CC BY
15
АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СУДОХОДСТВА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ В ЧЕРТЕ ГОРОДА
Егорова Е.В.1, Тодорова А.Д.2, Глебов Н.В.3 ©
12 3
' ' Студент, кафедра Строительства уникальных зданий и сооружений, (Базовая кафедра Дороги, мосты и транспортные тоннели), Инженерно-строительный институт СПбПУ Петра Великого
Аннотация
В статье анализируются различные конструкции мостов с точки зрения судоходства и строительства их в черте города без ущерба для архитектурного облика.
Ключевые слова: разводные мосты, конструкция, строительство. Keywords: swing bridges, construction, constructing.
Введение
На протяжении всей истории человечества, мосты играли огромную роль в развитии цивилизации, обеспечивая связь между отдельными регионами, странами и народами. Города развивались преимущественно на берегах рек, так как река издавна служила источником необходимой для жизни воды и становилась торговым путем [1, 113]. Строительство дорог развивалось медленно, поэтому в холодное время года реки связывали населенные пункты, давая возможность саням нестись по замерзшей водной глади. Однако именно она стала и одной из главных проблем. Строительство мостов в городах, расположенных на берегах судоходных рек, накладывает определенные условия на мостовые сооружения. Сложившаяся архитектура, дефицит свободного пространства, технологические ограничения городской инфраструктуры делают эту задачу достаточно сложной. Попытаемся рассмотреть различные способы решения данной проблемы [2, 103;3,92;4,72].
Основная часть
Самым первым решением проблемы судоходства, на наш взгляд, являются высоководные мосты (рис.1). Но так ли они хороши? Безусловно, отсутствие сложных механизмов в конструкции, легкость в эксплуатации и обслуживании, отсутствие энергозатрат - все это делает высоководные мосты идеальными на первый взгляд. Однако при попытке возведения в черте города, мы неминуемо сталкиваемся с непреодолимыми трудностями. Во-первых, длинные пролетные строения и высокие опоры не вписываются в архитектурный ансамбль практически любого города, во-вторых, такой мост занимает большую площадь и без того небольшой свободной городской территории - необходимо строить подъездные эстакады на высоких опорах, что осложнит въезд на мост и значительно увеличит стоимость проекта.
© Егорова Е.В., Тодорова А.Д., Глебов Н.В., 2016 г.
Рис. 1
В связи с этим, высоководные мосты, как правило, строятся вдали от населенных пунктов, где нет возможности контролировать разводку в непосредственной близости от объекта, и постройка разводного моста не имеет смысла.
Однако, даже такого вида мост можно найти на берегах Невы. На границе Невского и Всеволожского районов Санкт-Петербурга высится Большой Обуховский или просто Вантовый мост. Этот мост является не только первым неразводным мостом через Неву, но и самом большим в Санкт-Петербурге по величине разводного пролета, равного 382м. Под центральным пролетом этого моста мог бы целиком разместиться расположенный рядом Володарский мост. [5, 116] Высота его пролета над водой - 30 м, ширина моста - 30 м, а его длина - целых 2884 м! Открытие производилось в две очереди: в 2004 году была сдана в эксплуатацию одна часть, а потом, в 2007 году рядом «вырос» мост-близнец. Таким образом, Большой Обуховский мост на самом деле состоит из двух полноценных мостов, движение по которым одностороннее.
Другим решением проблемы судоходства является устройство разводного моста. Первые разводные мосты были наплавными.
Наплавные мосты разводятся выведением одного или нескольких пролетов с помощью специального буксира (рис.2).
[ и ] Буксир
Рис. 2
Наплавной мост представляет собой систему плавучих барок, заменяющих опоры в классическом их представлении. Одним из первых примеров данного вида конструкции в Санкт-Петербурге стал мост напротив церкви Исаакия Долматского на Адмиралтейской и дворца Меньшикова на Василеостровской стороне, возведенный в 1727 году.
Он состоял из 29 плоскодонных барок, установленных на якорях в русле Невы. По баркам были уложены бревна прогонов с дощатым настилом, по которому осуществлялось движение. Для пропуска судов, два пролета были сделаны разводными. Барки разводных пролетов отцеплялись от якорей и при помощи канатов и лодок с гребцами выводились из
створа моста, освобождая промежуток для прохода судов. Это было долгое и непростое, но необходимое мероприятие для обеспечения судоходства. До наших дней на набережной Невы сохранились каменные устои этого моста. Исаакиевский наплавной мост в 1727 году стал первой переправой через Неву.
Следующий тип мостов, который хотелось бы рассмотреть, это поворотные мосты.
Поворотные мосты разводятся поворотом пролета в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси (рис. 3).
Рис. 3
Преимуществом данного вида конструкции над наплавной является существенное сокращение рабочего персонала, необходимого для разводки моста - весь процесс контролируется диспетчером. Однако и она не совершенна. Вся масса разводного пролета приходится на поворотный механизм, что требует значительных усилий на преодоление сил трения и делает его уязвимой частью системы. Также, пролетное строение занимает значительное место в фарватере, накладывая ограничения на габариты проходящих судов.
Примером данной конструкции в период с 1879 по 1964 гг являлся Литейный мост. Разводной пролёт был перекрыт поворотной решетчатой металлической фермой. При разводке она вращалась на вертикальной оси, расположенной на первой широкой и массивной речной опоре, располагавшейся у левого берега. Несимметричное поворотное пролетное строение состояло из 8 ферм раскосной системы, скрепленных между собой поперечными балками и диагональными связями; оно уравновешивалось над устоем системой противовесов. [5, 113] В 1964 году было принято решение о реконструкции моста и замене поворотной системы на раскрывающуюся. [6, 131]
Однако, когда поворотные мосты стали «выходить из моды», отчасти на смену им пришли вертикально-подъемные.
Во время разводки весь пролет, не меняя своего положения в пространстве, перемещается вверх по пилонам (рис. 4).
Рис. 4
Данная конструкция мостов отличается надежностью и долговечностью. В отличие от поворотных, нагрузка пролета распределяется на две опоры, что позволяет сделать разводную часть длиннее, чем в предыдущем случае. Преимущественно, такие мосты строят не в черте города, отдавая предпочтение раскрывающейся системе за счет ее изящества и удобства в эксплуатации. Одним из примеров является Финляндский железнодорожный мост, конструкция которого состоит из вертикально подъемной и раскрывающейся части, однако даже он расположен на окраине Санкт-Петербурга, а не в историческом его центре.
Этот мост выполняет важную железнодорожную функцию: связывает между собой два берега, позволяя поездам перебраться с левого берега Невы на правый и наоборот. В начале 2000 годов откатно-раскрывающееся разводное пролетное строение было заменено на вертикально-подъемное [6, 97].
Одна из наиболее примитивных конструкций разводных мостов - горизонтально откатная (рис. 5).
Разводится откатом пролета в сторону до полного освобождения фарватера.
Рис. 5
Система проста с точки зрения инженерных решений, однако, его разводка требует больших затрат на эксплуатацию, много места для отката и мощных механизмов. Кроме того, расположение разводного пролета сверху стационарных конструкций более чем спорно. Поэтому, к данному виду прибегали при строительстве временных переправ. Так, например, в период реконструкции Володарского моста, был сооружен дублирующий пролет для проезда общественного транспорта. При необходимости, он сдвигался в сторону Народной улицы. В 1990 году эту конструкцию демонтировали. [6, 104]
Есть еще один вид откатной системы - раскрывающаяся откатная (рис. 6). Разводится откатом пролета с одновременным его поворотом в вертикальной плоскости.
\ \ \ \ \
\ / V
Рис. 6
Примеры данной конструкции можно встретить на берегах Невы. Сампсониевский, Каменоостровский, Ушаковский - все это раскрывающиеся откатные мосты. В отличие от своих братьев - горизонтально откатных, они не требуют больших пространств при откате крыла и удачно вписываются в архитектурный облик мостового сооружения. Однако, несмотря на кажущуюся простоту, кинематика отката на практике требует большой точности при монтаже откатных поверхностей и поддержания их чистоты в дальнейшей эксплуатации.
И, наконец, конструкция, которую можно смело назвать вершиной эволюции мостов -раскрывающаяся система (рис. 7).
Разводятся поворотом одного или двух крыльев разводного пролета в вертикальной плоскости вокруг оси вращения.
Рис. 7
Раскрывающиеся мосты - это, пожалуй, самый распространенный вид разводных мостов. Неудивительно, ведь их конструкция удобна, надежна, эстетична и не требует высоких энергозатрат при эксплуатации.
Короткий и тяжелый противовес уравновешивает длинное крыло таким образом, что на поворот всей системы вокруг оси вращения требуется относительно небольшое усилие, которое осуществляется с помощью механизмов разводки.
Подавляющее большинство мостов Санкт-Петербурга - раскрывающиеся мосты. Самый популярный из них, Дворцовый мост, является одним из символов города. Он состоит из пяти пролетов, один из них, центральный - разводной. До 1896 на месте Дворцового моста стоял плашкоутный мост, позже он был перенесен ниже по течению. С 21 октября 2012 года мост находился на реконструкции, после чего был торжественно открыт 19 октября 2013 года.
Анализируя технические решения для обеспечения судоходства при строительстве городских мостов, можно отметить, что развитие их конструкций происходило соизмеримо с техническим прогрессом. [7, 43]. Первые разводные мосты были наплавными, как наиболее доступные для эпохи начала мостостроения. И с развитием техники, они эволюционировали до современных раскрывающихся систем. Выводы
Таким образом раскрывающаяся разводная система на сегодняшний день является наиболее целесообразной для строительства в черте города. Однако в мире существует множество комбинированных конструкций, не относящихся ни к одному из вышеперечисленных видов. Каждая из них уникальна и создавалась для решения тех или иных архитектурных или технических задач. Таким образом, создание новых, комбинированных систем - это очень перспективная отрасль развития мостостроения, которая может в ближайшем будущем подарить миру идеальную конструкцию разводного моста.
Литература
1. Ватин Н.И., Производство работ. Определение продолжительности строительства воднотранспортных сооружений/ Н. И. Ватин, Г.Я. Булатов, Т.Ф. Морозова, А.В. Улыбин// Учебное пособие: СПб, СПбПУ, 2013. 116 с.
2. Лазарев Ю.Г. Транспортная инфраструктура (Автомобильные дороги). Монография - LAP LAMBERT, Германия: 2015. 173 с.
3. Лазарев Ю.Г., Синицына Е.Б. Основы совершенствования транспортной инфраструктуры /Ю.Г. Лазарев, Е.Б. Синицына// Технико-технологические проблемы сервиса - СПб: 2013. №2 (24), С.92-93.
4. Лазарев Ю.Г., Синицына Е.Б. Современное состояние проблемы совершенствования транспортной инфраструктуры / Ю.Г. Лазарев, Е.Б. Синицына //Технико - технологические проблемы сервиса. - СПб.: 2013.№ 4(26), С. 71-74.
5. Кочедамов В. И. Мосты Ленинграда. — Л.: Искусство, 1958. — с.133.
6. Богданов Г.И., Ярохно В.И. В гранит оделася Нева, мосты повисли над водами... - ЗАО «Голанд», 2009 - с. 137
7. Лазарев Ю.Г. Формирование потребительских и эксплуатационных свойств автомобильных дорог / Ю.Г.Лазарев, Д. Л. Симонов, А.Н. Новик/ Технико - технологические проблемы сервиса. СПб.: 2016. № 1(35). С. 43-47.
