Висячие мосты, в которых балка жесткости поддержана свободно провисающим канатом (кабелем, цепью) известно очень давно. Но в современном виде эта конструкция впервые появилась в Америке.
В 1801 году в штате Пенсильвания мировой судья Джеймс Финлей (James Finley) построил первый, подвешенный на железных цепях мост, с пролетом 21 м, в 1808 году он получил на свою систему патент, а в 1810 году опубликовал работу «Описание патента цепного моста». До своей кончины в 1828 году Финлей запроектировал еще около 13 мостов, большинство из которых разрушилось. Вторым его мостом в 1807 году был мост с пролетом 39 м. Далее строительство висячих мостов пошло очень быстро, особенно в Америке.
Первые висячие мосты в Европе были построены в России в Петербурге. Французский инженер П. П. Базен в 1823 г. построил пешеходный мост с пролетом 15.25 м в Екатерингофском парке. Инженер-полковник Г.М. Треттер совместно с инженером-майором В.А. Христиановичем построили 2 цепных моста через Фонтанку. В 1824 году был построен Пантелеймоновский мост с пролетом 43 м и шириной 10.7 м. Стрела цепи = 1/10 пролета.
В поперечном сечении на Пантелеймоновском мосту было размещено пять плоскостей цепей — по две на краях и одна по центру. Мост был разобран в 1907 году.
Стоимость моста составила 161260 руб. В 1826 году был построен Египетский мост с пролетом 54.8 м и шириной 11.7 м, и со стрелой цепей =1/10 пролета. В поперечном сечении было размещено три плоскости цепей. Конструкции обоих мостов были изготовлены на заводе Берда в Петербурге.
Египетский мост обрушился в 1905 году в морозный день под нагрузкой кавалерийского эскадрона и 11 саней, как предполагают, из-за разрушения звена цепи. Английские инженеры в середине 19 века построили в Европе выдающиеся мосты. Так, в 1849 году английским инженером Кларком был построен известный висячий мост в Будапеште с пролетом 209 м.
Мосты под гужевой транспорт через большие реки в это время почти не строились. Но в 1853 году было закончено строительство большого цепного моста через Днепр в Киеве. Мост был длиной 777 м с пролетами по 139 м и отдельным разводным пролетом. Строительство длилось 5 лет. Стоимость составила 2.35 млн. рублей.
Ширина моста 16 м, ширина проезда 10 м. Все стальные конструкции 1600 т были изготовлены в Бирмингеме в Англии, на 16 пароходах доставлены в порт Одессу, и далее на волах перевезены в Киев. Мост был рассчитан на нагрузку 520 кг/м 2 . За проезд по мосту бралась плата: 6 копеек за корову, 9 за коня и 15 за автомобиль. В 1912 году по мосту проложили трамвайную линию.
Мост был построен по проекту английского инженера Чарльза Виньйоля. В 1854 году серебряная модель моста была выставлена в Лондоне и исследователи считают, что эта модель послужила прообразом Бруклинского моста в Нью-Йорке.
В 1920 году войска гетмана Пилсудского взорвали крайний пролет, но после разрыва цепи произошло крушение всего моста. Мост в 1925 году был восстановлен по проекту Е. О. Патона и получил название мост им. Евгении Бош. Мост просуществовал до 1941 года.
Висячий (подвесной) мост Tower Bridge, London
Для увеличения жесткости висячего моста и уменьшения локальных прогибов применялась система, в которой кабели моста образовывалась из жестких плоских ферм. Мост Тауэр в Лондоне через Темзу был построен по проекту инженера Джона Вольфа-Берри (John Wolfe-Barry) и архитектора сера Хорейса Джонса (Sir Horace Jones).
Висячие боковые пролеты размером по 82.3 м поддерживаются плоскими фермами, а центральный разводной пролет моста равен 79 м.
Кабели висячих мостов образовывали из ферм, стальных полос, цепей и, наконец, канатных элементов. Фермы жесткости могли иметь сложную конфигурацию.
Висячий (подвесной) мост Williamsburg Bridge
На рисунке показана гравюра поперечного сечения двухъярусной балочной фермы моста Вильямсбург в Нью-Йорке в ее первоначальном виде в 1903 году. Свой современный вид и конструкцию подвесные мосты приобрели в 20 веке:
- кабель подвесного моста стал состоять из проволок;
- подвесками стали канатные элементы;
- пилоны стали иметь малую изгибную жесткость;
- балка жесткости стала обладать значительной изгибной и крутильной жесткостью.
Наибольший висячий (подвесной) мост Верецано-Неровз (Verrazano-Narrows Bridge) построенный в Северной Америке. Основной пролет длиной 1298 м. Мост был открыт для движения в 1964 г. Мост проложен в Нью-Йорской гавани, и его 214-метровые пролеты высотой как семидесяти этажный дом.
Четыре троса, каждый три фута в диаметре, стоят больше, чем весь мост Золотые Ворота. Для его строительства необходимо было около 240 тыс. км провода, этого достаточно, чтобы обвести Землю почти восемь раз. Типичное поперечное сечение моста двухъярусная плита, которая обеспечивает 12 полос движения.
Мост назван в честь первого европейца достихшего бухты Нью-Йорка и реки Гудзон. Строительство моста началось в августе 1959 года и через 5 лет, в ноябре 1964 года, было запущено движение по верхнему уровню моста. Движение по нижнему уровню запустили только через 10 лет в 1969 году.
Стоимость строительства составила 320 миллионов долларов.
Мост - двухуровневый, на каждом из уровней находится по шесть полос для движения автотранспорта, по три в каждую сторону. Движение грузового транспорта разрешено только по верхнему уровню
Проезд по мосту в сторону Стэйтен-Айлэнда платный - 13 долларов, обратно в Бруклин проезд бесплатный. В 2008 году, по мосту ежедневно проезжало около 190 000 автомобилей
Высота моста над морем составляет 69,5 метров и эта величина является одним из ограничений при проектировании и строительстве современных круизных судов
Висячий (подвесной) мост Хамбер (Humber Bridge)
Подвесной мост Хамбер через р. Северн в Англии, завершен в 1981 году.Имеет главный пролет длиной 1411 м и был до 1998 самым длинным подвесным мостом в мире. Этот мост более ажурный, чем Верецано-Неровз, имеет четыре полосы движения.
Нетипичный настил, для которого используют балки коробчатого гексагонального сечения вместо привычных ферм жесткости, и подвешивания на наклонных подвесках уменьшают как вес, так и стоимость моста.
Поперечное сечение Humber Bridge
Пилоны высотой 162,5 м и 41,275 м над уровнем воды смещены от параллели на 34,925 м и учитывают кривизну земли.
Вместе с боковыми пролетами городов тянется на 2,2 км
Висячий (подвесной) мост Цинма (Tsing Ма bridge)
Подвесной мост с самой длинным пролетным строением для совместного с железнодорожным автомобильным движением. Мост ЦинМа строили в Гонконге в 1992-1997 г.
Его отрыли для движения в апреле 1997 г, за несколько месяцев перед тем, как Гонконг вернули Китаю. Мост построен на дороге в новый аэропорт Chek Lap Кок.
Он имеет центральный пролет длиной 1377 м, боковой 359 м (также висячей системы) и 300-метровую часть — трехпролетная неразрезная балка
Подвесной мост (Tsing Ма bridge)
Центральный пролет поддерживают два кабеля диаметром 1100 мм. Балка жесткости в поперечном сечении имеет размеры 41,0×7,3 м. По конструкции она является комбинированной и сочетает ферму с сплошной коробчатого балкой.
Фундамент и конструкция опор висячего (подвесного) моста
Одна опора построена со стороны острова Цин И, а другая - в 120 метрах от побережья искусственного острова Мавань. Пилоны выше уровня моря на 206 метров. Пилоны (опоры) представляют из себя стойки связанные между собой поперечинами. Опоры (пилоны) запроектированы из высокопрочного бетона по технологии непрерывного бетонирования с применением передвижной опалубки.
Закрепление висячего моста
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 пилонов — примерно 300 000 тонн.
Основные тросы висячего моста
Тросы были сформированы подвесным методом. Процесс протяжки, обеспечивался подачей проволоки с постоянным натяжением и вытягиванием от одной опоры к другой.70 000 проволок, диаметром 5,38 мм каждая были объединены в основной трос диаметром 1,1 метр, проходящий через 500-тонные чугунные салазки наверху каждой опорной башни моста.
Пролетное строение висячего моста
Металлическое пролетное строение было изготовлено в Великобритании и Японии. После доставки произвели укрупнение в монтажные блоки г. Дунгуаньв Китае. Всего было подготовлено 96 монтажных элементов, каждый 18 метров длиной и весом 480 тонн.
Монтажные блоки были доставлены на место монтажа сделанными специально для этого баржами и устанавливались двумя консольными кранами, которые перемещались по мере укрупнения блоков пролетного строения.
Висячий (подвесной) мост Tacoma Narrows Bridge
Частоты крутильных колебаний должны быть больше изгибных. Последнее требование стало определяющим при проектировании больших мостов, особенно после анализа обрушения Такомского моста.
Мост был построен в июле 1940 году по проекту Леона Моиссеева (Leon Moisseiff) в штате Вашингтон. Длина подвесного пролета 853 м. Первоначальная ширина и высота балки составляли 11.9 и 2.4 м, соответственно.
Другими словами балка была очень тонкой и имела малую изгибную жесткость и, что особенно важно малую крутильную жесткость. Как выяснилось впоследствии, частота крутильных колебаний балки была меньше частоты изгибных колебаний, что привело к появлению изгибно-крутильного флаттера (см.главу «Динамические расчеты»).
Разрушение моста произошло всего через четыре месяца после его открытия под действием бокового ветра скоростью 20 м/с в результате колебаний с большой амплитудой и низкой частотой (галопирования). После этого обрушения аэродинамические испытания мостов с подобными центральными пролетами стали обязательными.
Мост был восстановлен с существенным изменением параметров балки только через десять лет (рис.2.31). Новые ширина и высота балки составили 18.3 и 10 м, т.е.высота балки была увеличена в четыре раза..
Висячий мост Tacoma Narrows Bridge 1950
Висячий (подвесной) мост Золотые Ворота в Сан-Франциско
Золотые Ворота в Сан-Франциско в США. Мост стал культовым сооружением для США и Голливуда. Автором моста является Чарльз Элис (Charles Ellis), который разработал принципиальные решения, хотя проектированием руководил Жозеф Страус (Joseph Strauss), который ранее выдвигал идею перекрытия залива при помощи консольно-подвесной системы.
Известный подвесной мост Голден Гейт («Золотые Ворота»), построен в 1937, имел 1281-метровый главный пролет и два крайних размером 343,1 м каждый, общая длина подвесной конструкции составляла 1967 м.Пилоны в высоту достигали 227,5 м и опоры которых погружены на глубину 30,5 метров Для устранения возможных повреждений моста от землетрясения его фундаменты были погружены в скалу на 7,6 м.
Общая ширина мостового перекрытия составляет 24,7 м и состоит из 18,3-метровой ширины проезжей части и двух ширин тротуаров по 3,2 м. Два канаты подвесного моста, каждый по 91,4 см в диаметре держат конструкцию на высоте 67,1м над уровнем моря
Висячий мост The Golden Gate Bridge, San Francisco
Строительство моста началось в январе 1933 года и уже через четыре с половиной года, 27 мая 1937 года мост был открыт для движения.
Параметры подвесного моста
- центральный пролет = 1280 м;
- высота пилонов 227.4 м;
- высота фермы = 7.6 м;
- ширина фермы = 27.4 м;
- кабель диаметром 1 м состоит из 27000 проволок;
- вес каждого кабеля 7 125 т.
Через 75 лет рядом с первым Фортским мостом был построен второй, но уже висячей системы. Работы были начаты в 1958 году и окончены в 1964. Автодорожный мост был построен по схеме 408 + 1006 + 408 м. Высота фермы жесткости 8.4 м, а ширина 23.8 м.
Висячий мост The Forth Road Bridge 1964
За прошлый век было построено более десятка висячих мостов с пролетами более километра. Во многих из них были воплощены новые и интересные идеи. Очень интересным сооружением является мост в Дании через пролив большой Бельт с пролетом 1624 м, построенный в 1998 году.Висячий (подвесной) мост Акаси-Кайкё (akashi kaikyo)
Но рекордсменом является подвесной мост, построенный в 1998 году в Японии. Это мост Акаши с центральным пролетом 1990.8 м.
Висячий мост Акаси-Кайкё (akashi kaikyo)
Соединяет западную часть города Кобе и острова Авадзи, и лежит на одном из трех маршрутов, соединяющем острова Хонсю и Шикоку. Строительные работы по сооружению фундаментов моста были начаты в 1988 году.
Мост настолько огромен, что обычные при других масштабах элементы становятся очень сложными. На этом мосту видно, как количество переходит в качество.
Висячий (подвесной) мост Мессинский (стадия проект)
Планы постройки моста, совмещенного под рельсовый транспорт и автодвижение, который должен связать Сицилию с континентальной Италией и пересечь Мессинский пролив, существуют уже давно. Мост в этом месте действительно нужен, так как ожидаемая интенсивность движения должна составить 50000 автомобилей и 120 поездов в сутки.
Но стоимость такого моста будет огромной. Поэтому экономическая целесообразность его строительства даже при условии платного проезда остается под вопросом, поскольку окупаемость наступит не скоро. Ранее сама идея реализации такого проекта выглядела фантастической, так как мост казался нереализуемым по следующим причинам:
- ширина зеркала воды в створе моста составляет 3660 м, глубины более 100 м.
- мост находится в активной сейсмической зоне, с ускорениями, равными 6 м/с 2
- (измеренными во время катастрофического землетрясения 1908 года)
- расчетная скорость ветра составляет 216 км / ч (1 раз в 2000 лет)
На рисунке показаны основные инженерные решения из проекта висячего моста, совмещенного под рельсовый транспорт и автодвижение, имеющего центральный пролет 3300 м.
Мост перекрывает практически всю акваторию Мессинского пролива и обеспечивает гарантированный судоходный подмостовой габарит 65 м. Балка жесткости поддержана двумя парами кабелей диаметром 1.2 м и длиной 5300 м. Вес каждого кабеля из четырех составляет 41.6 тыс. т. Кабель состоит из 44352 параллельной проволоки диаметром 5.38 мм. Погонный вес одного кабеля 7.85 т/м.
Усилие в каждом из четырех кабелей от действия собственного веса кабеля равно 68 000 т, а усилие в каждом кабеле от полной постоянной нагрузки — 118 000 т. То есть, кабель несет сам себя на 58%, а балку жесткости только на 42%.
Длина парных подвесок, идущих через каждые 30 м от кабеля к балке, колеблется в пределах от 5 до 300 м. Расстояние между парами кабелей поперек моста равно 52 м. Кабели оперты на седла пилонов, расположенные на высоте 376 м над водой.
Конструкция балки жесткости
В отличие от стандартных решений (ферма или балка с аэродинамическим профилем), конструкция балки жесткости в этом проекте весьма оригинальна и подчинена аэродинамической устойчивости сооружения.
Плита проезда поддержана тремя независимыми балками: двумя балками автопроезда и одной балкой под рельсовый транспорт, профиль которых подчинен аэродинамической устойчивости пролетного строения. Эти отдельно идущие балки объединены поперечными балками шириной 52 м, идущие с шагом 30 м.
Подвесной Мессинский мост поперечник
За поперечные балки осуществляется подвес балки жесткости к кабелю парой подвесок. Покрытие проезда по ортотропным плитам балок автопроезда выполнено толщиной 38 мм на битумной основе. Аварийный проезд между балками выполняется по стальной решетчатой плите.
Такая необычная конструкция балки жесткости пролетного строения позволила проектировщикам решить две проблемы:
- Удалось создать широкую, поперечно жесткую и относительно легкую балку. Постоянная погонная нагрузка составляет всего 23 т/м, и включает в себя 2.85 т/м — вес балки под рельсовый транспорт, 0.98 т/м — вес верхнего строения пути, 6.37 т/м — вес каждой из балок автопроезда, 1.99 т/м — вес покрытия и 4.91 т/м — вес поперечных балок.
- Удалось создать аэродинамически устойчивую балку пролетного строения, позволяющую обеспечивать устойчивость сооружения при скорости ветра 270 км/ч. Это обеспечено за счет конфигурации балок, свободной циркуляции воздуха через плиту между балками, специальных обтекателей и т.п. Поперечное отклонение середины пролетного строения при скорости ветра 80 км/ч равно всего 2.5 м, что составляет менее 1/1320 пролета, а поворот не более 3%.
В этом проекте важен сам факт того, что инженеры в настоящее время способны создать сооружение таких грандиозных размеров, не применяя революционно новых материалов для кабелей.
Несомненно, самым интересным элементом этого сооружения является легкая и аэродинамически устойчивая балка жесткости. Концепция, положенная в ее конструкцию, заслуживает дальнейшего изучения и развития.
Случалось ли вам находиться в подвешенном состоянии? Стоять посреди реки на слегка раскачивающемся дощатом настиле — впечатление незабываемое. Висячих мостов в Подмосковье около полусотни. Мы собрали подборку из самых ярких и запоминающихся подвесных мостиков.
1. Подвесной мост через реку Москва в Тучково
Координаты: 55°37’11″N 36°29’21″E
Соединяет д.Игнатьево и Тучковский Автотранспортный колледж (ТАТК). На его территории находится мемориал памяти Великой Отечественной войны с памятниками маршалам Жукову и Рокоссовскому, воинам, погибшим в декабре 1941 - январе 1942 годов, и автомобилю ЗИС-5, одному из основных транспортных военных автомобилей, выпускавшихся с 1933 по 1948 год на Автозаводе имени Сталина (позже - Лихачева).
2. Мост у села Каринское
Координаты: 55°42’20″N 36°41’19″E
Мост довольно живописен. Здесь снимались « Самоубийцы», « Дети понедельника», « Петербургские тайны». С искусством Каринское связывает и то, что здесь жила и в 1933 году умерла поэтесса и переводчица София Парнок, которой Марина Цветаева посвятила немало стихов.
Мост у села Каринское известен как самый длинный пешеходный подвесной мост в Московской области.
3. Подвесной мост под Ивановским, Истринский район
Координаты: 55°47’34″N 37°6’26″E
Выглядит довольно опасно. Но сама эта опасность завораживает и интригует.
Но мы бы не советовали испытывать судьбу.
4. Подвесной мост через Москву-реку села Васильевское.
Координаты: 55°36’33″N 36°35’19″E
Мост является «межрайонным» — связывает Одинцовский и Рузский районы, долгое время был в аварийном состоянии. В Васильеское не ходит никакой транспорт, там нет почты и аптеки, вся цивилизация находится на другой стороне моста. Каждый день по нему ходят сотни людей.
В 2002 году здесь сняли несколько сцен для фильма Диверсант, а в 1980 году съемочная группа фильма «Эскадрон гусар летучих» устраивала взрывы, от которых осыпались стекла в церкви Воскресения Словущего 1705г. Тем не менее, церковь уцелела, несмотря на последовательное ее разрушение: большевиками, во время Второй мировой - немцами, а затем и киноискусством.
5. Подвесной мост на Марс
Координаты: 55°36’30″N 36°25’35″E
Соединяет деревни Марс и Марково.
Спроектировал и построил в 1960-х житель Маркова Юрий Соколов. Во время Великой Отечественной войны тут шли интенсивные бои, и по обе стороны моста находятся воинские захоронения с памятниками погибшим солдатам.
6. Подвесной мост через Рузу
Координаты: 55°38’29″N 36°18’16″E
Является одним из самых красивых висячих мостиков. Слегка раскачивается и имеет дощатый настил. Находится в очень живописном месте в санатории «Дорохово».
7. Подвесной мост в Ожигово
Координаты: 55°37’13″N 36°22’7″E
8. Мостик в Кожино
Координаты: 55°37’10″N 36°14’52″E
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.
3 января 1870 года
в Нью-Йорке началось строительство Бруклинского моста
, ставшего через три года самым длинным висячим мостом в мире. Это сложнейшая конструкция, которая задала пример всем последующим подобным инженерным сооружениям. И сегодня в нашем обзоре пойдет речь о десятке самых выдающихся и известных висячих мостов
со всех уголков планеты, каждый из которых является рекордсменом или был таковым в прошлом.
Висячий мост через пролив Менай в британской провинции Уэльс считают первым по-настоящему великим подвесным мостом в истории Европы. Он открылся в 1826 году. До этого в Старом Свете строили лишь простые цепные висячие переходы, эта же конструкция была для своего времени невероятно сложной и полезной в инфраструктурном плане. Основной пролет этого моста имеет длину 176 метров.
Клифтонский подвесной мост через реку Эйвон в Бристоле является одним из самых известных сооружений города и всей Великобритании в целом. Это инженерное сооружение с висячим пролетом длиной 214 метров было сдано в эксплуатацию в 1864 году и быстро стало символом английской промышленной мощи. Интересен факт, что именно здесь 1 апреля 1979 года был совершен первый в мире банджи-прыжок.
В течение несколько десятилетий два крупных города на берегах пролива Ист-Ривер, Нью-Йорк и Бруклин не имели никакого другого сообщения, кроме как лодочного. Инженеры и власти этих населенных пунктов долго спорили, что лучше и дешевле построить: мост или тоннель, пока не остановились на первом варианте. В 1870 году началось строительство Бруклинского моста, ставшего в 1883 самым длинным подвесным сооружением в мире (длина пролета – 486 метров). Сейчас это один из символов Нью-Йорка, не меньший, чем небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг или статуя Свободы.
Подвесной мост Амбассадор не зря имеет такое нарицательное имя (переводится с английского как «посол»). Ведь он соединяет не просто два берега реки Детройт, а два государства – Соединенные Штаты Америки и Канаду. Более того, через него проходит 25 процентов торговых перевозок между этими странами. Длина самого длинного пролета этого моста составляет 564 метра. Открыто данное сооружение в 1929 году.
Золотые Ворота являются самым известным и в США, если даже не во всем мире. Это сооружение с длиной пролета 1280 метров было построено в 1937 году, став рекордсменом по данному параметру на целых двадцать семь лет. Интересно, что сейчас этот мост является самым популярным на планете местом для совершения самоубийств. Считается, что прыжок с него стал причиной смерти более 1200 человек.
В России не так уж и много больших водных преград, ради преодоления которых можно было бы строить подвесные мосты. А потому самым известным подобным сооружением в стране является относительно небольшая конструкция, Крымский мост в Москве, открытый в 1938 году. Длина его висячего пролета составляет 168 метров.
В 1973 году случилось историческое событие для всей Евразии – в Стамбуле был открыт первый мост через Босфор. Он наконец-то соединил европейский и азиатский берега этого пролива, о чем мечтали местные властители на протяжении последнего тысячелетия. Общая длина этого сооружения составляет 1560 метров, а подвесного пролета в нем – 1074. Пешеходам доступ на него полностью запрещен – власти Стамбула не хотят отнимать у Сан-Франзиско титул «столицы самоубийц».
В 1998 году между островами Хонсю и Авадзи был открыт мост Акаси-Кайкё, ставший самым длинным подобным подвесным сооружением в мире. И уже более пятнадцати лет он удерживает это почетное звание. Длина крупнейшего висячего пролета в нем составляет 1991 метр. Если растянуть все его стальные нити, то получится единый трос, способный опоясать Земной шар более семи раз.
Длина самого крупного подвесного пролета моста Большой Бельт в Дании составляет 1624 метра. Это не самый большой показатель в мире (в этом его более чем на 300м опережает японский Акаси-Кайкё), зато рекордный в Европе. Открыто рекордное для Старого Света инженерное сооружение в 1998 году.
У моста через реку Сыдухэ в китайской провинции Хубэй длина крупнейшего висячего пролета составляет и того меньше – «всего» 900 метров. Однако это сооружение является самым высоким подвесным мостом в мире. Высочайшая его точка над уровнем земли расположена на отметке 496 метров. Объект функционирует с 2009 года.
В котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (канатов, цепей, тросов и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Висячие мосты часто называют «подвесными », однако в специализированной литературе по и 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 , расположенный на входе в .
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.
Достоинства висячих мостов
Недостатки висячих мостов
Недостатки висячих мостов
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 горизонтальном 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.
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.
О висячих мостах инков неоднократно сообщает в своих книгах Сьеса де Леон (1553):
«На каждом берегу реки установлено по два крупных могучих камня, добытые целиком с очень глубокими и крепкими основаниями, для наведения моста, сделанного из сплетенных в канат ветвей, наподобие веревок с помощью которых через колесо на водокачках добывают воду. И они настолько крепкие, что по ним могут пройти спущенные с поводов лошади, как если бы они шли по мосту Алькантары или Кордовы. Когда я переходил через него, он был в длину 166 футов.»
Путь Сьесы пролегал по дороге Инков (длиной 3000 км от Куско до Кито), где он встретил почти нетронутыми, и как будто вытянутыми в одну линию, архитектурные монументы и висячие мосты, техника натягивания которых опережала современную тогда инженерную мысль на несколько веков.
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 в 1801 году.
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 через 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.