду.

1834 г., в г. Фрейбурге французскими инженерами построен один из выдающихся мостов Европы пролетом 265 м. Мост чрезвычайно живописен, он буквально парит над горной долиной.

1883 г., США, Нью-Йорк, Бруклинский мост, L = 486 м, позволил почти вдвое увеличить мировой рекорд по величине пролета. Пример подлинно монументального сооружения: эффект контраста массивных каменных пилонов и ажурной паутины кабелей, вант, подвесок (три плоскости). Наверное, самый популярный мост у поэтов, художников, писателей - достаточно вспомнить стихотворение В.В. Маяковского "Бруклинский мост".

1895 г., Англия, р. Темза - Тауэрский мост-замок, L = 63 м, - своего рода символ Лондона, его достопримечательность, характерной особенностью которой является сочетание среднего разводного пролетного строения и двух боковых - висячих.

Третий период - нынешний век - характерен бурным развитием висячих мостов, использованием достижений науки и техники.

1903 г., США, г. Нью-Йорк, Вильямсбургский мост, L = 488 м.

1930 г., США, г. Детройт, L = 564 м, первый висячий мост, вышедший на первое место среди всех систем мостов по длине пролета, превзойдя Квебекский мост пролетом 548 м (металлическая консольно-подвесная ферма).

1931 г., США, р. Гудзон, L= 1067 м - первый мост, превзошедший километровый пролет, окончательно закрепивший превосходство висячих систем.

1937 г., США, г. Сан-Франциско, мост Золотые Ворота, L = 1280 м, предмет национальной гордости американцев (на праздновании 50-летия моста в 1987 г. собралось 150 000 человек), получил много призов за красоту, особый эффект от оранжевого кабеля на фоне голубого океана.

1965 г., США, г. Нью-Йорк, мост "Верразано-Нерроуз", L = 1298 м - последний американский мировой рекорд, оставшийся рекордом Америки.

1981 г., Великобритания, пролив Хамбер, L = 1410 м.

Первые висячие мосты в России построены в Петербурге в 1820-1830-е гг.:

1823 г., пешеходный мостик в Екатерингофском парке пролетом 15,2 м;

1824 г., Пантелеймоновский мост через р. Фонтанку у Летнего сада, L = 40 м (разобран в 1905 г. после разрушения соседнего Египетского моста при проходе кавалерийского отряда).

Некоторые пешеходные висячие мостики того периода сохранились до сих пор: Почтамтский (через Мойку), Банковский и Львиный (через канал Грибоедова).

1836 г., г. Брест-Литовск, первый в России висячий мост на проволочных канатах, L = 89 м.

1847 г., г. Киев, р. Днепр, четырехпролетный мост, L = 134 м, разрушен белополяками в 1920 г.

В XX в. на территории СССР построен ряд висячих мостов весьма больших пролетов под трубопроводы (р. Амударья, L = 660 м; р. Днепр, L = 720 м) и временный мост пролетом 874 м через Волгу под конвейерную линию при строительстве ГЭС.

Таблица 1. Самые большие висячие мосты мировой практики

Страна	Город (место)	Препятствие	Пролет, м	Год завершения строительства	Название моста
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1990	1998	Akashi-Kaikyo (Акаси)
Дания	Хальсков -Спрогё	пролив	1624	1997	Большой Бельдт
Сянган (Гонконг)	о. Лантау	пролив	1413	1997	Tsing Ма (Цзин-Ма)
Великобритания	г. Гулль	залив Хамбер	1410	1981	Humber (Хамбер)
США	г. Нью-Йорк	р. Гудзон	1298	1965	Verrazano-Narrows (Верразано-Нерроуз)
США	г. Сан-Франциско	залив	1280	1937	Golden Gate (Золотые ворота)
Швеция	Веда-Хорнё	пролив	1210	1997	Хога Хустен
США	Мичиган	пролив Макинак	1158	1957	Большой Мак
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1100	1988	1) Seto Ohashi (Сето Охаси) 2) Minami Bisan Seto (Минами Бисан Сето)
Турция	г. Стамбул	пролив Босфор	1090	1988	Фатах Султан Мехмет
Турция	г. Стамбул	пролив Босфор	1074	1973	Босфорский
США	г. Нью-Йорк	р. Гудзон	1067	1931	Дж. Вашингтона
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1030	1999	Курусима-З
Япония	о. Хонсю - о. Сикоку	пролив	1020	1999	Курусима-2
Португалия	г. Лиссабон	р. Тахо	1013	1966	Мост 25 апреля (Винте э Синко де Абрил)
Великобритания	г. Эдинбург	залив Форт	1006	1964	Forth (Фортский мост)

Некоторые сведения о первых вантовых мостах: 1817 г., Англия, пешеходный мост, L = 33,5 м. 1868 г., г. Прага, р. Влтава, L = 146 м, вантовая ферма. 1909 г., Франция, мост Кассагне, L = 156 м, построен инженером Жискляром.

Большое внимание строительству мостов с вантовыми фермами уделялось в 1930-1940 гг. в СССР (р. Магана, L = 80м; р. Сурхоб, L = 120 м; р. Нарын, L = 132 м; р. Заревшан, L = 145 м).

Общие сведения о самых больших висячих мостах мировой практики, в том числе строящихся, приведены в таблице 1.

Стальная радуга мостов

За свою многовековую историю человек постоянно стремился облегчить для себя преодоление водных преград. Усилия инженерной мысли привели к изобретению мостов, конструктивные решения которых постоянно усовершенствовались и становились разнообразнее. Так появились балочные, арочные, рамные, консольные, комбинированные, наплавные и разводные мосты. Особый тип представляют собой висячие мосты. Схема их строения позволяет наиболее легко перекрывать большие пролеты и существенно снижает собственный вес моста.

В классических висячих мостах основные несущие конструкции выполнены из гибких элементов, это могут быть канаты, стальные тросы, цепи или другие подвесные конструкции. Будучи прикрепленными к установленным по берегам пилонам, гибкие несущие элементы поддерживают полотно моста. Однако под действием нагрузки они растягиваются, что уменьшает жесткость моста. Для избежания прогибов современные висячие мосты усиливают в уровне их проезжей части продольными балками или фермами жесткости, распределяющими временную нагрузку и исключающими деформацию проложенных кабелей.

Существует также разновидность висячих мостов, в которых проезжая часть поддерживается фермой из прямолинейных канатов – вантов, по названию которых они получили название – вантовые. В современных вантовых мостах используются стальные, а в отдельных случаях и железобетонные балки жёсткости, поддерживаемые наклонными вантами и опирающиеся на пилоны. Вантовые мосты достаточно легки, по сравнению с арочными, экономичны и находят все большее применение на автомобильных дорогах для перекрытия пролетов, достигающих 300 м.

В России существует не очень много висячих мостов. В Петербурге подобная конструктивная схема была использована при строительстве небольших мостов через Мойку и Фонтанку: Екатерингофского, Египетского, Почтамтского, Банковского, Львиного и др.
Самым же известным российским висячим мостом является Крымский мост через Москва-реку. Свое название мост унаследовал от когда-то существовавшего на месте моста Крымского брода, через который переправлялись татары при набегах на Москву. Построенный в 1938 г., общей длиной в 688 м, он в то время вошел в первую шестерку мостов Европы по длине речного пролета – 168 м. Тип конструкции, который использовали инженер Б. П. Константинов и архитектор А. В. Власов при проектировании Крымского моста, очень редко встречается в мировой практике. Его пилоны стоят отдельно и поверху не соединены. Несмотря на то, что вес металлических конструкций Крымского моста достигает 10 тыс. т, мост кажется очень легким и ажурным. И хотя Крымский мост уже стал одной из визитных карточек нашей столицы, он, с пролетом менее 700 м, в мировой табели о рангах занимает более чем скромное место.

В 1997 г. в Японии между островами Авадзи и Хонсю был построен мост Акаши-Кайкио, который дважды вошел в книгу рекордов Гиннеса, как самый длинный подвесной мост, длина только одного его пролета составляет 1991 м, и как самый высокий мост, так как его пилоны поднимаются на 297 м, что выше девяностоэтажного дома. Общая же протяженность этого уникального трехпролетного сооружения составляет 3910 м. Несмотря на огромные размеры моста, его конструкция достаточно прочна, чтобы выдержать порывы ветра до 80 м в секунду и землетрясения до 8 баллов по шкале Рихтера, которые нередки на Дальнем Востоке. И еще один любопытный факт: если вытянуть в длину все стальные тросы моста Акаши-Кайкио, то ими можно было бы опоясать Землю целых семь раз!

Бруклинский мост, Нью-Йорк, 1883 г. Современный вид

Несущая конструкция - стальные канаты

Самым же знаменитым в мире висячим мостом является американский Бруклинский мост через реку Ист Ривер в Нью-Йорке. Строительство этого моста велось целых 16 лет и было закончено в 1883 г. Тогда он был рекордсменом: имел самый длинный пролет – 486 м и огромный вес – 15 тыс. т. Бруклинский мост – двухуровневый, его первый уровень отдан под шестиполосный автомобильный проезд, а верхний уровень – под пешеходную и велосипедную деревянные дорожки. При строительстве Бруклинского моста впервые в качестве несущей конструкции были применены стальные канаты, что было удивительно для современников. И даже через 50 лет восхищенный поэт В. Маяковский после своего посещения Нью-Йорка назвал его «борьбой за конструкции вместо стилей, расчетом суровым гаек и стали». Некоторое время Бруклинский мост считался «мостом самоубийц», так как с него бросались в воду желавшие покончить с жизнью, потеряв работу во времена великой депрессии. Однако даже подобная недобрая слава не мешает мосту оставаться удивительным примером изобретательной инженерной мысли и притягивать толпы туристов.

Мост "Золотые ворота". Сан-Франциско, 1937 г.

На востоке США, в Калифорнии, находится еще один знаменитый на весь мир висячий мост – «Золотые ворота», построенный в 1937 г., то есть на год раньше московского Крымского моста. Он соединяет два берега одноименного пролива, являющегося входом в самую большую естественную гавань мира – Сан-Франциско. Мост поднят над водой на 250 м, и под ним свободно проходят океанские лайнеры. Это уникальное архитектурное сооружение можно назвать одним из новых чудес света. Ведь при проектировании его конструкции не использовалась никакая вычислительная техника, а все расчеты производились под руководством инженера Й. Штрауса при помощи арифмометров и логарифмических линеек. Архитектор моста И. Морроу использовал при разработке его дизайна элементы стиля арт-деко. С самого начала мост был выкрашен оранжево-красной краской, ведь в состав именно этих красителей входит свинцовый компонент, который защищает сталь от ржавчины. Жители Сан-Франциско шутят, что на мосту постоянно ведутся реставрационные работы, потому что, когда маляры доходят до конца моста, его начало уже снова нуждается в покраске.

Хотя висячие мосты на всех континентах близки между собой с точки зрения инженерных решений, каждый из них остается уникальным образцом архитектуры, имеет свой неповторимый художественный облик и является предметом гордости городов, а то и целых стран.

Крымский мост. Москва, 1938 г. Металлические конструкции

Мост "Акаши-Кайкио". Япония.

Мост "Акаши-Кайкио". Япония.

Особенности архитектуры металлических мостов.

Чугунный арочный мост через р.Северн в Англии, построенный в 1779 г., открыл новую эпоху в истории мирового мостостроения. С этого времени, несмотря на продолжающееся в течение 200 лет строительство каменных мостов, наиболее прогрессивным в мостостроении становится направление по разработке конструкций и методов расчета металлических мостов.

Развитие мостостроения в этот период связано с именем английского инженера Томаса Тельфорда. Главным его сооружением считается висячий металлический мост на р. Мереей в Уэлсе, построенный в 1826 г. Это цепной мост из сварочного железа с пролетом 176,5 м (наибольшим для того времени) имел 16 цепей, несущих проезжую часть шириной 8,5 м. Как все висячие системы он испытывал значительные колебания от ветра. Он несколько раз ремонтировался. В 1939 г. цепи из сварочного железа были заменены стальными кабелями и мост смог выдерживать более тяжелую нагрузку.

В дальнейшем Т. Тельфорд усовершенствовал конструкцию висячих металлических мостов с несущими цепями из сварочного железа и применял ее в Конвейском мосту, построенном в 1826 г. в Англии. Несомненным этапом в истории мостов явилось строительство в 1845 г. инженером У-Т. Кларком моста через Дунай в Будапеште. Мост имел рекордный пролет - 202,4 м при общей длине 400 м и ширине проезжей части с тротуарами 14 м. В этом сооружении получили дальнейшее развитие идеи г.Тельфорда, но уже на базе научных исследований конструкций висячих мостов на специальных моделях. В 1850 г. Р.Стэфенсоном было закончено строительство моста Британия через Менэйский пролив (рис.29). Простота этого сооружения послужила толчком к дальнейшему развитию железных коробчатых ферм. Интересна комбинированная система моста через р.Теймарокол г.Сэлташ в Англии. Совмещение трубчатой арки с цепью привело к появлению фермы рыбообразного очертания. Чугунная параболическая арка эллептического сечения служит здесь верхним поясом фермы, железная цепь - нижним ее поясом, к которому подвешена сплошная балка проезжей части. Балка того же типа служит и верхним строением подходных, эстакад. По своим параметрам мост ко времени завершения строительства - 1858 г. - был одним из крупнейших в мире. Он имел два пролета по 132,6 м, 17 пролетов по 21,2 м и рассчитывался под железнодорожную нагрузку.

Ко второй половине XIX в. сформировались основные системы металлических мостов. Большое распространение получили в этот период решетчатые балочные фермы самых разнообразных очертаний. Они пришли на смену фермам со сплошной стенкой. Широко применялись разрезные, неразрезные и консольно-подвесные системы с параллельными и полигональными поясами.

Во Франции, которая по уровню развития инженерных путей продолжала занимать ведущее место в мире, значительное развитие получили конструкции арочных мостов. К числу выдающихся произведений инженерного искусства следует отнести виадук Гараби, построенный Густавом Эйфелем около г.Сен-Флур в 1884 г. Конструктивно мост представляет собой двухшарнирную серповидную арку, перекрывающую главный пролет и эстакады подходов на слегка суживающихся кверху высоких опорах. Очертания виадука соответствуют распределению усилий в конструкциях и обладают большими художественными достоинствами.

Существенный вклад в развитие большепролетных конструкций внесли североамериканские инженеры, которым часто приходилось строить мосты через широкие полноводные реки. В 1898 г. инженером Л.Бук был построен арочный мост через р.Ниагару с пролетом 256 м. Однако особенное распространение получают в США висячие мосты. За короткий промежуток времени в г. Нью-Йорке строится два висячих моста: в 1883 г. - знаменитый Бруклинский мост с пролетом 486,5 м, а вскоре - Манхеттенский с пролетом 448 м.

Особенности архитектуры железобетонных мостов.

Несколько иной, чем в Европе, была ситуация, в которой развивалось мостостроение Северной Америки. Основными особенностями, определившими типы мостов США и Канады, были: природные условия, т.е. ширина и глубина рек, озер и морских приливов при одновременной близости залегания скальных грунтов; быстрая автомобилизация страны; конкуренция.

Необходимость перекрытия значительных пролетов и пропуска под мостами больших океанских судов с одновременной возможностью опереть фундаменты опор на скальный грунт уже в конце XIX в. привела к строительству в Нью-Йорке двух больших висячих мостов: Бруклинского и Манхеттенского. В дальнейшем это направление продолжало развиваться. В 1931 г. заканчивается строительство моста Георга Вашингтона через р.Гудзон в Нью-Йорке. Его пролет впервые превысил километровую величину и равнялся 1068 м.

Через шесть лет (в 1937 г.) в Сан-Франциско строится мост Голден Гейт (Золотые Ворота), пролет которого 1280 м оставался рекордным до 1964 г.
Архитектора США гораздо медленнее, чем европейские расставались с художественными взглядами эклектики, поэтому архитектурные формы в духе ПХ в. появлялись на американских мостах еще достаточно долго.

В послевоенный период широкое распространение получают железобетонные мосты, что отчасти было вызвано нехваткой металла во многих европейских странах. Железобетон почти полностью вытеснил сталь в мостах малых и средних пролётов и широко применялся при строительстве мостов с величиной пролетов 150-250 м.
Развитие железобетонных мостов характеризуется все большим применением преднапряженных конструкций, использование которых изменило пропорции мостов, сделав их более легкими.

Поиск наиболее рациональной конструктивной схемы, продолжавшийся первые 15 лет послевоенного периода, является основной тенденцией, определившей "лицо" мирового мостостроения в этот период.

Следующим условием, повлиявшим на архитектуру транспортных сооружений, является автомобилизация. Автомобилизация, которая наступила в Европе несколько позднее, чем в США, существенно изменила подход к проектированию мостов, а в соответствии с этим их композиционные и образные характеристики. Прежде всего, следует отметить увеличение ширины мостов, а в некоторых случаях появление мостов с проездом в двух уровнях. Требования безопасности явились одной из причин отказа от строительства арочных автодорожных мостов с ездой понизу. Сильно возросшие потоки автомобилей привели к появлению нескольких новых типов мостовых сооружений и изменению старых элементов мостового перехода. В первую очередь, это отразилось на характере предмостной площади в городах. Современная предмостная площадь представляет собой
сложную транспортную развязку в нескольких уровнях. Ее появление изменило композицию и масштаб самого моста, а также соотношение всего комплекса мостовых сооружений с городом. Одним из примеров современной предмостной транспортной развязки является мост Кингстон, построенный в 1970 г. в г. Глазго. Северинский мост в г. Кёльне (архитектор Г.Ломер) также имеет большую транспортно - пешеходную развязку. Изменение облика предмостной площади придало иную трактовку пространственному построению всего сооружения. Появление на подходах криволинейных эстакад, пандусов обогатило композицию моста, позволило сделать ее более насыщенной. Система развитых подходов обычно располагается на значительном расстоянии от набережной, таким образом мост перестает быть частью только речного фасада, а приобретает более тесную композиционную связь с внутренними кварталами города.

Технология начинает приобретать особое значение с середины 60-х гг. XX в. Явление это носит общий характер и затрагивает не только строительство, но и все остальные виды производственной деятельности. В мостостроении технологический фактор присутствовал всегда. Однако никогда технологический процесс не определял в такой степени конечную форму постройки. Выбор конструкции для моста стал в значительной степени определяться удобством применения той или иной технологической схемы. Процесс строительства оказывает влияние на новые конструктивные разработки; появился термин "технологичная" и "нетехнологичная" конструкция. Одним из современных способов монтажа железобетонных пролетных строений является навесная сборка или ее разновидность при строительстве мостов из монолитного бетона - навесное бетонирование. Ее популярность привела к появлению большого количества рамно-консольных и рамно-подвесных мостов.

Список использованной литературы

1. Краткий исторический очерк развития висячих и вантовых мостов. Бахтин С.А., Овчинников И.Г., Инамов Р.Р.

2. Висячие и вантовые мосты. Проектирование, расчет, особенности конструирования: Учеб. пособие. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. 124 с.

3. Цаплин С. А., Висячие мосты, М., 1949; Справочник инженера-дорожника, [т. 6], М., 1964

4. Журнал "Мир металла" , Евгений Игнатьев.

Гена, тебе очень тяжело нести вещи?
Ну как тебе сказать, чебурашка… очень тяжело
Давай я вещи понесу, а ты понеси меня
Это ты здорово придумал

Грамотное перераспределение нагрузки творит настоящие чудеса.

Первый мост придумал какой-то неведомый древний человек, бросивший плоский камень или ствол дерева через ручей, чтобы лишний раз не вступать в холодную воду. Так появилась простейшая балочная конструкция, которая и поныне используется там, где можно обойтись пролетом небольшой длины.
А вот если мост перебрасывается на большой высоте или над глубоким проливом, где каждая новая опора — это новые затраты и новые инженерные сложности, приходится принимать дополнительные меры. Ведь на мостовой пролет действуют одновременно две силы — растяжение снизу и сжатие сверху. У каждого пролета есть предел прочности, а если эту прочность постоянно увеличивать, будет расти и вес балки жесткости, а мост однажды обрушится под ее тяжестью.

Висячий мост — мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Висячие мосты — блестящая идея, позволяющая перераспределить нагрузку с балки на трос или цепь и обойтись без дополнительных опор.
Висячие мосты могут без ущерба для целостности конструкции изгибаться под действием сильного ветра или сейсмических нагрузок, тогда как более жёсткие мосты нужно строить более крепкими и тяжёлыми.

Основные напряжения в висячем мосте — это напряжения растяжения в основных тросах и напряжения сжатия в опорах, напряжения в самом пролёте малы. Почти все силы в опорах направлены вертикально вниз и стабилизируются за счёт тросов, поэтому опоры могут быть очень тонкими.

Под действием собственного веса и веса мостового пролёта тросы провисают и образуют дугу, близкую к параболе. Ненагруженный трос, подвешенный между двумя опорами, принимает форму так называемой «цепной линии» , которая близка к параболе в горизонтальном участке.

Цепная линия — черный пунктир, парабола — красная линия.

Если весом тросов можно пренебречь, а вес пролёта равномерно распределён по длине моста, тросы принимают форму параболы. Если вес троса сравним с весом дорожного полотна, то его форма будет промежуточной между цепной линией и параболой.

Сумма сил должна быть равна нулю.

Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам крепят вертикальные тросы или балки, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста. Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух дополнительных пролётов.

Основной пролёт можно сделать очень длинным при минимальном количестве материала. Поэтому использование такой конструкции очень эффективно при строительстве мостов через широкие ущелья и водные преграды или реки с сильным течением. В современных висячих мостах широко применяют проволочные тросы и канаты из высокопрочной стали с пределом прочности около 200-250 кгс/мм², что существенно снижает собственный вес моста.

При создании проекта моста следует всегда учитывать возможные природные катаклизмы, такие, как сильный ветер или землетрясение. В XIX — начале XX века несколько аварий мостов произошло из-за резонанса, в который входил мост, когда по нему проходили войска.

Почти все обрушения мостов происходят во время их строительства.

Такомский мост, США

Висячий мост в США, в штате Вашингтон, построенный через пролив Такома-Нэрроуз. Был открыт для движения 1 июля 1940 года. Ещё во время возведения строители дали ему прозвище «Галопирующая Герти» из-за того, что в ветреную погоду его дорожное полотно сильно раскачивалось (из-за малой высоты балки жесткости). Это никого не встревожило, такие явления встречаются довольно часто.

Длина центрального пролёта — 854 м; ширина — 11,9 м; диаметр несущих тросов — 438 мм.

Через четыре месяца, 7 ноября 1940 года при ветре скоростью около 65 км/ч произошла авария, которая привела к разрушению центрального пролёта моста. Движение в этот момент было весьма слабым, и единственный водитель машины, оказавшейся на мосту, успел покинуть её и спастись.

Мост стоило построить только для того, чтобы затем снять аварию на камеру:

Во многих учебниках причиной аварии называется явление вынужденного механического резонанса, когда внешняя частота изменения ветрового потока совпадает с внутренней частотой колебаний конструкций моста. Однако истинной причиной стали динамические крутильные колебания (флаттер) из-за недоучета ветровых нагрузок при проектировании сооружения.

После разрушения моста начались активные исследования в области аэродинамики и аэроупругости. Эти научные изыскания в корне изменили подход к проектированию большепролетных мостов.

Золотые Ворота, Сан-Франциско, США

Это один из самых красивых и узнаваемых мостов в мире.

Мост Золотые Ворота (Golden Gate Bridge) построен над одноименным проливом в Северной Калифорнии и соединяет Сан-Франциско с округом Марин.

На протяжении почти тридцати лет, с момента открытия в 1937 году и до 1964 года, Золотые Ворота был самым большим висячим мостом в мире, даже сейчас он остается вторым по длине основного пролета мостом в США.

Общая длина моста, включая подходы — 2737 м, длина основного пролёта (расстояние между башнями) — 1280 м, высота опор — 227 м над водой, масса — 894 500 тонн. Высота проезжей части над поверхностью воды во время прилива составляет 67 м. Ширина моста — 27 метров (в том числе проезжей части — 19 м и тротуаров — по 3 м).

Автомобильное движение по мосту осуществляется по шести полосам. В среднем по мосту проезжают сто тысяч автомобилей в сутки. Количество полос в каждую сторону меняется в зависимости от потока машин. Обычно в будние дни утром можно увидеть четыре полосы на юг (в город) и две полосы на север (из города). В вечерний час пик всё наоборот.

Для равномерного распределения нагрузки на канаты и опоры строительство велось в двух направлениях от каждой из опор.

Изначально мост был покрашен с использованием грунтовки на базе свинцового сурика и наружного слоя на основе свинца и подкрашивался по необходимости. Свинцовый сурик — сильный окислитель, и этим обусловлены высокие антикоррозионные свойства красок на его основе. С 1990 года по экологическим причинам для наружного слоя используется акриловая эмульсия. Теперь мост обслуживается командой из 38 маляров, которые подкрашивают места, наиболее страдающие от коррозии.

Диаметр каждого из двух основных тросов составляет 92 сантиметра (они скручены из 27 572 оцинкованных стальных нитей диаметром 4,9 мм), а длина — 2 332 метра.

Поперечное сечение кабеля, содержащего 27 572 провода.

Через каждые 15 метров от несущих кабелей спускаются 250 пар вертикальных тросов диаметром 6,8 см каждый.

За время эксплуатации мост несколько раз модернизировался, в частности были заменены вертикальные канаты, усилена сейсмостойкость конструкции моста, отремонтированы проезжая часть и тротуары, улучшено освещение, установлены дополнительные перила.

• Документальный фильм Строительство моста «Золотые ворота»
• Официальный сайт моста «Золотые Ворота»
• Фильм о реконструкции моста

Из всех гигантских сооружений вантовые мосты , пожалуй, больше всех радуют глаз своими масштабами, соединенными с легкостью и ажурностью. Вантовый мост считается разновидностью висячего, однако имеет одно важное отличие: гибкой несущей конструкции там нет. Нагрузка на балку передается высоким опорам (пилонам) через систему вант — тросов. Существуют две основные схемы крепления вант к пилону — стиль веера и стиль арфы. В первом случае пучок вант крепится к одной точке, а затем подобно вееру расходится, чтобы соединиться в разных точках с балкой жесткости.

Если мост выполнен в стиле арфы — ванты крепятся к разным точкам пилона и идут к балке жесткости практически параллельно. С точки зрения устойчивости конструкции «веерный» вариант предпочтительней — так минимизируется опрокидывающий момент, передаваемый на пилон, но… если вант слишком много, выводить их из одной точки довольно сложно с инженерной точки зрения. В этом случае выбирается промежуточный вариант — ближе к вееру, но ванты крепятся на пилоне на небольшом расстоянии друг от друга.

Ванта — это не простой металлический трос, а сложная, «мультистрендовая» конструкция, состоящая из отдельных тонких тросов (стрендов). Например, в вантах, поддерживающих в вертикальном положении одну из телебашен в Испании, насчитывается 205 стрендов.

Преимущество мультистрендовой конструкции в том, что при креплении к анкерам пилона и балки жесткости каждая «ниточка» отдельно крепится и отдельно натягивается в анкерной конструкции. И что особенно интересно, отдельный стренд можно вытащить из ванты и при необходимости заменить. Внутри ванты тросики не соприкасаются друг с другом: помимо гальванизации каждый из них защищен от коррозии дополнительной оплеткой из полиэтилена высокой плотности.

Рио-Антирио, Патра, Греция

Мост Рион-Андирион — вантовый мост через Коринфский залив.

Он проходит над водой на высоте более 50 метров, оставляя достаточно места даже для самых больших кораблей. Дизайн моста обманчиво прост: 368 блестящих кабелей, 4 конических пилона и желтая лента дороги, которая светится ночью.

Мост открыт 7 августа 2004 года. Длина моста — 2 880 метров с тремя длинными пролётами по 560 метров. Ширина моста — 27,2 метра. Мост имеет возможность раздвигаться вместе с отдалением Пелопоннеса от материковой Греции (на 3.5 см в год).

При разработке проекта необходимо было преодолеть следующие сложности: при большой протяженности моста (что не позволяло перекинуть арочный мост) дно залива было слишком глубоким (до 60 метров), а порода на дне (ил, песок и глина) слишком мягкая, чтобы служить твердой опорой для пилонов моста. Добавьте к списку проблем активное судоходство, частые землетрясения, а также тот факт, что мост должен был быть построен над линией тектонического сброса.

Конструкция моста держится на четырех огромных пилонах. Для укрепления грунта в дно заколачивались огромные металлические цилиндры — 30 м длиной и 2 м в диаметре. Под основание каждого пилона — более сотни. На подготовленную основу сверху отсыпалась гравийная подушка толщиной 3 метра.

Размер оснований для пилонов был больше чем когда либо до этого, каждое с полтора футбольных поля. На основание каждого пилона ушло около 2 тысяч тонн арматуры и 19 миллионоа литров бетона. Вес основания пилона — 64 тысяч тонн, слишком тяжелое, чтобы его поднять. Поэтому инженерами была разработана колоссальная структура с 32 отсеками для воздуха, чтобы она могла плыть. Для буксировки требовалось мощность 25 тысяч л.с., пришлось выписывать ледокол из Норвегии, редкий гость в греческих водах.

Первый плавучий пилон был завершен в мае 2011 года. Необходимо было установить его на место с высокой точностью (до 10 см), координаты определяли с помощью GPS. Отбуксировав пилон, его зафиксировали тросами с трех кораблей и начали постепенно затапливать, чтобы он встал точно на гравийную подушку. Вдруг при касании дна крепление троса на одном из кораблей соскочило, в результате чего строители промахнулись на 30 см. В результате мозгового штурма было принято решение, что дешевле и быстрее перенести на 30 см весь мост, чем поднимать и заново устанавливать этот пилон.

Пилоны моста никак не прикреплены к дну канала, они просто стоят под действием силы тяжести на массивном основании. Это дает преимущества в случае землетрясения, опоры будут просто сдвигаться по гравийной подушке и не попадут под действие критических ударных нагрузок. Из этих же соображений «быки» сделаны полыми внутри — чем меньше их масса, тем меньше сейсмическое воздействие. Первая секция — восьмиугольное тело устоя. Оно поддерживает верхнюю часть быка, перевернутую пирамиду, которая служит основанием для опор четырех пилонов. Огромные опоры сходятся вместе на вершине пилона, которая в свою очередь поддерживает массивную металлическую скобу, к которой крепятся тросы. Скоба из вороненой стали высотой 30 м, к ней крепятся тросы. Весь вес дороги приходится на них.

В конструкции моста 368 тросов общей длиной 40 км, всего на них ушло 4500 тонн стали.

Дорога не закреплена жестко, она подвешена как качели, при подземных толчках она может свободно двигаться, не подвергаясь самым разрушительным сотрясениям.

Через шесть месяцев после открытия моста одна из вант на пилоне оборвалась и упала прямо на мост. Движение автотранспорта было немедленно остановлено. Комиссия специалистов установила, что на пилоне возник пожар из-за удара молнии. Ванту быстро восстановили, и мост снова открыли.

Виадук Миллау, Мийо, Франция

Виадук Мийо — самый высокий мост в мире, вантовой системы, вблизи города Мийо в южной Франции. Мост парит над облаками. Создателям этого сооружения приходилось бороться с оползнями и ветрами, которые достигали порой скорости 130 км/ч, мощными штормами, когда мост просто висел в воздухе.

Мост состоит из восьмипролетного стального дорожного полотна, поддерживаемого восемью стальными колоннами. Дорожное полотно шириной 32 м весит 36 000 тонн, то есть в 4 раза больше, чем Эйфелева башня. Полотно состоит из 173 центральных кессонов, настоящий позвоночник сооружения, к которым плотно припаяны боковые настилы и крайние кессоны. Центральные кессоны состоят из секций по 4 м в ширину и 15-22 м в длину.

Дорога имеет небольшой уклон в 3%, спускаясь от юга к северу, и кривизну радиусом 20 километров, чтобы дать водителям лучший обзор.

Движение осуществляется в две полосы в каждом направлении, кроме того, есть две резервные полосы.

Каждая из опор поддерживает пилоны высотой 97 метров. Сначала были собраны колонны, вместе с временными опорами, затем части полотна выдвигались через опоры при помощью гидравлических домкратов, управляемых со спутника, на 600 миллиметров каждые 4 минуты.

Виадук имеет на своем счету три мировых рекорда:

• Самая высокая опора в мире — 245 м;
• Высота пилона Р2 вместе с опорой достигает 343 м;
• Самое высокое дорожное полотно в мире: 270 м над землей в самой высокой точке.

К каждому пилону крепятся 11 пар вант, поддерживающих дорожное полотно. Давление на ванты: 900 тонн для самых длинных.

Каждый канат получил тройную защиту от коррозии (гальванизация, покрытие защитным воском и экструдированной полиэтиленовой оболочкой). Внешняя оболочка вант по всей длине снабжена гребнями в виде двойной спирали. Цель такого устройства — избежать стекания воды по вантам, которое в случае сильного ветра может вызвать вибрацию вант, что скажется на устойчивости виадука. Ребро вносит завихрения в набегающие потоки воздуха и таким образом снижает негативные моменты воздействия ветра и дождя.

Чтобы противостоять деформации металлического полотна из-за движения автотранспорта, исследовательская группа Appia разработала специальный асфальтобетон на основе минеральной смолы. Достаточно мягкий, чтобы приспосабливаться к деформации стали, не давая трещин, он, однако, должен был иметь достаточную устойчивость, чтобы отвечать автодорожным критериям (износ, сцепление, устойчивость к образованию колеи, наплывов и т. д.). Потребовалось два года исследований, чтобы найти «идеальную формулу».

Опоры, полотно, пилоны и ванты, все снабжены большим количеством датчиков. Они были задуманы для того, чтобы отслеживать малейший сдвиг виадука и оценивать его устойчивость по истечении времени износа. Датчики у подошвы опоры Р2, подвергающейся самой большой нагрузке, улавливают любой сдвиг от нормы на микрометр. Эта аппаратура способна делать до 100 замеров в секунду.

Акаси-Кайкё, Япония

Акаси-Кайкё — самый длинный подвесной мост в мире. Полная длина составляет 3911 м. Пилоны имеют высоту 298 м, что выше 90-этажного дома. Открыт 5 апреля 1998 года.

Вначале были построены два бетонных основания для пилонов на дне пролива Акаси. Для строительства этого моста был разработан специальный бетон, который не растворяется в воде при заливке. Для оперативной доставки материала прямо на берегу построили завод, производящий бетон.

Следующим этапом было протягивание тросов. Для этого нужно было с одного пилона на другой протянуть направляющий канат. Он был протянут с помощью вертолёта. Когда в 1995 году оба троса были протянуты, и можно было приступать к монтажу дорожного полотна, произошло непредвиденное: город Кобе стал жертвой крупного землетрясения магнитудой в 7,3 балла. Пилоны выдержали землетрясение, но из-за изменения рельефа дна пролива один из пилонов сдвинулся на 1 м в сторону, таким образом нарушив все расчёты. Инженеры предложили удлинить балки дорожного полотна и увеличить расстояние между вантами, свисающими с основных тросов. Строительные работы, задержанные не более чем на месяц, возобновились. Монтаж дорожного полотна закончился в 1998 году.

В конструкции моста имеется система двухшарнирных балок жёсткости, позволяющая выдерживать скорости ветра до 80 м/с, землетрясения магнитудой до 8,5 и противостоять сильным морским течениям. Для уменьшения действующих на мост нагрузок имеется система динамических гасителей колебаний.

В настоящее время для перемещения автомобилей используется только верхняя часть пролётных конструкций, однако существует и нижний технический этаж, где, в перспективе может быть проложено железнодорожное полотно. Также с нижнего уровня можно попасть внутрь пилонов, а затем выйти и на их вершины, откуда открывается прекрасный вид на Кобе и море.

Если вытянуть в длину все стальные нити (диаметром 5,23 мм) несущих тросов моста Акаси-Кайкё, то ими можно опоясать земной шар более семи раз. * Мостоукладчик. Мегамашины — YouTube

В заключение стоит заметить, что многие большие мосты (и виадук Мийо, и Русский мост, и мост в Мексике) нередко оказывались в центре общественной критики за дороговизну. Конечно, в любой стране налогоплательщики имеют право на собственное суждение об эффективности траты государственных средств, но все же мосты останутся стоять и наверняка пригодятся будущим поколениям.

Висячим мостом называется такой мост, основная конструкция несущего типа которого выполняется из элементов гибкого типа. Такими элементами могут быть канаты, кабели, всевозможные цепи и другие подобные элементы. Данные элементы выполняют так называемые растягивающие работы. А часть моста, которая является проезжей, соответственно подвешена на данных гибких элементах.

Использование мостов висячего типа часто связано с невозможностью установить мост на опорные столбы. Это может представлять опасность, например, там, где прослеживается частое хождение судов. Так же популярность висячих мостов обуславливается тем, что саму часть, которая является проезжей, можно выполнить достаточно длинной.

Сам вид висячих мостов представляет собой довольно стильную конструкцию, которая выглядит монументально и достойно. Ярким примером висячего моста является самый красивый и знаменитый мост Америки, который носит гармоничное название «Золотые Ворота».

Конструкция и устройство висячего моста

Конструктивно висячий мост выглядит следующим образом. На специальные сооружения, или как их называют пилоны, которые расположены по берегам, подвешиваются тросы, которые представляют собой основные элементы для конструкции.

Уже к данным несущим тросам происходит подвешивания балок, которые имеют вертикальное положение. Данные части моста предназначены для крепления к ним полотна, которое становится проезжей частью моста. Тросы, которые являются основными, не прекращаются на пилонах, а продолжаются вплоть до самого берега, где укрепляются на уровне земли. Как правило, такое продолжение протяженности тросов обусловлено дополнительной фиксацией всей конструкции моста, а так же еще одними пролетами, которые расположены до начала пилонов.

Под действием сил тяжести висячий мост может изменять свои конструктивные качества, именно поэтому в настоящее время такие мосты стали укреплять посредством прокладывания по дорожному полотну дополнительных усиливающих элементов. Данное укрепление производится за счет уложенных продольно специальных балок и так называемых ферм, которые призваны для распределения нагрузки на мост. Таким образом, конструкция моста остается неподвижной, что гарантирует безопасность и ее устойчивость.

Характеристики и особенности строительства висячих мостов

К достоинствам висячих мостов можно отнести такие, как минимизация затрат материала даже при очень длинном пролете моста. Строительство данного типа мостов может производство достаточно высоко над уровнем водной поверхности, что дает свободный ход судам. Так же к большим преимуществам данного типа мостов перед другими можно отнести отсутствие опорных устройств в конструкции такого моста.

А это во первых дает экономию на материале. А во вторых позволяет избежать ситуаций с разрушением мостов при горных разломах, или положим при сильном течении реки. Поскольку конструкция данного моста имеет свойства упругости, это делает его более податливым таким явлениям как сильные порывы ветра или нагрузок сейсмического характера, что в свою очередь является защитным свойством, поскольку мост на опорах в данном случае пришлось бы значительно упрочнять.

Но у данного вида мостов имеются и некоторые недостатки. Так, например, к ним можно отнести то, что при сильных порывах ветра движение по мосту может быть приостановлено, поскольку мост может начать сильно качаться. Так же при сильном ветре опоры моста наиболее подвержены крутящему моменту, что в свою очередь обязывает к установке особо прочного фундамента, особенно в местах с нестабильным грунтом. Висячие мосты довольно редко используются в качестве железнодорожных мостов, поскольку для прочности конструкции, распределение нагрузок у данного типа мостов должно быть равномерным.