Мост

Мост — дорожное сооружение, возведённое над каким-либо препятствием, например, через водоём, овраг
Мост, возведённый через дорогу или железнодорожные пути , называют путепроводом, через пересыхающий овраг или ущелье — виадуком. Мост является одним из древнейших инженерных изобретений человечества.
Как правило, мосты состоят из пролётных строений и опор. Пролётные строения служат для восприятия нагрузок и передачи их опорам; на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод и так далее. Опоры переносят нагрузки с пролётных строений на основание моста.
Пролётные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плиты проезжей части. Статическая схема пролётных строений может быть арочной, балочной, рамной, вантовой или комбинированной; она определяет тип моста по конструкции. Обычно пролётные строения прямолинейны, однако в случае необходимости (например, при постройке эстакад и дорожных развязок) им придают сложную форму: спиралеобразную, кольцевую, и так далее.
Пролётные строения поддерживаются опорами, каждая из которых состоит из фундамента и опорной части. Формы опор могут быть весьма разнообразными. Промежуточные опоры называются быками, береговые — устоями. Устои служат для соединения моста с подходными насыпями.
Материалами для мостов служат металл (сталь и алюминиевые сплавы), железобетон, бетон, природный камень, дерево, пластмассы, верёвки.
Схема моста — формула, в которой последовательно представлены размеры расчётных пролётов — расстояния между центрами опорных частей пролётных строений. Если несколько последовательных опорных частей имеют одинаковый размер, указывается их количество, помноженное на размер каждого. Например (вымышленный «мост»), схема моста 5+3x10+4 м значит, что у первого пролётного строения моста расчётный пролёт — 5 метров, три следующих — по 10 метров каждый и пятый — 4 метра.
Временные мосты на плавучих опорах называют наплавными, или понтонными.
Мосты бывают одно и много (два, три и так далее) пролётные.
По назначению мосты различают:
Выделяют также трубопроводные мосты, акведуки (используются для транспортировки воды) и виадуки (мосты через овраги или ущелья; соединяют точки, равные по высоте).
По статической схеме мосты делятся на балочные, распорные и комбинированные.
Особый тип мостов — разводные мосты. В разведённом состоянии мост не мешает проходу судов. Своими разводными мостами знаменит Санкт-Петербург, где все мосты через Неву, кроме Большого Обуховского моста, являются разводными.
Особые конструкции разводных мостов:
Природным прототипом моста являлось дерево, упавшее с одного берега ручья (или небольшой речки) на другой. Затем люди для обустройства переправы специально перетаскивали один конец ствола большого дерева на другой берег и закрепляли его. С появлением верёвок, плавающие на воде брёвна стали крепко связывать между собою для образования сплошного деревянного мостового настила от берега до берега. Позже, для придания жёсткости, и для сопротивления течению реки и ледоходу, на небольшой глубине, мостовые конструкции подпирали длинными брёвнами-сваями, воткнутыми в мягкое илистое дно реки, или же опускали на дно реки большие бревенчатые ящики-срубы (ряжи), и засыпали их тяжёлыми камнями.
В густых джунглях, для преодоления ручьёв и опасных затягивающих трясин болот, использовались свисающие с ветвей больших деревьев и переплетающиеся между собой вьющиеся лианы. В Индии до XXI века выращиваются живые корневые мосты. В устьях многих тропических рек прямо из воды густыми зарослями растут мангры, чьи корни всегда приподнимаются над водой, даже во время морских приливов, на которые иногда крепят настилы мостовых переходов с одного берега протоки на другой. У древних инков были распространены верёвочные мосты, представляющие собой простейшую форму висячих.
В гористых областях иногда встречаются природные каменные мосты, когда после камнепадов, оползней и селей, перегораживавших узкие бурные потоки на дне ущелий, вода, со временем, размыла часть запруды, и под огромными каменными глыбами образовались протоки для горных ручьёв. По этим камням уже можно перебраться на противоположный берег горного ручья. Следующим шагом к созданию каменных мостов на отмелях, перекатах, шиверах, и неглубоких речных порогов, где уже существовали броды, было выставление больших камней плотной цепочкой, перешагивая по которым с одного торчащего из-под воды камня на другой, можно было, уже не замочив ноги, перебраться на другой берег. Затем на выступающие из воды камни стали укладывать и закреплять брёвна, доски или большие, специально обтёсанные, каменные плиты-мегалиты. В других случаях, подбирали (или подтёсывали) подходящие по размеру клиновидные камни, из которых выкладывали над водой устойчивый полукруглый свод-арку.
С изобретением колеса люди научились перемещать огромные каменные глыбы для сооружаемых прочных мостов, необходимых для проезда многочисленных тяжёлых повозок. В образовавшихся крупных рабовладельческих империях ещё более возросло значение мостов, связующих дороги, по которым могли быстро передвигаться войска для совершения внезапных завоевательных походов или для защиты самых отдалённых провинций, подвергшихся нападению извне, а также для развитой торговли, сбора дани, пошлин и почтовых служб. Особенно в строительстве мостов преуспела Римская империя. Некоторые древнеримские мосты сохранились до XXI века, удивляя своей грандиозностью и изяществом.
В Средние века многие крепости и рыцарские замки обзавелись сложными по конструкции подъёмными мостами. Рост городов и бурное развитие торговли вызвало необходимость в большом количестве прочных мостов. С XII века в западной Европе развернуло бурную деятельность Братство мостостроителей. Развитие инженерной мысли позволило строить мосты с более широкими арочными пролётами, пологими сводами и менее широкими опорами. Так, в 1377 году в Италии в городе Треццо-суль-Адда был построен каменный мост через реку Адду с пролетом длинной 72 метра. Лишь в 1796 году был построен чугунный мост с пролетом такой же длины, а каменный мост с большим пролётом был построен только в 1903 году (мост Адольфа в Люксембурге). Мост в Треццо был разрушен во время военных действий через 39 лет после его постройки.
У славян вместо камня чаще использовалось дерево. «Повесть временных лет» сообщает о постройке моста в Овруче в X веке:
В XII столетии в Киеве появился наплавной мост через Днепр. В то время наиболее распространёнными на Руси были арочные деревянные мосты.
В XVI и XVII веках появилась необходимость в ещё более крупных мостах, которые могли бы пропускать большие корабли. В XVIII веке высота пролёта мостов достигает более чем 100 м.
Швейцарские плотники братья Ганс Ульрих Грубенман и Иоганнес Грубенман первыми применили принципы строительства деревянных арочных мостов со стропильными фермами, что сделало возможным постройку более длинных и прочных деревянных мостов. Первый из трех мостов, принесших им славу, был построен в 1755 году Гансом Ульрихом через Рейн у Шаффхаузена. Затем Иоганнес построил однопролетный мост у Рейхенау длиной 73 м. В 1758 году братья начали работу над 60-метровым мостом у Ветингена. Несмотря на то что все три эти моста позднее были уничтожены, работы Грубенманов оказали существенное влияние на проектирование мостов во всей Европе.
Нереализованным остался проект деревянного одноарочного моста через Неву длиной 298 м, составленный Иваном Петровичем Кулибиным.
С конца XVIII века для строительства применяется металл. Первый металлический мост был построен в Коулбрукдейле, Великобритания на реке Северн в 1779 году. Высота его пролёта составляла около 30 м, перекрытия представляли собой чугунные арки.
В XIX веке появление железных дорог потребовало создания мостов, способных выдерживать значительные нагрузки, что стимулировало развитие мостостроения. Постепенно в качестве основных материалов в мостостроении утверждаются чугун и сталь. Из них строили как висячие, так и арочные мосты. В 1826 году в Великобритании был построен висячий мост через пролив Менай с пролетом 177 м, а в 1834 году был построен висячий мост во Фрибуре (Швейцария) с пролетом 246 м. Первым большим балочным металлическим мостом был мост «Британия», построенный в 1850 году через пролив Менай.
Густав Эйфель в 1877 году построил арочный мост из литого железа через реку Дору в Португалии. Высота пролёта этого моста составила 160 м. Длиннейшим в Европе конца XIX века был мост через Волгу в Сызрани, построенный по проекту Николая Аполлоновича Белелюбского и составлявший 1443 м в длину. В 1900 году медали на Всемирной выставке в Париже удостоился мост через Енисей в Красноярске (проект Лавра Дмитриевича Проскурякова).
В XX веке мосты стали строить также из железобетона. Этот материал выгодно отличается от стали тем, что не требует регулярной покраски. Железобетон применялся для балочных пролётных строений до 50 м, а арочных — до 250 м. Продолжает применяться и металл — в XX веке были построены крупные металлические мосты — балочный через реку Святого Лаврентия в Канаде (длина пролёта 549 м), через пролив Килл-ван-Килл в США (503,8 м), а также мост «Золотые ворота» в Сан-Франциско, США (длина главного пролёта — 1280 м).
Благодаря появлению мощных стальных тросов, распространяется строительство огромных висячих мостов. Крупнейшие мосты современности, в том числе, высочайшие в мире Виадук Мийо и мост Акаси-Кайкё (длина главного пролёта 1991 м), относятся к вантовым и подвесным. Подвесные пролётные строения позволяют перекрывать наибольшие расстояния.
Первым (и самым дорогим — до 50 % расходов от общей стоимости строительства) этапом в построении моста является возведение опор. На берегу опоры сооружают в открытых котлованах и в опускных колодцах. На месте каждой будущей опоры на дне реки, залива или пролива, рыхлый слой ила удаляют земснарядами до располагающейся под этим илом более твёрдой, желательно скальной, монолитной породы, на которой затем с помощью кессонов, водолазов и подводных роботов-манипуляторов под водой устанавливают опалубку с арматурой и бетонируют. Слоями железобетонную конструкцию наращивают вверх, пока она не вырастет из-под воды на нужную для данной опоры высоту.
При строительстве малых и средних мостов в качестве опор часто используют множество свай — несущих оболочек. Их погружают в грунт при помощи дизельных молотов и электрических вибропогружателей. При возведении больших мостов используют в основном сборные оболочки свай диаметром до 3 м. В настоящее время наиболее популярным фундаментом на свайном основании является фундамент на буронабивных сваях (БНС), сооружаемых бурением в обсадной инвентарной трубе. Данная конструкция применяется как на суше, так и на акватории.
Пролётные строения обычно устанавливают на опоры монтажными кранами. При строительстве больших мостов пролётное строение нередко собирают на берегу и затем перемещают (надвигают) по опорам с одного берега на другой. Навесной метод установки предполагает наращивание конструкции от опоры моста в его пролёт. При этом применяют навесной монтаж с помощью крана, двигающегося по уже построенной части (для металлических пролётных строений) или же навесная сборка с изготовлением отдельных элементов на заводе и последующей транспортировкой их к объекту (для железобетонных).
С середины 90-х годов XX века начала применяться технология изготовления плитно-ребристых пролётных строений из монолитного предварительно напряжённого железобетона. Данная технология имеет ряд преимуществ по сравнению с сооружением пролётного строения из сборных элементов.
Иначе происходит строительство навесных мостов: оно начинается с установки пилонов; затем на них подвешиваются временные кабели. С их помощью производится навивка основных кабелей моста, после чего монтируют подвески и балку жёсткости.
Для сокращения затрат на строительство мостов уменьшают их длину, заваливая землёй некоторые мелководные акватории заливов, проливов и русел рек. Вместо больших и дорогостоящих мостов сооружаются транспортные дамбы и искусственные острова, дополненные сравнительно небольшими и дешёвыми мостами.
Многие мосты являются выдающимися памятниками зодчества и инженерного искусства. В некоторых городах, таких как Санкт-Петербург или Прага, мосты являются неотъемлемой частью городской архитектуры.
В классическом стиле выполнены многие древнеримские мосты: почти лишённые декора, они, тем не менее, за счёт своей массивности и выразительной архитектоники создают ощущение прочности и надёжности (мост Алькантара на реке Тахо, Испания).
В Средние века двумя преобладающими типами стали мосты с полуциркульными (или круговыми) арками и мосты со стрельчатыми арками. Первый тип основывался на римской традиции, второй был заимствован из восточной архитектуры и вскоре потерял популярность, так как неоправданно увеличивал высоту моста. Ещё одним явлением в средневековом мостостроении стали мосты-улицы, появившиеся во всех крупных европейских городах (например, Понте Веккио во Флоренции). В Средние века на мостах появился декор (это произошло в конце XIV века): например, оформленный в готическом стиле Карлов мост в Праге.
Совершенствование техники мостостроения в Эпоху Возрождения позволило значительно увеличить соотношение толщины свода к высоте пролёта. Благодаря этому мосты стали более высокими и лёгкими по конструкции. Совершенствуется конструкция каменных мостов: появляются круглые и коробовые своды (Новый мост в Париже). В целом же прослеживается тенденция к подражанию античной архитектуре. Чуть позже появилось барокко, тяготевшее к динамичным композициям и пышному декору. Широко известен барочный Мост Вздохов в Венеции.
В XVIII веке популярностью пользовался классицизм. Мосты, построенные в этом стиле, отличали чёткая симметрия, внимательное отношение к пропорциям сооружения, пролёты больших размеров. Классицизм был широко распространён во Франции (Мост Согласия в Париже) и России (Мраморный мост в Пушкине).
К середине XIX века сформировались основные формы металлических мостов. В этот период большое распространение получили решётчатые балконные фермы. Значительное развитие получили конструкции арочных мостов (см., например, виадук Гараби, построенный Густавом Эйфелем). В конце XIX века популярность приобретают висячие мосты: в 1883 году в США был построен Бруклинский мост, чуть позже — Манхэттенский. Висячие мосты сохраняют свою популярность в XX (мост «Золотые ворота») и XXI веке.
Подъёмный мост — постройка, прикреплённая к барбакану и служащая переправой через крепостной ров, окружающий укрепление. Широко использовался в Средневековье при обустройстве крепостей и замков. Самый древний тип разводного моста.
До последнего времени водные преграды, в первую очередь реки представляют собой серьёзное препятствие для продвижения сухопутных войск. В связи с этим захват противником или разрушение моста при явной угрозе его захвата остаются важными военными операциями не только тактической, но и стратегической значимости. Для обеспечения наведения переправ или временных мостов, а также их восстановления в армиях создаётся особый вид войск — сапёрные части, выполняющий широкий круг работ по оборудованию местности.
Причиной самопроизвольного обрушения моста может стать его неправильная конструкция; архитектору при создании проекта моста следует всегда учитывать возможные природные катаклизмы, такие, как сильный ветер или землетрясение.
Самая ранняя известная крупная катастрофа произошла в 1297 году, когда во время битвы у моста Стирлинг (Великобритания) этот мост оказался перегружен атакующей тяжёлой конницей и обрушился. Позднее от перегрузок обрушились ещё несколько мостов, в частности, мост Ярмуте, (Великобритания, 1845), а также Серебряный мост (США, 1967), «Мост Моранди» в Генуе (2018).
В XIX — начале XX века несколько аварий мостов произошло из-за резонанса, в который входил мост, когда по нему проходили войска: когда частота внешнего воздействия (шаг солдат в ногу) совпадает с собственной частотой колебаний моста — происходит резкое увеличение амплитуды колебаний моста, и конструкция моста не выдерживает этого. Из-за резонанса разрушились: мост в Анжере (Франция, 1850); Такомский мост (США, 1940).
Причиной обрушения может стать естественный катаклизм: в таком случае вина ложится на архитектора, создававшего проект, так как мостостроитель должен принимать во внимание возможность природных бедствий. Железнодорожный мост через Ферт-оф-Тей в Данди, Великобритания, обрушился в 1879 из-за сильного шторма, жертвами этой катастрофы стали 75 человек. В 1953 году лахар уничтожил мост через реку Вангаэху в Новой Зеландии, погиб 151 человек. В 1989 году во время крупного землетрясения в Калифорнии обрушился виадук в Окленде (42 жертвы) и пострадал мост через залив Сан-Франциско: часть несущих конструкций обрушилась на проезжую часть, погиб один человек.
Нередки случаи террористических атак на мосты: их подрыв также является известным средством ведения партизанской войны. Крупнейшая катастрофа такого рода произошла в Индии в 2002, когда был подорван железнодорожный мост через реку Дхава, было убито 130 человек.
Резонансные явления могут вызывать необратимые разрушения в различных механических системах, например, неправильно спроектированных мостах. Так, в 1940 году разрушился Такомский мост в США, спроектированный без учёта ветровой нагрузки. Ранее, в 1905 году, рухнул Египетский мост в Санкт-Петербурге, когда по нему проходил конный эскадрон, причиной чего также считают резонанс, хотя расчётами это не подтверждается. Тем не менее, существует правило, заставляющее строй солдат сбивать шаг при прохождении мостов. 20 мая 2010 года в Волгограде затанцевал мост. По официальной версии мост вошёл в резонанс под действием ветровых нагрузок. Однако больший резонанс со стороны Счётной палаты вызвали финансовые нарушения, допущенные при строительстве моста.
Известны похищения и кражи мостов, особенно металлических (крадут для сдачи в металлолом):
В былинах и сказках восточных славян фигурирует Калинов мост через реку Смородину, который, по одному из толкований, соединяет мир живых с миром мёртвых.
Идиома «наводить мосты» в русском языке значит «знакомиться, устанавливать нужные связи», а «сжигать мосты» — окончательно разрывать связи с кем-либо или чём-либо, лишать себя возможности к отступлению. Про бесполезный спор можно сказать: как два барана на мосту.