Деревянные мосты. Мостостроение с использованием древесины в прошлом и сейчас. Конструкции и виды мостов

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.

Переправы прошлого, "первые" деревянные мосты, - отдельные стволы деревьев или несколько стволов, перевязанных веревкой, гибкими ветвями, переброшенные через расщелины и небольшие реки. Если нужно было наладить сообщение между двумя берегами широкой реки, мост-плот или подвесной мост строили из тех же деревянных бревен и "веревок". "Простых" мостов было достаточно, пока их малая ширина и грузоподъемность не стали существенно ограничивать массовые перемещений людей и грузов, обусловленные ростом поселений и развитием торговли. Новая реальность городов и рынков потребовала и совершенно другой транспортной сети, рассчитанной на мощные потоки людей и товаров. Задача преодоления преград на пути этой сети решалась комплексно. С одной стороны, выбирались более легко проходимые маршруты, с другой, развивалось мостостроение. До сих пор сохранились каменные мосты через реки и расщелины скал, овраги (виадуки), построенные на путях Римской империи (и даже на тысячелетие более древних, как мост Arkadiko, Микенская культура). Стоят и некоторые металлические мосты начала индустриальной эры.

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.

Мосты - неотъемлемый атрибут почти каждой реки, они помогают преодолевать препятствия, благодаря им расстояния становятся меньше, и добираться из пункта "А" в пункт "Б" оказывается комфортнее и быстрее. С появлением новых материалов и технологий сложные конструкции переправ становятся реальностью.

Что такое мост

Мосты - это продолжение дороги через препятствие. Чаще всего они прокладываются через водную преграду, но также могут соединять края оврага или канала. В связи с развитием транспортной инфраструктуры, в мегаполисах строятся мосты для передвижения над дорогами, образуя крупные развязки. Основными деталями их конструкции являются пролеты и опоры.

Классификация конструкций мостов

Виды мостов можно квалифицировать по нескольким критериям:

• по основному назначению использования;
• конструктивному решению;
• строительным материалам;
• в зависимости от длины;
• по сроку эксплуатации;
• в зависимости от принципа работы.

С тех пор как человек перекинул дерево с одного берега реки, чтобы добраться на другой, прошло немало времени и приложено много усилий в строительстве инженерных сооружений. В результате появились разные виды конструкций мостов. Рассмотрим их подробнее.

Балочные

Материалами для их строительства являются сталь, ее сплавы, железобетон, а первым материалом было дерево. Основными элементами несущих конструкций у этого типа являются балки, фермы, которые передают нагрузку на опоры основания моста.

Балки и фермы составляют часть отдельной конструкции, носящей название "пролет". Пролеты бывают разрезными, консольными и неразрезными, в зависимости от схемы соединения с опорами. Первые из них имеют по две опоры с каждого края, неразрезные могут иметь большее количество опор, в зависимости от необходимости, а у консольного моста пролеты выходят за опорные точки, где соединяются с последующими пролетами.

Арочные

Для их изготовления используются сталь, чугун, железобетонное литье или блоки. Первыми же материалами для строительства этого типа мостов были камни, булыжники или составленные из них монолитные блоки.

Основой конструкции является арка (свод). Соединение нескольких арок автомобильным или железнодорожным полотном является арочным мостом. Полотно дороги может иметь два расположения: над конструкцией или под ней.

Одной из разновидностей является гибрид - арочно-консольный мост, где две полуарки соединяются в верхней части и напоминают букву «Т». Арочная конструкция может состоять из одного пролета, и тогда основная нагрузка приходится на крайние опоры. Если мост состоит из нескольких соединенных конструкций, тогда нагрузка распределяется на все промежуточные и крайние опоры.

Подвесные мосты

Основные материалы для строительства в этом случае - сталь, железобетон. Конструкции возводят в местах, где невозможно установить промежуточные опоры. Несущим элементом являются пилоны, соединенные тросами. Чтобы удержать мост в стабильном состоянии, пилоны монтируют на противоположных берегах, между ними протягивают тросовое соединение до земли, где оно надежно закрепляется. К протянутым горизонтальным тросам крепят вертикальные, также присоединяя цепи которые будут поддерживать полотно моста. Жесткость полотну придают балки и фермы.

Вантовые мосты

Строительные материалы - сталь, железобетон. Как и у подвесных аналогов, их конструкция предполагает пилоны и тросы. Различие состоит в том, что вантовое соединение является единственным, которое связывает конструкцию всего моста, т.е тросы крепятся не к горизонтально натянутым носителям, а непосредственно к конечным опорам, отчего конструкция приобретает большую жесткость.

Понтонные

«Плавучие» переправы не имеют жесткого каркаса и связи с берегом. Их конструкция собирается из отдельных секций с подвижным соединением. Разновидностью этого вида мостов являются наплывные переправы. Чаще всего они являются временными сооружениями, которые используют до момента установления льда на водных преградах. Они опасны в период сильного волнения на воде, затрудняют судоходство, а передвижение по ним имеет ограничения для многотонных грузовых машин.

Металлические мосты

Большая часть современных мостов предполагает использование металла в несущих частях конструкций. Довольно долгое время металлический мост считался самым прочным видом сооружения. На сегодняшний день этот материал является важной, но не единственной составляющей мостовых соединений.

Виды металлических мостов:

• Арочные конструкции.
• Виадуки с пролетами.
• Висячие, вантовые.
• Эстакады с опорами из железобетона, где пролеты смонтированы из металлических соединений.

Конструкции из металла обладают преимуществами, состоящими в простоте сбора, поэтому почти все виды железнодорожный мостов возводятся из этого материала. Металлические части изготавливаются промышленным способом на заводе, при этом размер может регулироваться. В зависимости от грузоподъемности механизмов, с помощью которых будет производиться монтаж, формируются заводские заготовки будущего цельного соединения.

Сварить конструкцию из частей можно непосредственно на месте окончательного монтажа. И если раньше приходилось проводить соединение множества частей одного пролета, то сейчас кран с грузоподъемностью 3600 т, вполне может перенести и водрузить на опоры цельнометаллический пролет.

Преимущества металлоконструкций

В качестве материала для строительства мостов редко используется железо из-за его плохой устойчивости к коррозии. Востребованным материалом стала высокопрочная сталь и ее соединения. Ее прекрасные эксплуатационные качества можно оценить на таких проектах, как вантовые виды мостов, с огромными пролетами. Примером может служить Московский мост через Днепр в Киеве или Обуховский мост в Санкт-Петербурге.

Питерские легенды

В Петербурге в обилии представлены различные виды мостов, есть и старинные, ставшие символами ушедшей эпохи, но их назначение не изменилось, хотя и обросло флером историй и романтики. Так, Поцелуев мост через притягивает туристов своим названием, но произошло оно от фамилии купца Поцелуева, чей питейный дом «Поцелуй» располагался рядом с переправой, и к романтическим порывам, название не имеет отношения.

Интересными легендами оброс Литейный мост, причем драматургический сюжет возник сразу при его закладке. Считается, что одним из закладных камней опор стал жертвенный камень Атакан. Теперь он нагоняет тоску на прохожих и провоцирует самоубийства. Чтобы задобрить "кровавый" валун, некоторые горожане бросают с моста в Неву монетки и льют красное вино. Также многие утверждают, что на Литейном можно встретить призрак Ленина.

Пять самых длинных мостов России

Пока не построен мост через Керченский пролив, пятерка масштабных переправ выглядит так:

• во Владивостоке. Длина сооружения составляет 3100 м, открытие состоялось в 2012 г. Впервые о его необходимости задумались в 1939 г., но осуществили на современном этапе.
• Мост в Хабаровске. Его длина составляет 3891 м. Он имеет два яруса. По нижнему открыто железнодорожное движение, а по верхнему - автомобильное. Его изображение украшает пятитысячную купюру.
• Мост на реке Юрибей. Он расположен за Полярным кругом в Ямало-Ненецком автономном округе. Длина конструкции - 2893 м.
• Мост через Амурский залив имеет протяженность 5331 м. Был открыт в 2012 г. Он интересен системой освещения, помогающей экономить до 50% электроэнергии.
• через Волгу в Ульяновске. Его длина - 5825 м. Строительство велось на протяжении 23 лет.

Деревянные мосты – одно из самых древних изобретений человека. Еще с древнейших времен люди для переправы через реки и ручьи использовали деревянные мосты. Они очень сильно отличались от наших железобетонных конструкций, которые распростерлись на километры. Строительство деревянного моста в давние времена проходило недолго и у него было много достоинств: легкая обработка, не слишком тяжелый вес и самое главное, что его было очень легко раздобыть.
В этой статье я хочу вам дать описание об одном из видов деревянных мостов, а также дать полезные советы по его созданию, если опора моста из свай. Он используется для переправы через небольшие реки или ручьи тяжёлых грузов.

Деревянные мосты — особенности строения

Один из основных элементов этого моста является свайные опоры. Забивка свай в сухой грунт выполняется ручной бабой на ящиках, козлах, ящиках, а если забивать сваи в водный грунт, то работа должна производиться с лодок.
Перед началом сооружения моста первым делом следует предусмотреть обработку всех строительных материалов специальным составом огнезащитной обработки деревянных конструкций, чтобы обеспечить устойчивость к возможному воздействию огня и этим самым значительно увеличить срок его службы.
Опора моста из свай нуждается в бревнах диаметром 30-32 сантиметра. Центральные опоры забивают по намеченной заранее продольной оси моста, пролетное расстояние в среднем берут 4,25 метра. На расстоянии 1,8 метра по обе стороны от них забиваются ещё две. В землю сваи уходят на глубину от 3-3,5 метров (зависит от грузов, какие перевозятся по мосту). Для избегания загнивания нижняя часть сваи обрабатывается антисептическим составом. В верхней части свай вырублены шипы, которые входят в гнезда насадки, соединяющие сваи. Размеры высоты шипа берутся 1/3 диаметры свай, его сторона равна высоте, часто для того чтобы вода не застаивалась в заплечниках их скашивают. Насадка – бревно диаметром 30-32 см, длиной 5,5 метров. Гнезда в насадке вырубаются на 0,5-1 сантиметра больше, чем высота свай, для того чтобы щипам не передавалось давление от насадки, а передавалось через всю площадь соприкосновения сваи с насадкой.

Строительство деревянного моста

Гнезда в насадках пригнаны к соответственным им сваям, чтобы это получить, разметка на каждой сваи делается отдельно, применительно к шипам ряда свай, на которых будет одета насадка. Для скрепления со сваями насадки еще используют хомуты, сделанные из полосового железа, они обхватывают насадку и крепятся на сваи болтами.
Примыкающая к деревянному мосту насыпь, поддерживается заборными стенками диаметром наката 24 сантиметра. Наверх прогонов накладывается пластинный настил размером 26 сантиметров. Для того, чтобы нагрузка растекалась равномерно по нескольким пластинам, делается верхний настил из досок любого размера вдоль моста.
По краям проезжей части, пришитые ершовыми гвоздями, укладываются отбойные брусья из пластин на расстояние 3,5 метров, которые к проезжей части обращены плоской стороной.
Деревянный мост на опорах из свай может иметь пешеходные зоны (ширина не меньше 0,5 метров) и ограждение из перил (высота 1 метр, с помощью щипов на перильных стойках крепятся поручень) по краям. Перила и стойки выполнены из брусков размером 14×14 сантиметров, нижними концами с помощью врубки в пол дерева они опираются на выпущенные концы поперечин и болтами зафиксированы. Между перильными стойками расстояние 2-2,5 метров. По высоте к перильным стойкам пришиты одна или две рейки, служащие для безопасности пешеходов. Для предохранения перил от въезжающих на мост машин, их примыкают к вкопанным наклонно столбам-надолбам диаметром 26 сантиметров.
В статье мы описали как прогодится строительство деревянного моста, если опора моста из свай. Больше вы сможете узнать, посетив раздел «карта сайта советов». И не забывайте, пока есть реки и ручьи, мосты не потеряют свою актуальность.

Деревянные мосты возводят на автомобильных дорогах при пересечении небольших рек и оврагов.

Деревянные мосты (рис. 9.10) простейшей балочной малопро­летной конструкции имеют наиболее широкую область примене­ния. На автомобильных дорогах применяют в некоторых случаях мосты более сложной конструкции пролетом до 60 м.

Малопролетные деревянные мосты применяются изредка в железнодорожном строительстве. Они дешевы, возводятся в ко­роткие сроки, и их сооружение, особенно в районах, где древе­сина является местным материалом, вполне оправдано.

Главным недостатком деревянных мостов является опасность.

Рис. 9.10. Деревянные мосты:

а - балочный; б - подносный; в - клеедеревянный балочный; г - клеедеревянный арочный; д - из ферм; е - совмещенный балочно-арочный; ж - совмещенный вантово-балочный; з-настилы; 1 - накат; 2 - доски; 3- деревоплита; 4 - асфальтобетон

Основные части моста - это пролетное строение и опоры. Пролетное строение состоит из проезжей части, основных несу­щих конструкций и связей. Проезжая часть располагается выше основных несущих конструкций в мостах с ездой поверху, ниже их - в мостах с ездой понизу и занимает промежуточное положение в мостах с ездой посередине. Наиболее эффективны деревянные мосты с ездой поверху, поскольку количество основ­ных несущих конструкций и их расстановка принимаются неза­висимо от габаритов проезжей части. Кроме того, проезжая часть здесь служит дополнительно защитным покрытием от ат­мосферного увлажнения древесины.

Проезжая часть моста состоит из настила и балок. В качестве настилов применяются в большинстве случаев сплошные ряды бревен (накат) или пластин, покрытые дощатой обивкой. При­меняется также ребристая деревоплита, состоящая из сплошного ряда досок разной ширины на ребро, ребристая поверхность которых покрывается асфальтобетоном. Опорами настила служат продольные прогоны или поперечные балки цельного или состав­ного сечения. По краям проезжей части настил несколько подни­мается, образуя тротуары.

Основные несущие конструкции пролетных строений могут быть цельнобалочными, составными балочными, подкосными, сквозными, арочными и комбинированными.

Цельнобалочные конструкции применяются в мостах проле­том до 6 м. Они состоят из бревенчатых или брусчатых прогонов, уложенных на опоры обычно вразбежку с шагом, равным двой­ной ширине их сечения. Эта конструкция построечного изготовле­ния проста, малотрудоемка и экономична.

Составные балочные конструкции применяются в мостах про­летом до 20 м. Наиболее перспективны клееные балочные конст­рукции заводского изготовления. Они состоят из дощатоклееных балок прямоугольного сечения высотой, равной 1/10...1/15 про­лета, которые ставятся на опоры в количестве 4 или 6 шт. Во временных мостах иногда применяют дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой, однако необходимо учитывать, что они трудоемки при изготовлении и защите от загнивания.

Подносные конструкции иногда применяют во временных мос­тах пролетом до 12 м. Их изготовляют из бревен или брусьев, и состоят они из ригелей, стоек и подкосов, соединенных лобовыми упорами и врубками. Схемы таких конструкций бывают треугольно-подкосными, трапециевидно-подкосными и ригельно-подкосными. Наличие подкосов в 2...3 раза уменьшает пролет ригеля. Эти конструкции трудоемки и трудно защищаемы от загнивания ввиду большого числа врубок.

Арочные конструкции наиболее часто применяются в мостах пролетом до 30 м. Клееные арки заводского изготовления, как правило, имеют трехшарнирную схему и состоят из двух доща-токлееных полуарок прямоугольного сечения, описанных по дуге окружности.

Сквозные конструкции в виде ферм применяются в мостах пролетом до 60 м. В таких мостах используют фермы Гау-Журавского. Они имеют параллельные пояса, перекрестные рас­косы и стойки. Пояса и раскосы выполняют из брусьев и бревен, а стойки - из арматурной стали. Раскосы соединяют в узлах наклонными лобовыми упорами, и при расчете растянутые раско­сы не учитывают. Стыки поясов делают болтовыми с деревянны­ми или стальными накладками. Применение металлического ниж­него пояса в таких фермах значительно повышает их надежность.

Комбинированные конструкции деревянных мостов могут быть арочными и висячими. Арочные конструкции применяют при про­летах до 60 м. Они состоят из арок, соединенных с балкой или фермой жесткости, и имеют существенные преимущества перед фермами и арками, работающими самостоятельно. Арки этой конструкции не передают распора на опоры, поскольку он вос­принимается балками или фермами жесткости, как затяжками. Это значительно упрощает конструкцию опор. Фермы или балки подвешены в ряде точек к аркам, поэтому усилия в них являются относительно небольшими. В таких конструкциях применяют так­же клееные балки и арки.

Опоры деревянных мостов выполняют тоже деревянными свайной, рамной и ряжевой конструкций или бетонными и камен­ными. Свайные опоры являются наиболее простыми. Они состоят из рядов деревянных свай, забитых в дно реки или оврага. Их широко применяют особенно в малопролетных мостах при грунтах, допускающих забивку свай.

Рамные опоры - это сквозные деревянные рамы из бревен или брусьев, устанавливаемые на бетонные фундаменты. Они более сложны и применяют их в мостах, возводимых на грунтах, не допускающих забивки свай.

Ряжевые опоры - это бревенчатые срубы с днищем и пере­городками, которые заполняют камнем и опускают на дно реки. Их используют в мостах, сооружаемых над глубокими реками с быстрым течением, где применение свайных и рамных опор невозможно.

Бетонные и каменные опоры применяют в мостах большого пролета над широкими реками, оврагами и ущельями.

Деревянные эстакады сооружают, главным образом, с приме­нением составных клееных балок, ферм и параллельными пояса­ми и подкосных конструкций с опиранием их на рамные опоры.