Висячие мосты XIX—XX вв

В конце XVIII — начале XIX века продолжалось развитие в проектировании и строительстве висячих мостов в Западной Европе и Америке.

Только с 1796 г. по 1809 г. в Америке было возведено около 40 висячих мостов. Первый мост пролетом 22 м был построен в 1796 г. В Пенсильвании по проекту Финлея (рис. 5.21). По этой системе были построены и другие мосты. Самый большой из них имел два пролета по 47 м.

Рис. 5.21. Мост по проекту Финлея (1796).

В Англии в 1814 году Броуном был сооружен пешеходный висячий мост пролетом 32 м, цепи которого состояли из плоских металлических звеньев, соединенных болтами.

В 1820 году был возведен мост через реку Твид вблизи Норхемфорда под экипажную езду (рис. 5.22). Пролет моста составил 110 м, ширина полотна 5,5 м. Полотно поддерживалось с каждой стороны тремя парами цепей, состоящих из железных звеньев диаметром 51 мм с проушинами. Длина звена составляла 4,55 м, соединенных между собой при помощи петель и болтов (рис. 5.23).

Рис. 5.22. Мост через реку Твид близ Норхемфорда (1820).

Рис. 5.23. Мост через реку Tweed близ Norhamford (1820).

А в 1826 году был построен висячий мост пролетом 177 м через Менейский пролив по проекту Тельфорда. Стрела цепи составляла 15,25 м (1/12 пролета). Полотно моста возвышалось над уровнем самой высокой воды на 31 м и поддерживалось 4 рядами цепей (в каж-

дом ряду по 4 цепи одна под другой) (рис. 5.24). Мост прослужил более 100 лет, после чего его было предложено перестроить с использованием железобетона и арочной системы.

Рис. 5.24. Менейский мост (1826).

Во Франции первый мост под езду на экипажах был построен в 1825 году через реку Рону в Турноне и имел два пролета по 85 м. К 1830 году на реке Роне существовало 10 висячих мостов.

В 1834 году французский инженер СЬа1еу построил висячий мост во Фрейбурге, пролет которого составил 265 м (рис. 5.25). Полотно моста находилось на высоте 51 м над долиной реки 5аппе. Полотно моста поддерживалось кабелями диаметром 130 мм, состоящими из 1056 проволок толщиной 3 мм. Мост просуществовал 100 лет и был заменен каменным.

Рис. 5.25. Мост во Фрейбурге (1834).

Самым большим висячим мостом во Франции был мост СиЪгас, построенный в 1839 году. Он состоял из 5 пролетов по 100 м (рис. 5.26). Мост в 1869 году был разрушен бурей и заменен мостом жесткой системы.

В конструкции моста ЗигеБпеБ, построенного в 1841 году, вместо кабелей или цепей было применено полосовое железо (рис. 5.27). Мост имел три пролета — боковые по 43,5 м, средний — 63 м. Каждый пролет перекрывался отдельной лентой, закрепляемой на противоположной стороне быка. Лента состояла из 20 полос шириной 81 мм и толщиной 4 мм. Полосы железа имели длину 14—15 м и скреплялись между собой через муфту. Через тридцать лет мост был разрушен во время войны.

Рис. 5.26. Мост СиЬгас (1839).

Рис. 5.27. Мост Би^пеБ (1841).

В 1849 году под руководством английского инженера Кларка был построен один из крупнейших висячих мостов в Европе — мост через реку Дунай в Буда-Пеште (рис. 5.28). Общая длина моста с устоями составила 406 м (средний пролет — 2—3 м, боковые — по 91 м). Полотна моста поддерживались двумя цепями, состоящими из сплошных звеньев, соединенных болтами. Ширина полотна моста составила 14 м.

Рис. 5.28. Мост через реку Дунай в Буда-Пеште (1849).

До середины XIX века были построены десятки висячих мостов. Они строились быстрее и были дешевле, чем каменные. Однако, возрастало и число их обрушений, связанных с недостаточной жесткостью системы моста, требуемой по статике сооружений.

Для увеличения жесткости и уменьшения колебаний висячих мостов их стали усиливать. Усиление заключалось в устройстве ветровых связей и балок жесткости, расположенных вдоль моста в плоскости кабелей, и устройством наклонных вант, поддерживающих проезжую часть вблизи пилонов.

Все эти мероприятия оказались недостаточными из-за аэродинамически малоустойчивой системы висячего моста. Наиболее аэродинамически устойчивыми системами были признаны вантовые системы и двухцепные висячие мосты.

Катастрофы на время приостановили строительство висячих мостов в России и Западной Европе, пока не была создана методика расчета строительных сооружений и, в частности, задача расчета висячих мостов. Исключением в то время была Франция, где были разработаны вантовые системы мостов Жискляра Лейнекугель ле Кока и др., и вантовые мосты строились наряду с висячими.

Самые известные висячие мосты, созданные в мировой практике и имеющие большие пролеты (табл. 5.1).

Таблица 5.7.

Висячие мосты в мировой практике.

Окончание табл. 5.7.

Висячий мост «Золотые ворота» (США) был построен в 1937 году (инженер Йозеф Штраус, архитектор Ирвинг Морроу, математические расчеты — Чарльз Альтон Эллио). Он соединяет город Сан-Франциско и южную часть Марин Каунти. До 1964 года мост был самым крупным висячим мостом (рис. 5.29).

Рис. 5.29. Мост «Золотые ворота» Сан-Франциско, США (1937).

Параметры моста. Длина — 1970 м, длина основного пролета — 1280 м, высота опор — 230 м над водой. Проезжая часть возвышается над поверхностью воды на 67 м.

Стальная решетчатая ферма жесткости высотой 7,6 м поддерживается двумя кабелями из параллельных кабелей диаметром 92,7 см, состоящих из 61 пряди, каждая прядь из 450 проволок.

Мост «Золотые ворота» — уникальное архитектурное сооружение.

Бруклинский мост возведен в 1883 году — это один из старейших висячих мостов в США. Длина основного пролета — 486,3 м, длина боковых пролетов — 287 м, полная длина моста — 1825 м, высота моста — 42 м, высота опор — 84 м (рис. 5.30). Первоначальное название — Мост Нью-Йорка и Бруклина.

Рис. 5.30. Бруклинский мост, Нью-Йорк, США (1883).

Проезжая часть поддерживается четырьмя кабелями диаметром 39,4 см. каждый. Кабель состоит из 5282 параллельных проволок диаметром по 3 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.

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 — пешеходами и велосипедистами.

Мост Цин Ма (Тб^ Ма) — 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 (рис. 5.31).

Рис. 5.31. Мост Цин Ma (1997).

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. Выполнены опоры из высокопрочного бетона по технологии непрерывной заливки бетона с использованием подвижной опалубки.

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

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 м длиной и весом 480 тонн.

Полная длина моста — 2,200 м, длина основного пролета — 1,377 м, высота опор — 206 м, диаметр тросов —1,1 м, высота моста — 62 м.

Мост имеет два уровня. На верхнем уровне расположена шестиполосная автомагистраль, по три полосы в каждом направлении. На нижнем — два железнодорожных пути и запасная двухполосная автодорога для служебных целей и для движения во время сильных ветров. Мост не имеет тротуаров (рис. 5.32).

Рис. 5.32. Нижний уровень моста.

Мост Акаси Кайке (яп. Охаси) — висячий мост в Японии, пересекающий пролив Акаси (Акаси Кайке:) и соединяющий города Кобе на острове Хонсю с городом Авадзи на острове Авадзи (Рис. 5.33, 5.34).

Рис. 5.33. Мост Акаси-Кайке (1998).

Рис. 5.34. Общий вид моста Акаси-Кайке.

Мост имеет три пролета: центральный длиной 1991 метр и две секции по 960 метров. Общая длина моста — 3911 метров.

Изначально планировалось, что длина главного пролета составит 1990 метров, но она увеличилась на один метр после землетрясения в Кобе 17 января 1995 года. В конструкции моста имеется система двухшарнирных балок жесткости, 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 (рис. 5.35).

Рис. 5.35. Вид опоры моста.

Параметры кабелей:

• • длина каждого главного кабеля — 4073 м;
• • диаметр главного кабеля — 112 см;
• • вес каждого главного кабеля — 50 460 метрических тонн (~ 56 000 т).

Рис. 5.36. Анкерный устой моста (слева). Закрепление главного кабеля (справа)

Мост предназначен под 6-полосное скоростное движение автотранспорта Мост Акаси-Кайке дважды вошел в книгу рекордов Гиннесса: как самый длинный подвесной мост и как самый высокий мост. И еще один любопытный факт: если вытянуть в длину все стальные тросы моста Акаси-Кайке, то ими можно было бы опоясать Землю целых семь раз!

Ататюркский мост (Босфорский мост, тур. Bogaz Koprusu, англ. Bosphorus bridge или First Bosphorus Bridge) — первый висячий мост через Босфорский пролив. Он соединяет европейскую и азиатскую часть Стамбула (рис. 5.37).

Рис. 5.37. Ататюркский мост (1973).

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-тилетию 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.

Мост Султана Мехмеда Фатиха (тур. Fatih Sultan Mehmet Koprusu, англ. Fatih Sultan Bridge или Second Bosphorus Bridge) — второй висячий мост через Босфорский пролив. Он соединяет европейскую и азиатскую часть Стамбула (рис. 5.38).

Рис. 5.38. Мост Султана Мехмеда Фатиха (1988).

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.

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

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.

Виадук Мийо (Le viaduc de Millau). 14 декабря 2004 года на юге Франции был построен самый высокий в мире мост.

Его длина составляет более двух с половиной километров. А одна из опор моста поднимается на 343 метра. Французы гордятся тем, что новый мост не только пополнил галерею их достопримечательностей, но и в чем-то превзошел их. Он длиннее Елисейских полей и выше Эйфелевой башни. В церемонии заложения первого камня в фундамент сооружения участвовал министр транспорта Франции Жан-Клод Гейссо. А открывал мост в селении Мийо президент Франции Жак Ширак, назвавший мост «шедевром инженерной мысли» и «символом новой Франции, динамичной, предприимчивой» (рис. 5.39).

Рис. 5.39. Виадук Мийо (2004).

Виадук Мийо — это совместный франко-британский проект. Его авторы: английский архитектор Норман Фостер (автор проекта аэропорта в Гонконге и реставрации здания Рейхстага в Берлине) и французский инженер Мишель Вирложо, известный проектом второго по протяженности вантового моста в мире — моста «Нормандия». В основу проекта легла идея вантового виадука, состоящего из семи высоких опор и легкого настила. Это великолепное сооружение как бы парит над живописной долиной Тарна. Мост длиной в 2460 м поддерживается двумя береговыми и семью трапецеидальными опорами. Расстояние от земли до дорожного полотна составляет в самой высокой точке 270 м. Высота самой низкой опоры равна 70 м (опора № 1), а самой высокой — 343 м (опора № 3). На бетонных опорах закреплена система из 154 стальных тросов-вантов, поддерживающих полотно автомобильной дороги шириной 27,35 м (по две полосы в каждом направлении). Проект был утвержден 9 июля 1996 года. Мост призван служить 120 лет, поэтому имеет большой запас прочности, высокую сейсмическую и погодную устойчивость.

Сооружение моста происходило с двух берегов. Всего на постройку моста было затрачено 27 тыс. куб. м. бетона и 36 тыс. т стали (настил). Общий вес сооружения составляет 242 тыс. т. Для безопасности водителей конструкторы значительно расширили полосы аварийной остановки по краям шоссе. Боковые конструкции — трехметровые защитные экраны, чтобы не закрывать чудесный вид, который открывается из окна автомобиля, сделаны максимально прозрачными. Полотно виадука имеет легкий наклон (3,035% с севера на юг) и небольшую кривизну (радиусом 20 тыс. м).

Мост стал последним звеном трассы, соединяющей Париж со Средиземноморьем в обход загруженных участков дорог у города Мийо (рис. 5.40).

Рис 5.40. Карта трассы.

Строительство моста началось 16 октября 2001 года. Возведением моста занималась французская фирма «Эйфаж» известная, как строитель Эйфелевой башни. Строительство заняло три года (декабрь 2001 — декабрь 2004) и обошлось строительной фирме-инвестору в 320 миллионов евро, за что последняя получила концессию на 75 лет. Для регулярного движения мост открылся в январе 2005 года.

Проезд по мосту на автомобиле занимает чуть более одной минуты и стоит от 4 до 6 евро.

Соединив берега реки Тарн неподалеку от города Мелен в 300 км к югу от Парижа, мост стал последним звеном трассы, соединяющей Париж со Средиземным морем в обход самых загруженных участков магистрали и обеспечил прямое автомобильное сообщение между Францией и Испанией.