Строительство деревянных мостов кратко
Обновлено: 05.07.2024
Россия имеет самые большие в мире запасы древесины, большой опыт по исследованию, проектированию, строительству и содержанию деревянных мостов.
Дерево представляет собой хороший и широко распространенный строительный материал. Благодаря значительной прочности, малому объемному весу, легкости обработки, простоте изготовления и сборки конструкций деревом издавна пользуются для устройства мостов.
В настоящий период, несмотря на широкое распространение железобетонных мостов, в богатых лесом северных и восточных районах России на местных и сельских дорогах деревянные мосты могут оказаться целесообразными.
При этом, используя дерево для строительства современных мостов, необходимо создавать конструкции, позволяющие индустриализировать их изготовление и механизировать сборку.
Для деревянных мостов применяют хвойный и лиственный лес. Как строительный материал – лучше хвойный лес, имеющий прямые и ровные стволы, менее сучковатый, а также имеющий более мягкую, смолистую и упругую древесину. Из хвойных пород чаще всего употребляется сосна, ель, лиственница, кедр и пихта; из лиственных пород – дуб, бук, граб, ясень.
4.1.2. Область применения деревянных мостов различных систем.
Выбор системы моста и характерные особенности его конструкции зависят, в первую очередь, от требующейся величины пролетов моста, имеющейся по условиям вертикальной планировки строительной высоты, величины расчетной нагрузки, а также от местных условий.
Рис.73. Основные системы деревянных мостов
При пересечении небольших рек и оврагов, а также при устройстве путепроводов применяют простую балочную систему (рис.73, а). Простейшей балочной системой могут быть перекрыты пролеты = 8ч10 м, а при применении составных или клееных балок - до 16-24 м. В однопролетных балочных мостах обычно = 4ч6 м; при меньших пролетах целесообразнее устройство железобетонной трубы. Мосты простейшей балочной системы имеют сравнительно небольшую строительную высоту.
Для перекрытия пролетов от 16-20 до 40-50 м применяют балочные пролетные строения с решетчатыми фермами различных видов. Наиболее часто такие пролеты перекрывают пролетными строениями с фермами Гау - Журавского (рис.73, в) из круглого леса или реже из брусьев со стойками в виде металлических тяжей. Для большей надежности и увеличения срока службы как нижний пояс, так и верхний могут быть изготовлены металлическими. Фермы Гау - Журавского можно монтировать из блоков заводского изготовления. Применяют также мосты с дощатыми фермами (рис.73, г) на гвоздевых соединениях. Дощатые фермы удобны для изготовления, но менее долговечны. Поэтому они целесообразны главным образом для мостов, рассчитанных на ограниченный срок службы.
Дощатые фермы тоже могут быть сборными из блоков, изготовленных на заводе.
Для перекрытия пролетов порядка 50-60 м возможно применение лишь комбинированной системы, состоящей из решетчатых ферм, усиленных арочным поясом (рис.73, д). Однако такая конструкция сложна и громоздка.
. В отдельных случаях на автомобильных дорогах применяют и мосты распорных систем: арочные и висячие. Арочные мосты бывают целесообразны в горных районах, а иногда в городских переходах. Деревянными арками можно перекрывать пролеты от 15-20 до 40-50 м. Висячие мосты с деревянными фермами, поддерживаемыми стальными канатами, применяют в горных районах для перекрытия трудно преодолимых препятствий, при пролетах, достигающих 80-100 м и более.
4.1.3. Мероприятия по продлению срока службы деревянных мостов.
Распространенным дефектом является поражение гнилью деревянного настила, а также прочих элементов проезжей части и деревянных тротуаров. К сокращению срока службы отдельных элементов и всего сооружения в целом приводят, прежде всего, неправильная эксплуатация и отсутствие надлежащего ухода за сооружением.
Многолетний опыт доказывает, что деревянные мосты служат дольше в местах с сухим климатом. В отдаленных лесных и северных районах деревянные мосты всегда были и будут основной конструкцией, как более рациональные с точки зрения экономики. Достоинства: простота конструкции, эстетичность, легкость обработки древесины, скорость постройки сооружения, малый вес элементов, экономичность, наличие местного сырья.
Основные недостатки: малый срок службы, подверженность гниению, не огнестойкость, несоответствие требованиям пропуска современных нагрузок.
Разработан метод по антисептированию элементов деревянных мостов посредством глубокой местной пропитки под давлением, который позволяет вводить водорастворимый антисептик в сырую древесину, в отдельные места элементов, как до постройки сооружения, так и в процессе эксплуатации. Возможно производить пропитку в пораженную гнилью древесину при условии, что гниль поразила не более 30% материала. Установка состоит из газового баллона со сжатым воздухом, резервуара с антисептическим раствором, распределительной коробки, инъекторов и шлангов. В качестве антисептика можно использовать трудновымываемые составы, например, хромат меди.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие системы деревянных мостов применяют и при каких пролетах?
2. Преимущества деревянных мостов?
3. Недостатки деревянных мостов?
Основные особенности деревянных мостов.
Россия имеет самые большие в мире запасы древесины, большой опыт по исследованию, проектированию, строительству и содержанию деревянных мостов.
Дерево представляет собой хороший и широко распространенный строительный материал. Благодаря значительной прочности, малому объемному весу, легкости обработки, простоте изготовления и сборки конструкций деревом издавна пользуются для устройства мостов.
В настоящий период, несмотря на широкое распространение железобетонных мостов, в богатых лесом северных и восточных районах России на местных и сельских дорогах деревянные мосты могут оказаться целесообразными.
При этом, используя дерево для строительства современных мостов, необходимо создавать конструкции, позволяющие индустриализировать их изготовление и механизировать сборку.
Для деревянных мостов применяют хвойный и лиственный лес. Как строительный материал – лучше хвойный лес, имеющий прямые и ровные стволы, менее сучковатый, а также имеющий более мягкую, смолистую и упругую древесину. Из хвойных пород чаще всего употребляется сосна, ель, лиственница, кедр и пихта; из лиственных пород – дуб, бук, граб, ясень.
4.1.2. Область применения деревянных мостов различных систем.
Выбор системы моста и характерные особенности его конструкции зависят, в первую очередь, от требующейся величины пролетов моста, имеющейся по условиям вертикальной планировки строительной высоты, величины расчетной нагрузки, а также от местных условий.
Рис.73. Основные системы деревянных мостов
При пересечении небольших рек и оврагов, а также при устройстве путепроводов применяют простую балочную систему (рис.73, а). Простейшей балочной системой могут быть перекрыты пролеты = 8ч10 м, а при применении составных или клееных балок - до 16-24 м. В однопролетных балочных мостах обычно = 4ч6 м; при меньших пролетах целесообразнее устройство железобетонной трубы. Мосты простейшей балочной системы имеют сравнительно небольшую строительную высоту.
Для перекрытия пролетов от 16-20 до 40-50 м применяют балочные пролетные строения с решетчатыми фермами различных видов. Наиболее часто такие пролеты перекрывают пролетными строениями с фермами Гау - Журавского (рис.73, в) из круглого леса или реже из брусьев со стойками в виде металлических тяжей. Для большей надежности и увеличения срока службы как нижний пояс, так и верхний могут быть изготовлены металлическими. Фермы Гау - Журавского можно монтировать из блоков заводского изготовления. Применяют также мосты с дощатыми фермами (рис.73, г) на гвоздевых соединениях. Дощатые фермы удобны для изготовления, но менее долговечны. Поэтому они целесообразны главным образом для мостов, рассчитанных на ограниченный срок службы.
Дощатые фермы тоже могут быть сборными из блоков, изготовленных на заводе.
Для перекрытия пролетов порядка 50-60 м возможно применение лишь комбинированной системы, состоящей из решетчатых ферм, усиленных арочным поясом (рис.73, д). Однако такая конструкция сложна и громоздка.
. В отдельных случаях на автомобильных дорогах применяют и мосты распорных систем: арочные и висячие. Арочные мосты бывают целесообразны в горных районах, а иногда в городских переходах. Деревянными арками можно перекрывать пролеты от 15-20 до 40-50 м. Висячие мосты с деревянными фермами, поддерживаемыми стальными канатами, применяют в горных районах для перекрытия трудно преодолимых препятствий, при пролетах, достигающих 80-100 м и более.
4.1.3. Мероприятия по продлению срока службы деревянных мостов.
Распространенным дефектом является поражение гнилью деревянного настила, а также прочих элементов проезжей части и деревянных тротуаров. К сокращению срока службы отдельных элементов и всего сооружения в целом приводят, прежде всего, неправильная эксплуатация и отсутствие надлежащего ухода за сооружением.
Многолетний опыт доказывает, что деревянные мосты служат дольше в местах с сухим климатом. В отдаленных лесных и северных районах деревянные мосты всегда были и будут основной конструкцией, как более рациональные с точки зрения экономики. Достоинства: простота конструкции, эстетичность, легкость обработки древесины, скорость постройки сооружения, малый вес элементов, экономичность, наличие местного сырья.
Основные недостатки: малый срок службы, подверженность гниению, не огнестойкость, несоответствие требованиям пропуска современных нагрузок.
Разработан метод по антисептированию элементов деревянных мостов посредством глубокой местной пропитки под давлением, который позволяет вводить водорастворимый антисептик в сырую древесину, в отдельные места элементов, как до постройки сооружения, так и в процессе эксплуатации. Возможно производить пропитку в пораженную гнилью древесину при условии, что гниль поразила не более 30% материала. Установка состоит из газового баллона со сжатым воздухом, резервуара с антисептическим раствором, распределительной коробки, инъекторов и шлангов. В качестве антисептика можно использовать трудновымываемые составы, например, хромат меди.
Основные балки из древесины располагаются под настилом моста и таким образом защищены от атмосферного воздействия. Для обеспечения максимальной защиты финишное покрытие моста делается под уклоном, с применением защитной мембраны или металлического покрытия. В качестве покрытия моста можно использовать настил из древесины или слой асфальтобетона. Ограждение устанавливается выше мостовой конструкции. Пролет обычно до 25 м.
Мост неподалеку от Лютерна (Швейцария, 2010 год) был построен на месте железобетонного моста, возведенного еще в 1933 году. Предпочтение древесине при строительстве моста отдали по экономическим соображениям. Конструкции моста выполнены из клееного бруса GL24, GL28+LVL. Общая нагрузка сооружения - 40 т. Вертикальную нагрузку несут клееные BSH-балки в продольной оси с учетом разгонных и тормозных воздействий. В поперечном направлении - стальные балки, расположенные в двух осях. Верхнее строение дорожного пути моста представляет собой деревянную конструкцию, которая закрыта по бокам защитной бетонной оболочкой с перилами ограждения.
В поперечном сечении опорная часть конструкции моста состоит из шести панелей, склеенных в блоки, и пяти слоев широкоформатных панелей LVL Kerto (2 продольных толщиной 66 мм и 3 продольно-поперечных - 36 мм), которые приклеены к статическому носителю BSH. Листы LVL несут нагрузки в продольном и поперечном направлениях.
Для сведения к минимуму изменений вертикальной высоты из-за усадки, расширения и сжатия деревянного основания оно опирается на амортизационные стальные подушки, закрепленные фиксирующими винтовыми стержнями к BSH-носителям. Краевые элементы, граничные ограждения выполнены из монолитного бетона и служат ограждением асфальтового покрытия, защищающего деревянные конструкции, и в качестве крепления перил.
Коробчато-балочный деревянный мост
Несущая мостовая конструкция моста представляет собой блок клееных балок в виде полого короба. Достоинство такой конструкции - экономичность строительства: короб поступает на стройплощадку в готовом виде. Кроме того, в его пустотах можно разместить различные дополнительные коммуникации. Несущая конструкция оптимально работает с использованием толстого слоя литого асфальта или металлическим защитным просечно-вытяжным листом. Поручень устанавливается по основной опоре с боковых сторон с обшивкой из палубной доски. Пролет может быть до 35 м.
Вогнутый мост (корыто)
Мост Моисея, Голландия
Основные несущие элементы этой конструкции расположены на уровне перил. Чтобы защитить от атмосферных воздействий основную несущую конструкцию, ее верхнюю сторону покрывают оцинкованным или цинк-титановым листом. U-образная конструкция в поперечине соединяется со стальным каркасом, расположенным снизу. Шаг между стальными рамами поперечины - примерно 2,5 м. Палуба может быть открытой или покрытой слоем асфальтовых материалов. Перила из стального полого профиля крепятся скобками к поперечной раме. Пролет может быть до 35 м.
Висячий мост
Несущая конструкция - это две балки, каждая из которых состоит из двух деревянных диагональных и горизонтальных ферм с нижней затяжкой. В качестве материала для строительства используется клееный брус. Поскольку опорная конструкция находится на уровне перил и ниже, палуба опирается на нижние хорды. В качестве дополнительного армирования может быть использована U-образная стальная рама. Чтобы защитить древесину, в местах опирания применяют оцинкованное или цинк-титановое покрытие. Настил - доска или слой асфальтового покрытия. Перила монтируются с упорами на боковых фермах ниже уровня верхней поверхности настила. Пролет может быть до 30 м.
Мост в Нахабино
Мост в Нахабино (Россия, 2001 год). Висячий пешеходный мост длиной 29 м с жесткими нитями построен через р. Нахабинка у Волоколамского шоссе. Схема строения - традиционная для мостов с металлическими вантами, но все конструктивные элементы (пилоны, оттяжки, жесткие нити, балки жесткости) выполнены из клееной древесины. Мост трехпролетный: 4 + 20 + 4 м, шириной 3,5 м. Крайние пролеты из-за отсутствия необходимости в подвесках устроены с прямолинейными деревянными оттяжками. Средний пролет на стальных подвесках через каждые 3 м подвешен к растянуто-изгибаемым неразрезным жестким нитям. Стрела подъема гнутоклееных нитей составляет около 4 м при радиусе изгиба 15 м. Это позволило изготовить и перевезти элементы целиком, без стыков по длине. Балки жесткости пролетного строения также неразрезные, со строительным подъемом в середине пролета.
Деревянные пилоны из клееной древесины служат опорами для оттяжек и нижних нитей, которые шарнирно присоединены к верхнему ригелю пилона. Нижний ригель обеспечивает его жесткость.
Оттяжки и жесткие нити по концам оснащены стальными проушинами, приваренными к закладным деталям на верхних и нижних гранях каждого деревянного элемента. Анкеровка закладных деталей в древесине вант осуществлена на вклеенных V-образных анкерах по системе ЦНИИСК. Гнутоклееные жесткие нити, кроме того, снабжались проушинами по нижним граням на вклеенных V-образных анкерах для крепления стальных подвесок в пролете. Все операции по устройству закладных деталей по концам и в пролете всех вант выполнялись в заводских условиях. Конструкции доставлялись к месту монтажа в готовом виде, включая защитную отделку.
У балок жесткости пролетного строения имелись проушины на вклеенных анкерах для крепления подвесок. В средней части пролета балки жесткости и жесткие нити соединялись непосредственно на болтах. Опирание балок на железобетонные фундаменты выполнено традиционно - с помощью цилиндрических шарниров на вклеенных стержнях и противоветровых шайб, приваренных на монтаже к закладным деталям железобетонных ростверков.
Интерес представляют узлы крепления крайних оттяжек к балкам жесткости на опорах. Поскольку все основные элементы моста поставлялись в готовом виде и не допускали рихтовки, а сборные пилоны также представляли собой жесткую конструкцию, компенсация допусков при сборке моста осуществлялась в крайних опорных узлах. С этой целью закладные пластины на верхних гранях балок жесткости выполнялись с учетом возможных неточностей сборки и анкерились наклонно вклеенными стержнями в направлении деревянных оттяжек. Крепление оттяжек в опорных узлах выполнялось в последнюю очередь, путем сварки проушин, принадлежащих оттяжкам, по месту к закладным деталям балок жесткости. Окончательное натяжение и рихтовка вантовой системы осуществлялись муфтами на подвесках с контролем усилий в них.
Диск жесткости в горизонтальной плоскости устроен по балкам жесткости, распоркам между ними через 3-4 м, неразрезными прогонами в продольном направлении и настилом.
Арочный мост
Несущими конструкциями являются арки или своды, изготовленные из деревянных ламелей, связанных вместе. Устанавливаются на дорогах, где имеется значительный уклон рельефа. Поскольку опорная конструкция находится выше уровня перил, перекрытие устанавливается на нижних затяжках. U-образный стальной каркас придает жесткость. Древесина покрывается цинк-титановыми крышками из листового металла. Перекрытие может быть как открытым, так и покрытым асфальтом. Перила установлены с внутренней стороны, между верхней аркой и затяжкой. Пролет может быть до 50 м.
Пешеходный мост Леонардо, Норвегия
Кабельно-вантовый мост
Роль основной несущей конструкции выполняет вантовая ферма, выполненная из прямолинейных стальных канатов. Ванты прикреплены к пилонам, монтируемым непосредственно на опорах. Пилоны располагаются в основном вертикально, но не исключено и наклонное расположение. К вантам крепится балка жесткости, на которой располагается мостовое полотно. Пролет может быть до 70 м.
Пешеходный мост в Анкалии, Грузия
Деревянный пешеходный мост в Анкалии (Грузия, 2012 год). Это самый длинный деревянный мост в Европе: 505 м. Изначально он задумывался как вантовый из стальной конструкции, но из экономических соображений строить его решили из древесных материалов.
Несущая конструкция моста представляет собой триангулированную ферму - пространственную каркасную конструкцию, состоящую из двух рядов диагональных балок, которые расположены под углом 45° к горизонтальной панельной конструкции. Панельная же конструкция состоит из ригелей и панели LVL. Клееные ригели соединены с помощью обычных перфорированных пластин и болтовых соединителей. В качестве соединителей балок и укосин использованы шурупы, а панель LVL закреплена на верхнем поясе с помощью гвоздевой машины. Боковые стороны фермы плакированы прозрачным поликарбонатом, что сделало конструкцию видимой.
Все остальные соединители фермы состоят из стандартных пластинчатых стальных соединительных разъемов и снабжены дополненными фиксирующими болтовыми соединениями. Кабели подвешиваются из центральной стальной мачты, расположенной на бетонном основании. Остальные части мостовой конструкции опираются на бетонные пилоны.
В проектировании и строительстве моста принимали участие несколько компаний из США, Германии и Чехии.
Мост-ферма
Верхние и нижние затяжки и связи выполнены из дерева. Для горизонтальных связей используются стальные диагонали. Отдельные компоненты соединяются между собой с помощью перфорированных пластин и болтов. Кровля защищает древесину. Листовые материалы, плитка или деревянная черепица используются в качестве кровельного материала. Покрытие - асфальтовое или в виде открытых настилов. Перила устанавливаются со стороны ферм. Пролет может быть до 70 м.
Мост через р. Вихантасалми, Финляндия
Мост через р. Вихантасалми (Финляндия, 1999 год) в муниципалитете Мянтухарью, на магистрали № 5 считается одним из самых широких автодорожных мостов в мире. Сооружение заменило старый стальной мост.
Конструкция моста представляет собой одностоечную ферму с металлическими соединениями. Для проезжей части использованы составные деревянные, бетонные и стальные конструкции. Мост состоит из пяти пролетов. Шаги пролетов: 21 + 42 + 42 + 42 + 21 м. Длина пролета этого моста вдвое превышает длину пролетов самых длинных деревянных дорожных мостов, строившихся в Финляндии до этого. Ширина проезжей части - 11 м, тротуара и велосипедной дорожки - 3,0 м. Общая длина моста - 182 м.
В проекте были использованы традиционные инженерные решения, но размеры объекта делали задачу крайне сложной. Расстояние от поверхности озера до самой высокой точки моста составляет около 31 м.
По площади рабочей поверхности это крупнейший деревянный мост в мире, построенный на шоссе.
Это сооружение было награждено премией Wood Award в 2000 году.
Жесткая рама-мост
Несущая плита образована из единого клееного блока или отдельных клееных балок, имеющих дополнительное опирание на промежуточные наклонные опоры в нижней части основной конструкции. По форме рамы могут быть Т-образными, П-образными, а также иметь две наклонные стойки и консольные свесы. Достоинства этой конструкции в уменьшении поперечного сечения и равномерном распределении статической нагрузки. Несущая конструкция оптимально защищена асфальтовым покрытием или металлическими просечно-вытяжными листами. Перила устанавливаются по обе стороны основной балки. Пролет может быть до 40 м.
Преднапряженный мост
Настоящей революцией в массовом деревянном мостостроении стало появление технологии механического поперечного соединения бруса из массива (досок из обычного пиломатериала) или клееных балок. Концепция предварительно напряженных мостов впервые была разработана в Канаде в середине 1970-х годов.
Напряжение задается стальными стержнями, которые формируют основу системы поддержки. Метод устройства несущей части мостовой конструкции (палубы), когда она выполняется из отдельных клееных балок или блоков клееных ламелей, позволяет, во-первых, создавать палубы как блочного типа, так и Т-образные или коробчатые, а во-вторых, применять разнообразные статические схемы от балочного однопролетного до многокилометровых мостовых конструкций. Оптимальной защитой несущей конструкции является асфальтовое покрытие, просечно-вытяжные листы или композитные износостойкие материалы. Перила устанавливаются по сторонам пролетного строения. Пролет может быть до 70 м.
Законы физики нам не писаны
Что касается норм и правил строительства деревянных мостов, то в нашей стране до сих пор руководствуются нормативами, разработанными в 1950-е годы.
В балочных мостах простейших систем, как правило, принимают пролеты длиной до 8 м. Мосты с пролетами до 6 м обычно строят с однорядными прогонами, а с пролетами 7-8 м - с двухрядными. Расчетная длина пролета составляет 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0 м.
Согласно требованиям СНиП 2.05.03-84, растянутые изгибаемые элементы пролетных строений должны выполняться из древесины 1-го сорта, остальные элементы конструкций мостов могут быть из древесины 2-го сорта. Влажность применяемой древесины должна быть: бревен - не выше 25%, пиломатериалов - не выше 20%. Влажность древесины для свай не ограничивается. Минимальный размер поперечного сечения брусьев принимают 16 см, бревен в тонком конце - 18 см; толщина доски должна быть не менее 4 см. Диаметр свай в тонком конце - 22 см, диаметр гвоздей - 0,4 см. Бревна диаметром 18 см (в тонком конце) допускается использовать только для настила проезжей части, связей, схваток. Глубина врубок и врезок в соединениях должна быть не менее: 2 см - в брусьях (окантованных бревнах), 3 см - в бревнах; 1/5 толщины бруса - в брусьях, 1/4 диаметра бревна - в бревнах, 1/3 толщины элемента - в опорных частях.
История деревянного мостостроения в нашей стране до сих пор не являлась предметом специального изучения. Этой теме посвящены лишь самые краткие упоминания и простые перечисления памятников в общих работах и популярных очерках, посвященных истории мостостроения в целом и русскому деревянному зодчеству. В настоящей статье сделана попытка систематизировать русские деревянные мосты исторически сложившихся и ныне существующих типов.
2. Однопролетный мост в г. Енисейске к. XIX в.
3. Консольно-балочный мост с арочным пролетом на р. Сие Архангельской обл. (снимок 1920 г., Фототека ГНИМА им. Щусева)
В том случае когда в срубе оставлялось несколько отверстий на всю высоту забора, получался многопролетный мост с опорами в виде клеток или городней (Впоследствии такие опоры стали называть ряжами или быками). Для обеспечения необходимой степени неподвижности и невсплываемости срубы-городни, как правило, заваливали камнями. Поверх городней в продольном направлении укладывались прогоны из бревен, в свою очередь, на них в поперечном направлении укладывался сплошной накат из бревен — настил проезжей части. От плотников требовалось создать прочную опору для проезжей части, которая в то же время могла бы выдержать бурный поток воды в весеннее половодье. Эти задачи усложнялись тем, что мосты достигали значительных размеров.
Мосты, помимо своего основного назначения — переправы через какое-либо препятствие, использовались как рынки-улицы. На Москворецком мосту, о котором говорилось выше, стояли лавки. Воскресенский мост на р. Неглинке представлял собой кирпичное многопролетное сооружение, покрытое деревянной мостовой, и был застроен по обеим сторонам двумя рядами рубленых деревянных торговых лавок. Он располагался у Воскресенских ворот Китай-города и давал выход из города на Красную площадь близ нынешнего Исторического музея.
Каменно-деревянные мосты были логичны в системе оборонительных сооружений Кремля. Чтобы воспрепятствовать врагам перейти мост, достаточно было разобрать или даже сжечь деревянный настил моста. Затем он легко восстанавливался.
Выдающимся достижением русской технической мысли XVIII в. был проект И. П. Кулибина. Предлагалось перекрыть Неву огромной деревянной аркой с пролетом 294 м.
Наиболее ответственным и сложным инженерно-техническим сооружением среди мостов являются мосты-плотины, которые функционально связаны с целой системой гидротехнических сооружений. С конца XVII в. началось строительство водных путей, имевших государственное значение, таких, как Вышне-Волоцкая, Тихвинская, Мариинская системы. Все гидротехнические сооружения этих систем были деревянными. В Вытегорском краеведческом музее сохранились виды плотин и мостов Мариинской системы. Плотина Св. Павла (одновременно она выполняла роль моста), располагавшаяся на р. Вытегре у с. Девятины, имела ряжевой ступенчатый слив, разница высот отметок бьефа (Бьеф — участок реки между двумя соседними плотинами на реке)составляла 8,5 м. Значительный интерес представлял Аннинский поворотный мост на р. Ковжа, он существовал с 1810 по 1896 г. Средняя опора моста имела поворотный механизм, который мог разворачиваться вместе с пролетами моста на 90°, давая возможность встречным судам свободного прохода с двух сторон. В г. Вытегра на соединительном канале до 1961 г. существовал подъемный мост. Он был устроен на свайных опорах. Средняя часть моста имела две разные по величине подъемные части пролета. С введением Волго-Балтийского водного пути была проведена реконструкция Мариинской системы с заменой деревянных гидротехнических сооружений на бетонные.
Широкое строительство шоссейных, а затем и железных дорог в XIX в. обусловило подъем мостостроения. Появилось большое разнообразие конструктивных систем пролетных строений: подкосные, арочные, фермы и т. д. Вопросы инженерного строительства в России этого периода выходят за рамки данной статьи и заслуживают специального рассмотрения. С введением новых строительных материалов (чугуна, бетона, стали и т. д.) происходит постепенное вытеснение деревянных мостов, а затем в центральной части СССР почти полное их исчезновение.
Основные системы деревянных мостов
Основные части деревянного моста и усиление настила. Кроме того, на рисунке показан электрический способ вырывания моста: подрывная машинка спрятана в кустах.
Усиление мостов. В середине — добавочными устоями. Внизу — соответствующим направлением груза с помощью колесоотбойных брусьев (1 и 2) и усилением настила (3 и 4).
Современное деревянное мостостроение. На Севере СССР деревянное мостостроение получило наиболее яркое и многогранное развитие. Устойчивость северного быта способствовала передаче из поколения в поколение строительных навыков народных зодчих, поэтому до настоящего времени здесь сохранились образцы деревянных мостов различных типов. Каковы же разновидности сохранившихся и строящихся в настоящее время мостов, каковы их технические и конструктивные особенности?
Деревянные мосты испытывают большие физические и атмосферные воздействия, поэтому чаще других сооружений подвергаются переборке или замене отдельных частей, но при этом первоначальные формы и конструктивная основа остаются прежними, сложившимися от режима реки и условий эксплуатации. Благодаря этим особенностям мосты в отличие от других сооружений сохраняют свои первоначальные формы, которые восходят к далеким временам.
Наиболее распространенным типом моста для небольших рек являются однопролетные балочные мосты, такие, как в Усть-Цильме Коми АССР. Для увеличения пролета между опорами используют консольно-балочную конструкцию — последовательно выступающие бревна береговых устоев. Такой мост в с. Гридино Карельской АССР (рис. 5) построен через бурную, каменистую речку, его устои завалены валунами.
На более широких реках устраиваются многопролетные мосты, это достигается введением промежуточных опор: свайных, ряжевых. При скальном или илистом грунте устраивают ряжевые опоры, имеющие различную форму срубов: трех-, четырех-, пятигранную и более сложную.
5. Консольно-балочный однопролетный мост из бруса в с. Гридино, Карелия
6. Мост древней конструкции с опорами из прямоугольных срубов в д. Верховская, Республика Коми (Фото Шургина И. Н.)
7. Мост с двумя треугольными в плане срубами в с. Ступино Арх. обл.
В Архангельской области, в д. Ступино (Няндомский р-он), в 1967 г. был обмерен мост, промежуточные устои которого имеют треугольную форму (рис. 7), причем сруб быков поставлен углом навстречу течению реки.
На реках с ледоходом устраивают ряжи пятигранной формы. К прямоугольному срубу быка прирубается треугольный придаток, выполняющий роль ледореза. Деревянные мосты с такой формой срубов имеют самое широкое распространение и могут достигать значительных размеров. В с. Шуерецкое Карельской АССР (рис. 8) мост имеет одиннадцать быков, а длина его 150 м. В с. Рягово (Каргополье) при длине моста более 100 м высота ряжа достигает 8 м (рис. 9). (В наши дни рядом сооружен новый бетонный мост.)
 |  |
| 8. Самый длинный из сохранившихся деревянных мостов (150 м) в с. Шуерецкое, Карелия | 9. Ряжевой бык моста в с. Рягово достигает высоты 8 м. (Арх. обл.) |
Как правило, ряжевые мосты имеют первоначальное основание срубов, так как дерево в воде сохраняется веками. При замене или переборке верха опор их формы повторяются. Много подобных мостов имеются в Архангельской области на направлении Кречетово—Каргополь—Ошевенск на речках Ухта, Тихманьга, Лекшма, Чурьега. При одинаковых конструктивных решениях каждый из них имеет свой неповторимый архитектурно-художественный образ (рис. 10).
Севернее Ошевенска, в том месте, где р. Чурьега впадает в р. Кену, в XV в. был основан Кенорецкий монастырь, который достиг своего расцвета в конце XVII — начале XVIII в. К этому времени относятся большие земельные приобретения по обеим сторонам р. Кены. В 1764 г. монастырь был упразднен, в 1800 г. пожар уничтожил его строения. Единственными свидетелями того времени являются два ряжевых моста: в д. Лешино (ныне д. Кенорецкая) (рис. 11) и тремя километрами ниже по течению реки, в д. Пелюгино.
Еще в 1946 г. экспедиция Института истории и теории архитектуры Академии архитектуры СССР обследовала Каргополье. Одним из важнейших результатов ее работы явились обмеры Кенских мостов, выполненные А. В. Ополовниковым. В 1982 г. автором статьи проводилось повторное обследование и обмеры, которые показали, что, несмотря на почти полную замену строительного материала, формы и конструкции мостов не изменились. Отточенные веками, эти формы оказались очень устойчивы.
10. Традиционный народный ряжевый мост с пятигранной формой опор в с. Нифонтовская, Арх. обл.
11. Пятипролетный ряжевой мост на р. Кене с формой ряжей (опор) в плане в виде лодки (Арх. обл.)
12. Ряжевой мост с треугольной формой на р. Кеме (Вологодская обл.) Сочетание народных традиций и инженерных приемов (Фото Севан О. Г.)
13. Многопролетный ряжевой мост с декоративным Х-образным обрамлением перил в с. Умба Мурманской обл. (Фото Ополовникова А. В.)
Любой деревянный мост, имея свой особый художественный образ, является также частью окружающей среды: ландшафта или жилой застройки. В Ошевенском комплексе деревень, расположенных вдоль рек Чурьега и Халуй, деревянные мосты являются важным элементом планировочной структуры и вместе с уникальными культовыми, жилыми и хозяйственными постройками образуют гармоничное целое.
Важным компонентом моста со свайными и рамными опорами являются деревянные ледорезы. Чтобы оградить опоры и пролетные строения от сотрясений при ударе льдин, ледорезы не связывают с опорами моста. Узкие опоры защищаются плоскими ледорезами, имеющими один или два ряда свай. При широких опорах применяют шатровые ледорезы, состоящие из нескольких рядов свай. Льдины, подходящие к ледорезу, под влиянием сил инерции и давления воды поднимаются по нему и разламываются под действием собственного веса.
До сих пор еще встречаются деревянные мосты с фермами, широко применявшиеся начиная с середины XIX в. Пролетные строения с фермами Гау-Журавского являются наиболее распространенной конструкцией деревянных мостов. Такой мост построен в 1967 г. на р. Моше в Архангельской области (рис. 16). Пролетными строениями с фермами с ездой по низу перекрыты русловые пролеты моста (расчетный пролет 31,5 м). Крайние пролеты перекрыты пролетными строениями простой балочной системы с двухъярусными прогонами. Длина моста 146 м. Русловые свайные опоры защищены отдельно стоящими шатровыми ледорезами.
Другой разновидностью являются мосты с подкосной системой. В Плесецком районе Архангельской области имеется деревянный путепровод (мост, предназначенный для пропуска одной дороги над другой), построенный в 1939 г. на автодороге Плесецк—Каргополь, который проходит над железной дорогой местного значения, образуя косое пересечение в 42°. Трехпролетный мост имеет рамные опоры на лежневом основании (рис. 17). Две средние опоры завершаются комбинированной подкосной системой, что дало возможность сделать средний пролет. Конструкция путепровода типична для мостовых сооружений XIX — начала XX в. и сейчас практически не встречается. Несмотря на то что мост находится в хорошем состоянии, ему грозит уничтожение.
14. Консольно-балочный многопролетный ряжевой мост в г. Беломорске (Карельская АССР), с тесовым покрытием на выступах треугольной части ряжей
15. Свайный мост на р. Тартас Новосибирской обл.
16. Мост с фермами Гау-Журавского (1968 г.) на р. Моше (Арх. обл.)
Деревянные дома европейского
качества по ценам российского
производителя
Строительство домов из клееного бруса
ФОТОГАЛЕРЕЯ ПРОЕКТЫ ДОМОВ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ О КОМПАНИИ КОНТАКТЫ
Главная / О компании / Блог / Деревянные мосты. Мостостроение с использованием древесины в прошлом и сейчас
Самый длинный деревянный мост России, "Типографский" пешеходный, 555 метров, построен в 2016 году, г. Киржач, Владимирская область.
Древесина - один из первых строительных материалов, широко используемых для создания различных конструкций. Благодаря своим естественным качествам, она долго оставалась основным материалом для сооружения жилищ, ограждений, транспортных средств. Прочность, гибкость, сравнительная простота обработки с помощью несложных технологий - по совокупности этих свойств у древесины не было конкурентов. Но, пожалуй, еще более ценной ее особенностью является возможность заготовки готовых длинномерных деталей (деревянных бревен, а затем и досок), из которых сразу собирались стены и ограды, возводились мосты-переправы для преодоления препятствий. В индустриальное время основными конструкционными материалами стали металл и бетон, а о строительной древесине почти забыли. Однако сейчас с пониманием того, что нужны не только грандиозные проекты и с осознанием важности бережного отношения к окружающей среде, дерево возвращается. Современные материалы из него, вроде клееных массива и бруса (LVL, CLT) или модифицированной древесины (ацетилированная древесина, термодревесина), используются и в многоэтажном деревянном домостроении, и в деревянном мостостроении. О последнем и пойдет речь.
Проект моста через Неву Ивана Петровича Кулибина.
Белорецкий деревянный пешеходный мост, река Белая, длина моста 550 метров, построен в 30-х годах прошлого века.
Древесина естественно разлагается под воздействием разрушающих факторов внешней среды и микроорганизмов, включенных в природный цикл органики-неорганики. Существенная часть деревянных строений была разрушена огнем. Наконец, деревянные конструкции сравнительно легко демонтировать и заменить на более совершенные и из более современных материалов. Не удивительно, что деревянные мосты даже недалекого прошлого сохранились лишь в картинах, эскизах и чертежах, исторических текстах, да остатках окаменевшей мореной древесины. Тем не менее по историческим документам и материальным остаткам можно достаточно точно восстановить, как их строили, и как добивались увеличения срока службы.
Конструкции древних деревянных мостов сравнительно просты. И по сути являются развитием подмеченных в окружающем мире, подходящих для преодоления препятствий, форм. Бревно над ручьем - прообраз моста балочного типа. Плавающее бревно - моста-плота или моста понтонного типа. Лианы и лоза - веревочных, а затем современных подвесных и вантовых мостов. Мосты первого типа, балочные, постепенно вытеснили наплавные и веревочные, которые если и использовались после, то скорее, как временные переправы.
Пешеходный мост "Леонардо", Норвегия, построен в 2001 год по "мотивам" проекта каменного моста через бухту Золотой Рог Леонардо да Винчи, длина 110 метров.
Грузоподъемность и длина пролета балочного моста определяются способностью материала, из которого изготовлена балка, выдерживать нагрузки (критически важные - растягивающие, возникающие при изгибе нагруженной балки). Древесина сравнительно хорошо противостоит таким нагрузкам, и пролет деревянного балочного моста может связать две опоры на расстоянии в десяток метров. В качестве опор могут использоваться подготовленные площадки (устои - береговые опоры) на краях преодолеваемой преграды. Если же преграда широка, то приходится наращивать края берега или ставить промежуточные опоры. До изобретения цемента и разработки технологии возведения бетонных опор, материалом для опор служили камень и дерево. Стенки опор могли сооружаться из древесины как срубы с засыпкой пустот камнями. Такие конструкции противостояли и течению реки, и паводкам, и ледоходам.
Деревянные конструкции опор, пролетов, настилы балочного моста нуждались в ремонте и подновлении. Для увеличения их срока службы подбирались материалы из более стойкой к влаге и морозам древесины. Изобретались способы уменьшения нагрузки на мост в период ледохода или паводка (разборные конструкции, сборка каркаса в "реж" - с проемами для пропуска потока воды, защитные насыпи из камней).
Обрушение деревянного моста над автомагистралью E6, Sjoa Gudbrandsdalen, Норвегия, 2016 год. Для магистрали было построено 6 типовых мостов длиной 45 метров, предназначенных для хозяйственных нужд (не для регулярного движения). Мост обрушился при проезде через него грузового автомобиля.
Простой балочный деревянный мост не может быть просто масштабирован до больших размеров. С одной стороны, в природе просто не найти бревен слишком большой длины и диаметра. С другой, собственный вес конструкции с ростом размера растет быстрее, чем ее несущие возможности. И, в конце концов, она разрушается даже без нагрузки. Чтобы обеспечить требуемые прочностные показатели и избежать разрушения под действием собственного веса, сплошную деревянную конструкцию балки можно заменить коробкой или фермой. Ферменная или коробчатая конструкция позволили бы строить деревянные мосты больших размеров с длинными пролетами. Насколько большим мог бы быть такой мост позволяет судить, к примеру, известный проект моста через Неву, предложенный (в 1772 году) Иваном Петровичем Кулибиным.
К сожалению, реализовать удалось лишь уменьшенную модель этого одноарочного моста, который в натуре должен был иметь длину в 298 метров. Для переправ предпочитали использовать пусть и не такие изящные, но проверенные временем сооружения.
"Перевернутый" деревянный мост ("Мост Моисея") через крепостной ров в Fort De Roovere, Нидерланды, построен в 2011 г; в конструкции применялась ацетилированная древесина.
К тому времени, когда решения в виде эффективных по сопротивлению нагрузкам и легких конструкций (фермы, коробки) было найдено, уже существовали и технологии массового изготовления металлических деталей. Большие мосты оказалось проще и дешевле (с учетом предполагаемого срока службы) реализовать из чугуна (а затем и стали). Первый чугунный мост с пролетами в 30 метров был построен в 1779 году в Великобритании на реке Северн. Стальной прокат, стальные кабели и тросы, бетон и напряженный бетон окончательно закрыли тему древесины, как материала для мостов. Да, изготовить из древесины сборный балочный, арочный мост, мост с вантовой несущей системой или рамный вполне возможно. Но особых причин для использования древесины, если речь идет о типовых современных транспортных сооружениях, нет.
А как с не типовыми? Оказалось, что из современных пиломатериалов (согласно отечественным нормативам деревянные мосты строят из сосны, ели, лиственницы, а наиболее ответственные детали таких мостов изготавливают из твердых лиственных пород - дуба, ясеня и проч.), а еще лучше из клееных и композитных деревоматериалов, мост в некоторых случаях получается и лучше, и даже долговечнее (при заданных расходах на строительство, ремонтные и регламентные работы), чем из обычных для современного мостостроения металла и бетона. Деревянный мост из современных материалов, покрытых защитными составами, с износостойким настилом - уместное решение для обеспечения пешеходного или велосипедного движения, если предполагаемый срок его эксплуатации 50-100 лет. Такой мост хорошо вписывается в городскую среду, особенно если она сохранят традиционные черты "старого" города. Является наилучшим выбором при оформлении функционального ландшафта вокруг исторических объектов: крепостей, замков, каналов, мельниц и проч.
Читайте также: