МОСТЫ и МДТТ
КЛАССИФИКАЦИЯ МОСТОВ
Классификация позволяет изучать мосты в зависимости от того типа, к которому можно отнести тот или иной мост. Классификация позволяет использовать только ту информацию, которая нужна именно для проектирования мостов определенного типа. Поэтому я решил дать первичные представления о классификации мостов.
1. Классификация по предназначению моста.
1.1. Пешеходные.
Мост в парке Царицыно (Москва)
Мост Москва-Подгорица (подарен столице Черногории от ЦАО Москвы)
1.2. Автомобильные
В Китае построили мост-магистраль, чтобы не прорубать в горах пространство для автомобилей.
1.3. Железнодорожные
Мост через Енисей
1.4. Метромосты
Хотя они близки к железнодорожным, но все же можно выделить в отдельную категорию.
1.5. Велосипедные мосты
Мост в Копенгагене
1.6. Комбинированные и многофункциональные
Здесь мост в Москве, у которого верхняя часть является автомобильным мостом, а нижняя для поездов метр в центральной части моста, а сбоку проходят пешеходы.
2. Классификация по конструкциям
2.1. Балочные
Самый простой вид мостов. Предназначены для перекрытия небольших пролётов. Пролётные строения — балки, перекрывающие расстояние между опорами. Основная отличительная особенность балочной системы состоит в том, что с пролётных строений на опоры передаются только вертикальные нагрузки, а горизонтальные отсутствуют.
Балочный тип архитектуры был самым древним. Сохранились даже некоторые элементы зданий еще времен фараонов Древнего Египта
Балочные мосты требуют наиболее простых технических решений, поэтому их строительство мостов лишь с применением балочного типа производится там, где достаточно самых простых решений. На рисунке, приведенном ниже, хорошо видны принципы сооружения деревянных мостов в России в прошедшие эпохи.
Этот тип мостов обычно различают по следующим конструктивным особенностям.
2.1.1. Разрезная система — состоит из ряда балок, причём одна балка перекрывает один пролёт. Система статически определима и может применяться при любых типах грунтов. Недостатки: большое количество деформационных швов и обязательное наличие двух опорных частей на каждой промежуточной опоре.
2.1.2. Неразрезная система — одна балка пролётного строения перекрывает несколько пролётов или сразу все. Таким образом, пролётное строение неразрезной системы рассчитывается как многоопорная статически неопределимая балка с использованием метода сил, метода перемещений или других методов расчёта статически неопределимых систем, применяемых в строительной механике. Неразрезная система хороша меньшим, чем в разрезной, количеством деформационных швов и меньшей строительной высотой. Недостаток такой системы — чувствительность к деформации основания.
2.1.3. Консольная система — состоит из двух типов балок. Одни балки опираются на две опоры и имеют консольные свесы. Другие балки называются подвесными, поскольку опираются на соседние балки. Соединение балок осуществляется при помощи шарниров. Достоинством консольной системы является её статическая определимость, а следовательно, лёгкость расчёта и нечувствительность к грунтам. К недостаткам системы можно отнести большое количество и сложность устройства деформационных швов шарнирного типа, а также нарушение комфортности проезда в зоне шарниров. В настоящее время мосты такой системы сооружаются редко.
2.1.4. Температурно-неразрезная система — состоит из двухопорных балок, объединённых в цепь с помощью верхней соединительной плиты. Под действием вертикальных нагрузок такая система работает как разрезная, а под действием горизонтальных — как неразрезная. Её достоинством является меньшее количество деформационных швов, а недостатком — обязательное наличие двух опорных частей на каждой промежуточной опоре.
На фото представлен процесс установки балки в ходе строительства моста.
2.1.5. Во всех вышеперечисленных схемах мостов пролётные строения могут изготавливаться как в виде сплошных балок различного сечения, так и в виде решётчатых конструкций, т.е. ферм. Фермерные — как правило, железнодорожные мосты с пролётом свыше 50 м. Преимущества фермы — лёгкая конструкция, позволяющая перекрывать достаточно большие пролёты (обычно от 40 до 150 м). Фермы изготавливают из стандартного стального проката. Единственная в мире эксплуатируемая железобетонная мостовая ферма находится в г. Белово Кемеровской области на подъездных железнодорожных путях предприятия.
2.2. Распорные системы - отличаются от балочных тем, что нагрузки, передаваемые с пролётных строений на опоры, имеют не только вертикальную, но и горизонтальную составляющую, называемую в строительной механике распором. Выделяют несколько разновидностей распорных систем, довольно сильно отличающихся друг от друга:
2.2.1. Арочный мост — классический тип каменного моста, известный с глубокой древности: основными несущими конструкциями являются арки или своды. Арка — криволинейный брус, у которого поперечный размер меньше высоты. Свод — криволинейный брус, у которого ширина сечения значительно больше высоты.
Московский музей «Экспериментаниум» получил такое название, так как в нем представлена возможность самостоятельно проводить эксперименты. В частности, можно самим быстро и просто построить арочный мост, а потом еще походить и даже попрыгать на нем.
Самое знаменитое древнее арочное сооружение — это Пантеон в Риме.
Кажущаяся простота подобных сооружений обманчива. В средние века были потеряны технологии построения куполов церквей с использованием арочных расчетов. В те годы сооружали церкви без использования арок. А тот стиль получил название «готика». От слова «готы», которые разорили Римскую империю, утеряв многие навыки и технологии римлян.
А в наши дни арочный мост — это обычное сооружение. Я разместил фото пешеходного арочного моста через отводной канал в Москве.
2.2.2. Висячие — мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Этот вид представляют все крупнейшие по длине и высоте пролёта мосты мира. Вот так выглядит Крымский мост в Москве.
2.2.3. Вантовые — разновидность висячих мостов: роль основной несущей конструкции выполняет вантовая ферма, выполненная из прямолинейных стальных канатов. Ванты прикреплены к пилонам — высоким стойкам, монтируемым непосредственно на опорах. Пилоны в основном располагаются вертикально, но не исключено и наклонное их расположение. К вантам крепится балка жёсткости, на которой располагается мостовое полотно. Ванты располагаются под углом наклона к горизонтали не менее 30 градусов, так как в противных случаях в них возникают большие усилия, и жёсткость сильно уменьшается. Балку жёсткости лучше выполнять коробчатого сечения, поскольку это улучшает её работу на кручение от временных нагрузок и от действия ветра. Наиболее часто вантовая система применяется при перекрытии глубоких и/или широких рек и в городских условиях.
2.2.3. Рамная система — состоит из рам, стойки которых выполняют роль опор, а ригели — роль пролётных строений. По форме рамы могут быть Т-образными, П-образными, а также иметь две наклонные стойки и консольные свесы (специального названия не имеют). Достоинствами рамной системы являются небольшая строительная высота и увеличенное по сравнению с балочными системами подмостовое пространство. Всё это делает рамные конструкции удобными для путепроводов и эстакад. Также данная система может быть применена в горных условиях из-за того, что там в силу особенностей рельефа нельзя понизить уровень проезда. Недостатками рамной системы являются сложность строительства и чувствительность к деформации основания. Такие системы в настоящее время малоприменимы из-за дороговизны и специфичности.
2.2.4. Комбинированная схема — наиболее часто встречается балка с арочной подпругой; как правило, это городские мосты через большие реки.
2.2.5. Разводные мосты. Они нужны там, где необходимо под мостами пропускать крупные суда. Конечно, можно пойти по схеме, когда мост высоко поднимается над водой. Но в городах это затруднено из-за плотной городской застройки. Эти мосты кроме всех перечисленных конструктивных решений еще дополняются инженерной мыслью для поднятия и спуска части моста.
Самые знаменитые разводные мосты находятся в Петербурге.
Множество типов мостов сохраняют и общие для них стандарты — это балки. Балки с разной конфигурацией являются основой любого моста. И не только при строительстве мостов. Балки были основным строительным элементом с древнейших времен, и они же остаются основой строительства в нашу эпоху.