Міст

План:

Введення

1 Конструкція
2 Класифікація
3 Історія
4 Будівництво мостів
5 Архітектура мостів
6 Знамениті мости
7 Аварії та катастрофи
8 Викрадення та крадіжки мостів
9 Мости в мистецтві
10 Цікаві факти

Примітки

Література

Введення

Міст Теодора Гойса в Майнці, Німеччина

Міст - штучне споруда, зведена через річку, озеро, протоку чи будь-яке інше водну перешкоду. Міст, зведений через дорогу, називають шляхопроводом, міст через яр або ущелині - віадуком.

Міст є одним з найдавніших інженерних винаходів людства.

1. Конструкція

Схема конструкції висячого мосту

Як правило, мости складаються з прогонових будов і опор. Прогонові будови служать для сприйняття навантажень і передачі їх опор; на них може розташовуватися проїжджа частина, пішохідний перехід, трубопровід. Опори переносять навантаження з прогонових будов на підставу моста.

Прогонові будови складаються з несучих конструкцій: балок, ферм, діафрагм (поперечних балок) і власне плити проїжджої частини. Статична схема прогонових будов може бути аркової, балочної, рамної, вантової або комбінованої; вона визначає тип моста по конструкції. Зазвичай прогонові будови прямолінійні, проте у разі необхідності (наприклад, при будівництві естакад і дорожніх розв'язок) їм надають складну форму: спіралеподібної, кільцеву, і т. д.

Форми опор можуть бути досить різноманітними. Проміжні опори називаються биками, берегові - засадами. Підвалини служать для з'єднання моста з підхідними насипами.

Матеріалами для мостів служать метал ( сталь і алюмінієві сплави), залізобетон, бетон, природний камінь, дерево, мотузки.

2. Класифікація

Залізничні мости Риги через Двіну

Залізничний міст через річку Шуя, Карелія

2.1. По області застосування

По області застосування мости діляться на

Залізничні
Автомобільні
Метромоста
Пішохідні
Комбіновані (наприклад, автомобільно-залізничні).
Водні шляхопроводи (мости для кораблів з низькою ватерлінією в Ірландії, Німеччині ^[1]).

Виділяють також трубопровідні мости, акведуки (використовуються для транспортування води) і віадуки (мости через яри або ущелини; з'єднують точки, рівні по висоті).

2.2. По конструкції

По конструкції мости діляться на балкові, розпірні і комбіновані.

Балкові - найпростіший вид мостів. Призначені для перекриття невеликих прольотів. Прогонові будови - балки, що перекривають відстань між опорами. Основна відмінна особливість балочної системи полягає в тому, що з прогонових будов на опори передаються тільки вертикальні навантаження, а горизонтальні відсутні. Балочні мости поділяють на такі типи:

Розрізна система - складається з ряду балок, причому одна балка перекриває один проліт. Система статично визначна і може застосовуватися при будь-яких типах грунтів. Недоліки: велика кількість деформаційних швів і обов'язкова наявність двох опорних частин на кожній проміжній опорі.
Нерозрізна система - одна балка прогонової будови перекриває кілька прольотів або відразу все. Таким чином, пролітна будова нерозрізний системи розраховується як Многоопорная статично невизначена балка з використанням методу сил, методу переміщень або інших методів розрахунку статично невизначених систем, що застосовуються в будівельній механіці. Нерозрізна система хороша меншим, ніж у розрізний, кількістю деформаційних швів і меншою будівельною висотою. Недолік такої системи - чутливість до грунтів.
Консольна система - складається з двох типів балок. Одні балки спираються на дві опори і мають консольні звиси. Інші балки називаються підвісними, оскільки спираються на сусідні балки. З'єднання балок здійснюється за допомогою шарнірів. Перевагою консольної системи є її статична визначність, а отже, легкість розрахунку і нечутливість до грунтів. До недоліків системи можна віднести велику кількість і складність пристрою деформаційних швів шарнірного типу, а також порушення комфортності проїзду в зоні шарнірів. В даний час мости такої системи споруджуються рідко.
Температурно-нерозрізна система - складається з двохопорних балок, об'єднаних в ланцюг за допомогою верхньої сполучної плити. Під дією вертикальних навантажень така система працює як розрізна, а під дією горизонтальних - як нерозрізна. Її перевагою є менша кількість деформаційних швів, а недоліком - обов'язкова наявність двох опорних частин на кожній проміжній опорі.

Розпірні системи відрізняються від балкових тим, що, навантаження, що передаються з прогонових будов на опори, мають не тільки вертикальну, але і горизонтальну складову, звану у будівельній механіці розпором. Виділяють кілька різновидів розпірних систем, досить сильно відрізняються один від одного:

Рамна система - складається з рам, стійки яких виконують роль опор, а ригелі - роль прогонових будов. За формою рами можуть бути Т-образними, П-подібними, а також мати дві похилі стійки та консольні звиси (спеціальної назви не мають). Достоїнствами рамної системи є невелика будівельна висота і збільшене в порівнянні з балочними системами підмостові простір. Все це робить рамні конструкції зручними для шляхопроводів і естакад. Також дана система може бути застосована в гірських умовах через те, що там в силу особливостей рельєфу можна знизити рівень проїзду. Недоліками рамної системи є складність будівництва і чутливість до грунтів. Такі системи в даний час малозастосовні через дорожнечу і специфічності.

Дерев'яний арочний міст у Кіото, Японія

Висячі - міст, в якому основна несуча конструкція виконана з гнучких елементів (канатів, ланцюгів тощо), що працюють на розтяг, а проїжджа частина підвішена. Цей вид представляють всі найбільші по довжині і висоті прольоту мости світу.
Вантові - різновид висячих мостів: роль основної несучої конструкції виконує вантова ферма, виконана з прямолінійних сталевих канатів. Ванти прикріплені до пілонів - високим стійок, монтується безпосередньо на опорах. Пілони в основному розташовуються вертикально, але не виключено і похиле їх розташування. До вантах кріпиться балка жорсткості, на якій розташовується мостове полотно. Ванти розташовуються під кутом нахилу до горизонталі не менше 30 градусів, тому що в іншому випадку в них виникають великі зусилля, і жорсткість сильно зменшується. Балку жорсткості краще виконувати коробчатого перетину, оскільки це поліпшує її роботу на кручення від тимчасових навантажень і від дії вітру. Найбільш часто вантова система застосовується при перекритті глибоких рік і в міських умовах.
Арочні - основними несучими конструкціями є арки або склепіння. Арка - криволінійний брус, у якого поперечний розмір менше висоти. Звід - криволінійний брус, у якого ширина перерізу значно більше висоти. Арочні мости можуть бути з їздою поверху, понизу і посередині. Опори арочних мостів завжди масивні, оскільки повинні бути розраховані і на сприйняття розпору. При великих прольотах арки завжди економічніше балкових конструкцій, але тільки щодо прогонових будов. Через велику розвитку опор в поперечному перерізі міст аркової системи дешевше балочного тільки при висоті опор до 2 м. Арочні мости характерні для гірських умов, оскільки дозволяють перекрити більший проліт, ніж балки, а в умовах гірського рельєфу спорудження додаткових опор не виправдано. Також специфічна область застосування арочних мостів обумовлена тим, що вони вимагають великої підмостового простору, особливо з їздою поверху, що призводить до подорожчання й ускладнення будівництва насипів підходів, які можуть досягати висоти 20 м; зростає ймовірність зсувів на таких насипах в початковий період їх експлуатації. Часто арочні мости будують в міських умовах з міркувань краси.

Понтонні, або наплавні - тимчасові мости на плавучих опорах.

Варто відзначити окремо горбаті мости, які відрізняються своєю формою: вони істотно вигнуті вгору.

Також розрізняють мости з їздою поверху, понизу і посередині.

2.3. Розвідні мости

Палацовий міст в Санкт-Петербурзі в розведеному стані

Особливий тип мостів - розвідні мости. У розведеному стані міст не заважає проходу суден. Своїми розвідними мостами знаменитий Санкт-Петербург, де всі мости через Неву, окрім Великого Обухівського моста, є розвідними.

Особливі конструкції розвідних мостів:

мости, що розводяться підняттям середньої частини:

перший тип: проліт піднімається в горизонтальному положенні вгору (наприклад, залізничний міст в Ростові-на-Дону);
другий тип: проліт або прольоти піднімаються, повертаючись навколо одного з шарнірів (наприклад, Палацовий міст в Санкт-Петербурзі);

поворотні мости: у таких мостів середня частина шарнірно укріплена на що стоїть в середині річки опорі. Міст розлучається поворотом середньої частини на 90 , таким чином середня частина стає паралельна руслу річки. Прикладом такої конструкції служить Варварівський міст в українському місті Миколаєві, поворотний проліт якого має довжину 134 м, і міст в Валенсії, за яким прокладена траса для гонок Формули-1.

3. Історія

Давньоримський міст Понте де Тіберіо в Ріміні

Примітивні мости, які представляли собою перекинуто через струмок колода, виникли в далекій давнині.

Пізніше в якості матеріалу почали використовувати камінь. Перші подібні мости стали будувати в епоху рабовласницького суспільства. Спочатку з каменю робили тільки опори моста, але потім і вся його конструкція стала кам'яної. Великих успіхів в кам'яному мостобудуванні добилися древні римляни, які застосовували склепінчасті конструкції як опори і використали цемент, секрет якого був втрачений в Середні століття, але потім відкритий заново. Мости (точніше, акведуки) використовувалися для забезпечення міст водою. Римський історик Секст Юлій Фронтін писав про те, що акведуки є головними свідками величі Римської імперії. ^[2] Багато давньоримські мости служать і донині.

В Середні століття зростання міст і бурхливий розвиток торгівлі викликало необхідність у великій кількості міцних мостів. Розвиток інженерної думки дозволило будувати мости з ширшими прольотами, пологими зведеннями і менш широкими опорами. Найбільші мости того часу досягають в прольоті більше 70 метрів.

Середньовічний міст Нотр-Дам в місті Манд, департамент Лозер, Франція

У слов'ян замість каменю використовується дерево. " Повість временних літ "повідомляє про будівництво моста в Овручі в X столітті :

Пішов Ярополк на брата свого Олега в Деревлянську землю. І вийшов супроти нього Олег, і приготував до бою обидві сторони. І зітнулися війська, переміг Ярополк Олега. Олег же зі своїми воїнами побіг до міста, що зветься Овруч, а через рів до міських воріт був перекинутий міст, і люди, пробиваючись на ньому, зіштовхували один одного вниз. (Повість минулих літ ^[3])

В XII столітті в Києві з'явився наплавний міст через Дніпро. У той час найбільш поширеними на Русі були аркові дерев'яні мости. ^[4]

У той же час у інків набувають поширення мотузяні мости, що представляють собою найпростішу форму висячих.

Проект моста через Неву Кулібіна

В XVI і XVII століттях з'явилася необхідність у ще більших мостах, які могли б пропускати великі кораблі. В XVIII столітті висота прольоту мостів досягає більш ніж 100 м. Нереалізованим залишився проект дерев'яного одноарочного моста через Неву довжиною 298 м, складений І. П. Кулібіни.

Перший в світі металевий міст (Великобританія)

З кінця XVIII століття для будівництва застосовується метал. Перший металевий міст був побудований в Колбрукдейле, Великобританія на річці Северн в 1779. Висота його прольоту становила близько 30 м, перекриття являли собою чавунні арки.

В XIX столітті поява залізниць зажадало створення мостів, здатних витримувати значні навантаження, що стимулювало розвиток мостобудування. Поступово в якості основних матеріалів у мостобудуванні затверджуються сталь і залізо. Густав Ейфель в 1877 побудував арочний міст з литого заліза через річку Дору в Португалії. Висота прольоту цього моста склала 160 м. Довгий в Європі кінця XIX століття був міст через Волгу в Сизрані, побудований за проектом Н. А. Белелюбського і становив 1443 м в довжину. В 1900 медалі на міжнародній виставці в Парижі удостоївся міст через Єнісей у Красноярську (проект Л. Д. Проскурякова).

Міст 25 Квітня в Португалії

В XX столітті мости стали будувати також з залізобетону. Цей матеріал вигідно відрізняється від сталі тим, що не вимагає регулярного фарбування. Залізобетон застосовувався для балкових прогонових будов до 50 м, а аркових - до 250 м. Продовжує застосовуватися і метал - в XX столітті були побудовані великі металеві мости - балковий через річку Святого Лаврентія в Канаді (довжина прольоту 549 м), через протоку Кілл-ван-Кілл в США (503,8 м), а також міст " Золоті ворота "в Сан-Франциско, США (довжина головного прольоту - 1280 м).

Найбільші мости сучасності, в тому числі, найвищі у світі Віадук Мійо і міст Акасі-Кайку (довжина головного прольоту 1991 м), відносяться до вантових і підвісним. Підвісні прогонові будови дозволяють перекривати найбільші відстані.

4. Будівництво мостів

Квебекський міст вночі

Першим (і найдорожчим - до 50% витрат від загальної вартості будівництва) етапом в побудові моста є зведення опор. Опори споруджуються у відкритих котлованах або шляхом занурення в грунт паль, опускних колодязів, кесонів, збірних оболонок. Палі (в основному, залізобетонні) використовуються, головним чином, при будівництві малих і середніх мостів. Вони занурюються в грунт за допомогою дизельних молотів і електричних віброзанурювачів. При зведенні великих мостів використовуються в основному збірні оболонки діаметром до 3 м. В даний час найбільш популярним фундаментом на свайне підставі є фундамент на буронабивних палях (БНС), що споруджуються бурінням в обсадної інвентарної трубі. Дана конструкція застосовується як на суші, так і на акваторії.

Прогонові будови зазвичай встановлюють на опори монтажними кранами. При будівництві великих мостів пролітна будова нерідко збирають на березі і потім переміщають (насувають) по опорах з одного берега на інший. Навісний метод установки припускає нарощування конструкції від опори моста в його проліт. При цьому застосовується навісний монтаж за допомогою крана, що рухається по вже побудованій частині (для металевих прогонових будов) або ж навісна збірка з виготовленням окремих елементів на заводі і подальшим транспортуванням їх до об'єкту (для залізобетонних).

Інакше відбувається будівництво навісних мостів: воно починається з установки пілонів, потім на них підвішуються тимчасові кабелі. З їх допомогою здійснюється навивка основних кабелів моста, після чого монтують підвіски і балку жорсткості.

5. Архітектура мостів

Міст Алькантара в Іспанії

Багато мостів є видатними пам'ятниками архітектури і інженерного мистецтва. У деяких містах, таких як Санкт-Петербург або Прага, мости є невід'ємною частиною міської архітектури. ^[4]

У класичному стилі виконано багато давньоримські мости: майже позбавлені декору, вони, тим не менш, за рахунок своєї масивності і виразної архітектоніки створюють відчуття міцності і надійності ( міст Алькантара на річці Тахо, Іспанія).

У Середні століття двома переважаючими типами стали мости з напівциркульними (або круговими) арками і мости із стрілчастими арками. Перший тип грунтувався на римській традиції, другий був запозичений з східної архітектури і незабаром втратив популярність, оскільки невиправдано збільшував висоту моста. Ще одним явищем в середньовічному мостобудуванні стали мости-вулиці, що з'явилися у всіх великих європейських містах (наприклад, Понте Веккіо у Флоренції). У Середні століття на мостах з'явився декор (це відбулося в кінці XIV століття): наприклад, оформлений в готичному стилі Карлів міст у Празі.

Новий міст у Парижі

Вдосконалення техніки мостобудування в Епоху Відродження дозволило значно збільшити співвідношення товщини зводу до висоти прольоту. Завдяки цьому, мости стали вищими і легкими по конструкції. ^[4] Удосконалюється конструкція кам'яних мостів: з'являються круглі і коробові склепіння ( Новий міст у Парижі). В цілому ж, простежується тенденція до наслідування античній архітектурі. Трохи пізніше з'явилося бароко, що тяжіло до динамічних композицій і пишного декору. Широко відомий барочний Міст Зітхань в Венеції.

Міст Аламільо вночі

У XVIII столітті популярністю користувався класицизм. Мости, побудовані в цьому стилі, відрізняли чітка симетрія, уважне ставлення до пропорціям споруди, прольоти великих розмірів. Класицизм був широко поширений у Франції ( Міст Згоди в Парижі) і Росії (Хрестовий міст у Пушкіна).

До середини XIX століття сформувалися основні форми металевих мостів. У цей період великого поширення набули гратчасті балконні ферми. Значного розвитку набули конструкції арочних мостів (див. наприклад віадук Гараб, побудований Густавом Ейфелем). В кінці XIX століття популярності набувають висячі мости: в 1883 в США був побудований Бруклінський міст, трохи пізніше - Манхеттенський. Висячі мости зберігають свою популярність в XX ( міст "Золоті ворота") і XXI столітті.

У майбутньому мости будуть з вуглепластика. [1]

6. Знамениті мости

"Золоті ворота"

Міст через протоку Ересунн з Данії до Швеції

Міст "Золоті Ворота" знаходиться в Сан-Франциско, США; перекинуто через однойменний протоку. Відкритий в 1937. Відноситься до типу висячих мостів, споруджений із сталі. Висота основного прольоту - 230, довжина основного прольоту - 1280, загальна довжина - 1970 м. Близько тридцяти років "Золоті ворота" займав перше місце в списку найбільших мостів світу. За більш ніж сімдесят років, що минули з моменту його відкриття, міст став одним з найбільш впізнаваних символів Сан-Франциско. Сумно відомий як "міст самогубців" - в середньому кожні два тижні хтось накладає на себе руки, зістрибнувши у воду з цього моста ^[5].

Тауер Брідж

Тауер Брідж - розвідний міст через Темзу в Лондоні, Великобританія, відкритий в 1894. Знаменитий завдяки двом башт заввишки по 65 м кожна, встановленим на підвалинах.
Бруклінський міст - один з найстаріших підвісних мостів США. Поєднує райони Бруклін і Манхеттен в Нью-Йорку, перетинаючи протоку Іст-Рівер. Був відкритий в 1883; на момент підстави це - найбільший підвісний міст у світі. Бруклінський міст - перший у світі, в конструкції якого використовувалися сталеві лозини.
Міст Зітхань - арочний міст у стилі бароко. Перекинутий через Палацовий канал в Венеції, Італія і з'єднує Палац Дожів (у якому розташовувався суд) і в'язницю. За легендою, популяризувати Джорджем Байроном, назва моста походить від зітхань засуджених, які, проходячи по мосту, кидали свій останній погляд на Венецію, але це навряд чи відповідає дійсності ^[6].

Карлов Міст

Карлов Міст - арочний готичний міст, прикрашений барочною скульптурою, через річку Влтава в Празі, Чехія. Зберігся з Середніх століть, відомий завдяки башт на вході на міст і прикрашають міст тридцятьма скульптурами.
Акасі-Кайку - найдовший підвісний міст у світі. Знаходиться в Японії, перетинає протоку Акасі і з'єднує міста Кобе і Авадзі. Висота головного прольоту - 297 м, загальна довжина моста - 3911 м.
Босфорську міст - перший висячий міст через Босфор, сполучає азіатську і європейську частини Стамбула, Туреччина. Був відкритий в 1973 до п'ятдесятиріччя Турецької Республіки. Прохід пішоходів заборонений у зв'язку з тим, що міст неодноразово намагалися використовувати для здійснення самогубств.
Міст У Байн - найбільший у світі дерев'яний міст завдовжки понад 2 км через озеро між містом Мандалай і попередньої столицею Анарапурой в Бірмі.
Сургутський міст - міст через річку Об в місті Сургут. Знаменитий тим, що є світовим рекордсменом за довжиною прольоту серед однопілонних вантових мостів.
Міст через затоку Ханчжоувань - найдовший (36 км) трансокеанський міст у світі, покликаний скоротити шлях з Шанхая до промислової зони Нінбо c 400 до 80 км, був відкритий для проїзду 1 травня 2008. Міст з'єднує континентальну частину китайського портового міста Циндао з острівним районом Хуандао в затоці Цзяочжоу. Станом на 2011 рік є найдовшим мостом морським ^[7].

7. Аварії та катастрофи

Катастрофа на Єгипетському мосту

Причиною самовільного обвалення моста може стати його неправильна конструкція. При створенні проекту моста слід завжди враховувати можливі природні катаклізми, такі, як сильний вітер або землетрус.

Найбільш рання відома велика катастрофа сталася в 1297, коли під час битви біля мосту Стірлінг (Великобританія) цей міст виявився переобтяжений атакуючої важкої кіннотою і обрушився. Пізніше від перевантажень обрушилися ще кілька мостів, зокрема, міст Ярмуті, (Великобританія, 1845), а також Срібний міст ( США, 1967).

У XIX - початку XX століття кілька аварій мостів відбулося через резонансу, в який входив міст, коли по ньому проходили війська. Коли частота зовнішнього впливу (крок солдат в ногу), збігається з власною частотою коливань мосту, відбувається різке збільшення амплітуди коливань мосту, і конструкція моста не витримує цього. ^[8] Через резонансу зруйнувалися: міст в Анжері ( Франція, 1850); Єгипетський міст ( Санкт-Петербург, 1905); Такомскій міст (США, 1940).

Обвалення Такомского моста

Причиною обвалення може стати природний катаклізм: у такому випадку вина лягає на архітектора, який створював проект, так як мостобудівник повинен брати до уваги можливість природних лих. Міст через Ферт-оф-Тей в Данді, Великобританія, обрушився в 1879 через сильний шторму : жертвами цієї катастрофи стали 75 осіб. В 1953 Лахар знищив міст через річку Вангаеху в Нової Зеландії, загинув 151 чоловік. В 1989 під час великого землетрусу в Каліфорнії обвалився віадук в Окленді (42 жертви) і постраждав міст через затоку Сан-Франциско : частина несучих конструкцій обрушилася на проїжджу частину, загинула одна людина.

Нерідкі випадки терористичних атак на мости: їх підрив також є відомим засобом ведення партизанської війни. Найбільша катастрофа такого роду сталася в Індії в 2002, коли був підірваний залізничний міст через річку Дхава, було вбито 130 чоловік.

8. Викрадення та крадіжки мостів

Зафіксовані викрадення та крадіжки мостів, особливо це стосується металевих мостів (крадуть для здачі в металобрухт):

Житель Гайского району Оренбурзької області здав в металобрухт понтонний міст грудня 2010
У Хабаровську міст над тепломагістраль в ніч на 29 грудня 2007
У Македонії в лютому 2007 р. заарештовані двоє людей за крадіжку двох 9-и метрових мостів вагою 200 тонн на річках Црна-Ріка і Райец ^[9].