Висячий мост
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Вися́чий 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 часто называют «подвесными», однако в специализированной литературе по архитектуре и строительству термин «подвесной мост» не используется.
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.
Содержание |
[править] 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 тросы 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.
[править] 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.
[править] 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 близкую к параболе. (Ненагруженный трос, подвешенный между двумя опорами, принимает форму т. н. «цепной линии», которая близка к параболе в почти горизонатльном участке. 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.)
[править] Исторический очерк
Идея применения гибких растянутых элементов растительного происхождения (лианы, бамбук) для перекрытия рек и ущелий возникла, очевидно, на заре человеческого общества. Имеются в достаточной мере достоверные исторические данные 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 испанца Веррантиуса, француза Пойе и англичанина Джеймса Финли. Последний получил на свою висячую систему патент.
Первые висячие мосты, оказавшиеся способными соответствовать современным требованиям, были построены в Северной Америке в конце XVIII столетия. 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 через реку Скулкил (Schuylkill) близ Филадельфии. Британские инженеры последовали примеру американцев, в результате чего на протяжении первой четверти XIX века было построено много таких мостов и в Англии. Крупнейший из них — мост Менай, соединяющий берег Уэльса с островом Англси, со средним пролётом 165 м был спроектирован и построен Томасом Тельфордом. Строительство велось с 1822 по 1826 гг.
В XX веке было построено большое количество висячих мостов, основные достижения технологии их строительства таковы:
- В 1930 г. в Детройте построен висячий мост длиной 564 м, вышедший на первое место среди всех систем мостов по длине пролёта, превзойдя Квебекский мост с пролётом 548 м (металлическая консольно-подвесная ферма).
- В 1931 г. построен мост через Гудзон длиной 1067 м, — первый мост, превзошедший километровый пролёт, окончательно закрепивший превосходство висячих систем.
- 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 1965 г. в Нью-Йорке построен «Мост Веррезано», 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 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.
[править] Висячие мосты в России
В России существует не очень много висячих мостов. В Петербурге подобная конструктивная схема была использована при строительстве небольших мостов через Мойку, Канал Грибоедова и Фонтанку: Египетского, Почтамтского, Банковского, Львиного и др. Новый Большой Обуховский мост и его брат-близнец, единственные неразводные мосты через Неву, на самом деле не висячие, а вантовые.
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. В настоящее время в Москве закончено строительство уникального моста, не имеющего аналога в мире — вантовый мост особой конструкции, где пилон выполнен в виде огромной арочной конструкции, перекинутой с одного берега на другой. Живописный мост является частью нового Краснопресненского проспекта.
[править] Самые длинные висячие мосты (более 1000 метров)
- Мост Акаси-Кайкё, Япония. 1991 м, построен в 1998.
- Бухта Измит, Мраморное море, Турция. 1668 м, построен в 2004.
- Мост Большой Бельт, Дания. 1624 м, построен в 1998.
- Мост Хамбер, Англия. 1410 м, построен в 1981 (был самым большим с 1981 до 1998).
- Мост Янгунь, Китай, р. Янцзы. 1385, построен в 1997.
- Мост Цзин Ма, Гонконг. 1377 м, построен в 1997 (с железнодорожными путями и метро).
- Мост Верразано, США. 1298, построен в 1964 (был самым большим с 1964 до 1981).
- Золотые Ворота, США. 1280 м, построен в 1937 (был самым большим с 1937 до 1964).
- Мост Хёга Кустен, Швеция. 1210 м, построен в 1997.
- Мост Макинак, США. 1158 м, построен в 1958.
- Мост Минами Бисан-Сето, Япония. 1118 м, построен в 1988.
- Мост Султана Мехмеда Фатиха, Турция. 1090 м, построен в 1988 .
- Босфорский мост, Турция. 1074 м, построен в 1973.
- Мост Джорджа Вашингтона, США. 1067 м, построен в 1931 (был самым большим с 1931 до 1937).
- Мост Курусима-3, Япония. 1030 м, построен в 1999.
- Мост Курусима-2, Япония. 1020 м, построен в 1999.
- Мост Винте э Синко де Абрил, Португалия. 1013 м, построен в 1966.
- Фортский мост, Великобритания. 1006 м, построен в 1964.
Мост через Мессинский пролив с центральным пролётом 3300 м соединит Италию и Сицилию, но его строительство ещё не началось. Также планируется создание мостов через Гибралтарский пролив и через Суданский пролив, где длины пролётов будут достигать нескольких километров.
| Самые длинные висячие мосты | |
|---|---|
|
Акаси-Кайкё | Бухта Измит | Мост Большой Бельт | Мост Хамбер | Мост Янгунь | Мост Цин Ма | Мост Верразано | Золотые Ворота | Мост Хёга Кустен | Мост Макинак | Мост Минами Бисан-Сето | Мост Султана Мехмеда Фатиха | Босфорский мост | Мост Джорджа Вашингтона | Мост Курусима-3 | Мост Курусима-2 | Мост Винте э Синко де Абрил | Фортский мост | |
