История строительства мостов

Содержание

 

 

Введение

1. История
2. Строительство мостов
3. Классификация
1. По области применения
2. По конструкции
4. Особенности архитектуры металлических мостов
1. Особенности архитектуры железобетонных мостов
2. Основные средства архитектурной композиции моста

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Мост  — искусственное сооружение, возведенное  через реку, озеро, пролив или любое  другое водное препятствие. Мост, возведенный  через дорогу, называют путепроводом, мост через 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. 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 т. д.

` 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, верёвки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История

 

 

Примитивные мосты, представлявшие собой  перекинутое через ручей бревно, возникли в глубокой древности.

Позже в качестве материала начали использовать камень. Первые подобные мосты стали  строить в эпоху рабовладельческого общества. Первоначально из камня  делали только опоры моста, но потом  и вся его конструкция стала  каменной. Больших успехов в каменном мостостроении добились древние  римляне, применявшие сводчатые  конструкции в качестве опор и  использовавшие цемент, секрет которого был утрачен в Средние века, но потом открыт заново. Мосты (точнее, акведуки) использовались для обеспечения  городов водой. Римский историк  Секст Юлий Фронтин писал о том, что акведуки являются главными свидетелями величия Римской империи. Многие древнеримские мосты служат и по сей день.

В Средние века рост городов и  бурное развитие торговли вызвало необходимость  в большом количестве прочных  мостов. Развитие инженерной мысли  позволило строить мосты с  более широкими пролётами, пологими сводами и менее широкими опорами. Самые крупные мосты того времени  достигают в пролёте более 70 метров.

У славян вместо камня используется дерево. «Повесть временных лет» сообщает о постройке моста в Овруче в X веке:

Пошёл Ярополк на брата своего Олега  в Деревскую землю. И вышел против него Олег, и исполчились обе стороны. И в начавшейся битве победил Ярополк Олега. Олег же со своими воинами побежал в город, называемый Овруч, а через ров к городским воротам был перекинут мост, и люди, теснясь на нём, сталкивали друг друга вниз.

В XII столетии в Киеве появился наплавной  мост через Днепр. В то время наиболее распространёнными на Руси были арочные  деревянные мосты

В то же время у инков получают распространение  верёвочные мосты, представляющие собой  простейшую форму висячих.

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. Нереализованным  остался проект деревянного одноарочного моста через Неву длиной 298 м, составленный И. П. Кулибиным.

 

 

С конца XVIII века для строительства  применяется металл. Первый металлический  мост был построен в Колбрукдейле, 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 сталь  и железо. 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 Н. А. Белелюбского и составлявший 1443 м в длину. В 1900 медали на международной выставке в Париже удостоился мост через Енисей в Красноярске (проект Л. Д. 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).

Крупнейшие  мосты современности, в том числе, высочайшие в мире Виадук Мийо и мост Акаси-Кайкё (длина главного пролёта 1991 м), относятся к подвесным. Вантовые пролётные строения позволяют перекрывать наибольшие расстояния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Строительство мостов

 

 

Первым (и самым дорогим —  до 50 % расходов от общей стоимости  строительства) этапом в построении моста является возведение опор. Опоры  сооружаются в открытых котлованах или путём погружения в грунт  свай, опускных колодцев, кессонов, сборных  оболочек. Сваи (в основном, железобетонные) используются, главным образом, при  строительстве малых и средних  мостов. Они погружаются в грунт  при помощи дизельных молотов  и электрических вибропогружателей. При возведении больших мостов используются в основном сборные оболочки диаметром  до 3 м.

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 применяется  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).

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Классификация

 

 

3.1 По области применения

 

По  области применения мосты делятся  на:

Железнодорожные

Автомобильные

Метромосты

Пешеходные

Комбинированные(например, автомобильно-железнодорожные).

Водные путепроводы (мосты для кораблей с низкой ватерлинией в Ирландии).

Выделяют также трубопроводные мосты, акведуки (используются для транспортировки  воды) и виадуки (мосты через овраги или ущелья; соединяют точки, равные по высоте).

 

3.2 По конструкции

 

По конструкции мосты делятся  на балочные, распорные и комбинированные.

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. Балочные мосты разделяют на следующие типы:

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.

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 грунтам.

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.

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.

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:

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 грунтам. Такие системы в настоящее время малоприменимы из-за дороговизны и специфичности.

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.

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 рек и в городских условиях.

Арочные — 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. Арочные  мосты могут быть с ездой поверху, понизу и посередине. Опоры арочных  мостов всегда массивные, поскольку  должны быть рассчитаны и на восприятие распора. При больших пролётах арки всегда экономичнее балочных конструкций, но только в отношении пролётных  строений. Из-за большого развития опор в поперечном сечении мост арочной  системы дешевле балочного только при высоте опор до 2 м. Арочные мосты  характерны для горных условий, поскольку  позволяют перекрыть больший  пролёт, чем балки, а в условиях горного рельефа сооружение дополнительных опор не оправдано. Также специфическая  область применения арочных мостов обусловлена тем, что они требуют  большого подмостового пространства, особенно с ездой поверху, что приводит к удорожанию и усложнению строительства насыпей подходов, которые могут достигать высоты 20 м; возрастает вероятность оползней на таких насыпях в начальный период их эксплуатации. Часто арочные мосты строят в городских условиях из соображений красоты.

Понтонные, или наплавные — временные  мосты на плавучих опорах.

Стоит отметить отдельно горбатые мосты, которые отличаются своей формой: они существенно выгнуты вверх.

Также различают мосты с ездой поверху, понизу и посередине.

 

4. Особенности архитектуры металлических мостов.