Общая сведения и история мостов

Сербский писатель Иво Андрич о мостах:

«Они важнее, чем дома более святы,

чем церкви, потому что сильнее объединяют.

Они принадлежат всем и всем в равной

мере приносят пользу; они возводятся именно

в тех местах, где сходится множество

человеческих потребностей; они долговечнее

других строений и никогда не служат

какой-то скрытой или злой цели»

Все сооружения должны иметь хороший вид: к мостам вблизи больших городов и на больших реках предъявляются повышенные архитектурные требования.

Мост по своей архитектуре значительно отличаются от иных сооружений. Например, в жилых домах, школах, театрах, магазинах несущая конструкция обычно скрыто за оболочкой стен и покрытий внешний вид зданий определяется их фасадом. Иное дело – мост. Их конструкции открыты, видны отовсюду. Красоту моста определяет архитектурно-композиционная структура сооружения, соответствующая окружающему ландшафту или застройке.

В мостах как ни в одном другом виде сооружений, технические особенности строительных материалов и конструкций выступает в предельно откровенном, «обнаженном» виде, формируя основные черты их архитектурного облика. Поэтому эволюция архитектуры мостов очень тесно связана с развитием строительной техники, состоянием научных знаний, типами применяемых материалов и конструкций, методикой проектирования и расчета сооружений, технологией строительных работ.

Любой мост является не только утилитарным транспортным сооружением, он становится важным компонентом окружающей среды. Решая определенную утилитарную задачу – подержать дорогу над препятствием – мост в то же время вступает с окружающей средой в определенную композиционную взаимосвязь.

Формирующийся архитектурно-художественный образ определяются не только конкретными особенностями данного сооружения, но и характером большую ответственность на проектировщиков мостов, особенно городских, ибо в городах композиционные взаимосвязи моста и среды становится очень сложными и многообразными, а эстетическое воздействие моста на многочисленную «аудиторию» зрителей оказывается активным и многогранным.

В мостах с ездой поверху проезжающий видит только ездовое полотно и перила. Поэтому в таких мостах должно быть обращено особое внимание на архитектурное оформление перил, бордюрных ограждений, фонарей, а в городских мостах – и трамвайных мачт. Для фиксации внимания зрителя при въезде на мост может быть целесообразным устройство специальных архитектурных сооружений (колонн, обелисков) или скульптур. В длинных мостах с ездой поверху такие украшения иногда помещают и над промежуточными опорами.

Однако современным направлениям в архитектуре более свойственно отсутствие таких специальных украшающих элементов.

В мостах с ездой понизу проезжающие видят выступающие над уровнем проезжей части элементы главных ферм, верхние и поперечные связи. Это обстоятельство должно быть учтено проектировщиком еще при выборе системы главных ферм, их очертания и схемы решетки. Главные фермы с решеткой, имеющей раскосы и стойки, хуже воспринимаются проезжающими по мосту, чем фермы, имеющие одни только вертикальные элементы (арки с ездой понизу, висячие мосты) .

Очень важно выбрать схему верхних и поперечных связей так, чтобы они не производили впечатление чрезмерного нагромождения элементов и не давили на пространство проезда.

При всех условиях для мостов на дорогах лучшее решение с архитектурной точки зрения дает устройство езды по верху.

Учитывая, что как в конструктивном, так и в эксплуатационном отношении мосты с ездой поверху имеют существенные преимущества, нужно стремиться к их применению везде, где это возможно по совокупности местных условий.

В создании архитектурного облика сооружения большую роль играют пропорции между величиной пролета и высотой пролетного строения, с одной стороны, и толщиной и высотой промежуточных опор – с другой. Если в сооружении имеется несоразмерность в несущих частях, нарушается единство композиции. Например, когда легкая балка лежит на массивном быке, то он кажется ненагруженным, нерационально использованным. Наоборот, вид очень тонкой стойки неблагоприятно действует на зрителя представлением о чрезмерной ее перегрузке.

Внешние формы сооружения должны подчеркивать «игру сил» в конструкциях, поэтому важной задачей мостостроения является тектоника. Под этим термином обычно понимают художественное выражение работы конструкции и ее материала. В правильно запроектированных мостах конструкции обычно тектоничны, так как характер распределения усилий и конструктивная роль элементов просматривается в облике сооружения достаточно ясно.

Отмечая больше успехи современного мостостроения, приходится все же признать, что развитие теории архитектуры мостов еще отстает от потребностей практики. Объясняется это, в частности, и тем, что история архитектуры мостов изучена еще недостаточно. А разработка теории архитектуры мостов немыслима без обстоятельно изучения истории мостостроения, без анализа закономерностей эволюции архитектуры мостов в прошли эпоху.

В наше время мостостроение вооружено иным – неизмеримо более обширным и мощным, чем в прошлые эпохи, «арсеналом» строительных материалов и конструкций, могучими возможностями современной техники и науки. В техническом отношении старые мосты уже не могут служить образцом для современного проектировщика. И все же, исследуя эти сооружения, можно сделать немало полезных наблюдений и выводов, касающихся и общей методики проектировании мостов, и их архитектурной компоновки.

Общеизвестно, какое важное значение в образовании и профессиональной подготовке современного художника и архитектора имеет изучение истории искусства и архитектуры, изучение опыта «старых мастеров» - выдающихся художников и зодчих прошлых эпох. Аналогичную роль изучение опыта «старых мастеров» играет и в подготовке инженера-мостовика: оно не только расширяет его кругозор, но и способствует развитию художественного вкуса и профессионального мастерства.

Возникновение железных дорого, фантастически быстрый рост скоростей и нагрузок преобразили науку о мостах. Точнее, положили начало новой науке.

При проектировании и сооружении мостов использовались наиболее передовые методы расчета, конструирования, технологии, достижения в области прочности и надежности конструкций, т.е. мосты бы воплощают в себя историю развития отечественных строительства, проектного искусства и архитектуры.

В строительства мостов человек начал использовать древесину в глубокой древности. Установлено, что мосты из дерева строили еще в древнем Риме, Греции и других странах. Одним из древнейших является мост длиной 700м построенный через р. Евфрат в Вавилоне. Время его постройки относят к 1200-625гг. до н.э. Мост построен из кипарисовых и кедровых балок, покрытых настилом из пальмовых брусьев. Опоры моста были каменными .

Первым полностью деревянным мостом, о котором до нас дошли подробные сведения, является мост через р. Тибр в Риме, построенный в период 638-614гг. до н. э. Конструкция этого моста (рис. 8.1,а) имела много общего с современными простейшими деревянными мостами. Пролетное строение состояло из шести прогонов 1, по которым были размещены поперечины 2, а по поперечинам уложен продольный настил 3. Опоры моста свайные. Под каждый прогон пролетного строения в опорах забивались две сваи 6 и объединялись поверху продольными насадками 5. По насадкам над сваями укладывались поперечные балки 4,на которые опирали прогоны пролетного строения.

Древнее мостостроение из дерева достигло наибольшего развития в период расцвета Римской империи. Римские войска во время походов в другие страны строили много деревянных мостов, совершенствуя их конструкции и способы строительства. Остатки этих мостов были обнаружены в Германии, Франции и Англии. К этому времени относится мост, построенный войсками Юлия Цезаря рез р. Рейн в 56г. до н.э. Опоры этого моста (рисунок 120,б) выполняли в виде рам, парные стойки 2(сваи) которых забивали с противоположным уклоном и соединяли поперечными брусьями 3. Поверху брусьев укладывали прогоны 4и настил 5. Для защиты опоры от повреждения плавающими бревнами плотами и для предотвращения подмыва свай с верховой стороны был устроен забор из коротких свай 1, а с низовой – упорные сваи 6.

Римские легионеры возвели мост за 10 дней. Это позволило Цезарю выступить в поход против германских племен, живших на правом берегу Рейна, который продлился очень недолго. Возвратившись через 10 дней, Цезарь приказал снести этот мост. Подобным образом он форсировал Рейн спустя еще несколько лет .

Где именно на Рейне был построен этот мост, велись долгие споры. Наиболее вероятным считают место на 11км ниже Бонна. Глубине реки здесь достигает 6, а ширина около 400м.

Рисунок 8.1 Римские деревянные мосты для переброски войска: а – мост через р. Тибр в Риме (638-614гг. до н.э.), б – мост через р. Рейн (56г. до н.э.)

Для архитектуры римских мостов и акведуков характерно монументальность сооружений, подчеркивающихся величине и богатство империи. При общей простоте архитектурных форм использовались приемы, усиливающая видимую мощность кладки – крупные блоки и русты (рис. 8.2). Римские строители широка, ввели в практику мостостроения полуциркульные своды с меньшей величиной распора, передающейся на опоры. Соблюдалось пропорциональность силуэта мостов и гармоничность их сочетания с окружающей местностью. М. Витрувий указывал, что гармония сооружений «есть привлекательность внешнего вида и гармоничный в смысле комбинирования членение зданий его внешних аспект. Она получается тогда, когда членение зданий имеют высоту в правильном соотношении с их шириной, ширину в правильном соотношении с длиной и когда все соответствует своей, полагающейся всему соразмерности».

Рисунок 8.2 Старинная архитектура: а – сохранившийся до наших дней мост Алькантара через р. Тахо и Испании, построенный в 88-100гг. до н. э (высота моста 72м; пролеты моста 13,8, 22,6, 27,9, 28,2, 22,5, 13,5м убывают от середины к краям в середине моста-тримфальная арка); б – сохранившийся римский мост в Сардинии; в – Акведук Пон-дю-Гар снабжал водой римский город Немаус (современный Ним) на юге Франции .

Однако самые протяженные мосты римляне строили не для езды по ним, а для подачи воды городам. Мосты, по которым поступала вода, назывались акведуками (в переводе с латыни «акведук» значит водопровод). Наиболее сильное впечатление производит акведук Пон-дю-Гар неподалеку от французского города Нима (римского Немауса). (рис. 8.2.,в).

Акведук строили более 60 лет. Этот акведук быль частью 50-километрового водопровода, который, начиная с 19г. до н.э., ежедневно снабжал Немаус 30000м³ чистой родниковой воды.

Большинство мостов на римских дорогах разрушилось в период средневековья. Сейчас насчитывают около 30 сохранившихся мостов и 30 акведуков. Из них 30 находиться в Италии, 10 в Испании и 8 во Франции.

Основной причиной разрушения римских мостов был подмыв водой их промежуточных опор.

Большое развитие техника деревянного мостостроения получила в XVI в. благодаря деятельности итальянского строителя Палладио. Им были предложены для мостов шпренгельные и ригельно-подкосные системы, а также решетчатые фермы с параллельными поясами, стойками и раскосами, сохранившиеся до настоящего времени.

В конце XVIII и начале XIX вв. при строительстве деревянных мостов стали использовать арочную систему. Первые арочные мосты из древесины были построены в Швейцарии.

В середине XIX в. американским инженером Тауном были предложены и построены деревянные пролетные строения в виде много решительных ферм (рис. 8.3 г).

Проект деревянного арочного моста И.П. Кулибина с рекордным пролетом в 300м через Неву (1776) остался, к сожалению, не исполненным.Решетчатые стенки арок Кулибина возвратились Россию в 1835г. под фамилией американского инженера Тауна.

В 1799г. Клубина издал «Описание представленного чертежа моста, простирающегося из одной дуги на 140 саженей, изображенного механиком Иваном Клубиным» - золотой фонд отечественного мостостроения и строительной механики. Демонстрационная модель моста Клубина хранится в Эрмитаже (рис.8.3 а). Рекордный пролет в 77м перекрыт около 1840г. брусчатой аркой с подвесным строением под шоссейную дорогу через реку Вепрж на Востоке Польши .

Наиболее оригинальными были мосты через большие реки (рис.8.4). Их несущие элементы – сплетенные вручную несущие кабели толщиной в тело человека. Конец их заделывали в высокие каменные пилоны. Много кратно был описан мост через р. Апуримак На дороге из Куско, в Кито, построены примерно в 1350г. По глазомерный оценка разных авторов, осматривавших мост в XVIII среднего века, его длина составляла от 45 до 97м. Он возвышался над рекой на 36 м Мост просуществовал до 1890г., более 500 лет, пока рос перевозок по дороге не потребовал перехода от вьючных мулов к колесным повозкам. Каждый год кабели моста заменяли новыми. Это являлось обязанностью жители близлежащих деревень, которые передавали свое искусство из поколения в поколение.

Основой проезжей часты мостов, имевшей ширину 1,7м, служили три толстых каната. На них укладывали, переплетая в виде плетня, косые жерди толщиной в руку и прочно привязывали их к канатам. По жердям настилали связанные пучки веток, так чтобы не скользили ноги животных. Два крайних каната, натянутых выше, служили перилами. Нижние канаты были соединены с верхними «множеством очень крепко привязанных ветвей и тонких деревьев, которые образуют стенку вдоль всего моста, и он становится таким крепким, что по нему переходят люди и животные». Хотя при постройке и старались натянуть кабели моста как можно сильнее, они всегда провисали и «при любом несколько более сильном ветре он (мост) начинается раскачиваться»

Рисунок 8.3 Деревянные мосты: а – модель арочного моста (1776г) И.П. Калубина; б – арочный мост (1840) с ездой по низу длиной 78м, через р. Вепряжь; в – арочный мост в США (1849г) с пролетом 84м; г – балочная ферма Тауна (США - 1820г); д – ферма Гау (США – 1840г).

Рисунок 8.4 Висячие мосты (по рисункам с дагерротипов, снятых в 1865 и 1877гг.):

а – через р. Рио Пампас; б – через р. Апуримак; в – береговая опора

Итальянский ученный Фаустус Веранчи создал теорию проектирования мостов, подвешенных к опором на цепях. Новый толчок развитию арочных систем дало открытие «искусственного камня» бетона (рис.8.5). В 1824г английский каменщик Аспдин добыл серый порошок, который при смачивании водой накрепко затвердевал. Из бетона научились выделывать конструкции любых видов вплоть до лодок. Парижский садовник Монье начинил сырой раствор железными прутьями и получил принципиально новый материал .

Рисунок 8.5 Каменный многопролетный арочный мост через р. Венту около Кулдиги (Латвия) 1874г. Современные фотографии. Общий вид моста и фрагмент опоры фонаря

Типичными размерами архитектурных деталей выполненных в стиле раннего модерна, могут служить детали тверского путепровода в Москве у Белорусского вокзала (рис. 8.6). Он был построен в середине 1900-х гг. по проекту инженера С.Безобразова, составленному при участии архитектора И. Струкова.

Рисунок 8.6 Тверской путепровод в Москве. Середине 1900-х гг.

Иногда крупные мосты разрушались из-за не ураганного действия ветра. Одной из самых тяжких по последствиям катастроф можно считать крушение моста в устье реки Тей – заливе Ферт-оф-Тей на восточном побережье Шотландии между городами Эдинбургом и Данди. Мост был торжественно открыт в 1878г, его протяженность была 3155м, и он был объявлен самым длинным мостом в мире. 86 быков из шести сплоченных чугунных колонн каждый, установленных на камен­ных фундаментах, поддерживали сталь­ные фермы и балки трубчатого попереч­ного сечения с одноколейным рельсовым путем, который широкой дугой прости­рался над заливом. Крушение моста через р. Тей в Шотландии в ураганную ночь 28 декабря 1879г увлекло в бездну проходивший по нему поезд - никто из 75 пассажиров не спасся (рис.8.7)

Рисунок 8.7 Многопролетный металлический мост в усты реки Тей: а – общий вид; б – в момент разрушения моста.

Катастрофа на Тайском мосту трагически отозвалась через несколько лет в судьбе одного немецкого инженера, построившего Мюнгстенский мост через реку Вуппер высотой 107м недалеко от города Золингена. Этот самый высокий в то время железнодорожный арочный мост строился методом наращивания конструкций- от упоров к середине пролета, то есть безустоновки кружал и был возведен в рекордные сроки: всего лишь полгода длился монтаж стальной арки (рисунок 130). Однако во время открытия моста в июле 1897г на котором присутствовал сам наследник германского императора, когда украшен­ный венком локомотив уже был готов пе­ресечь новую переправу, главному инже­неру показалось, что при расчетах он до­пустил роковую ошибку, и он в ужасе бросился с моста в реку. Трагическая смерть: уже более сто лет функционирует этот мост, отвечающий даже современ­ным требованиям.

Рисунок 8.8 Мюнгстенский железнодорожный арочный мост, самый высокий в Германии, пересекает около г. Золингена на высоте 107м долину р. Вуппер.

Поиск по сайту: