Виды мостов и их отличия и устройство

Типы мостов

Мосты относятся к одним из древнейших видов инженерных конструкций. В общем случае, мостом называют любое сооружение, обеспечивающее проезд (или проход) через определенное препятствие. Чаще всего, мосты ассоциируются с преодолением водных преград (рек, озер, проливов), но, нередко, они прокладываются через овраги, болота или даже над другими дорогами.

В настоящий момент, существует довольно много типов подобных сооружений. Классификация мостов может осуществляться по различным критериям. Среди наиболее распространенных отметим:

• назначение;
• используемый материал;
• длина;
• конструкционная схема пролетов;
• принцип работы;
• срок службы.

Рассмотрим эти критерии более подробно.

Классификация мостов по назначению выделяет следующие типы:

• пешеходный;
• автодорожный;
• железнодорожный;
• городской (предусматривает возможность движения различных видов транспорта и пешеходов);
• совмещенный или многоуровневый (предусматривает движение различных видов транспорта по различным уровням моста);
• путепровод (предполагает наличие транспортных потоков в обоих направлениях);
• эстакада (один из немногих типов мостов, который не предполагает преодоления препятствия – его задача состоит в том чтобы «поднять» дорогу над землей для различных целей, например – для обустройства транспортной развязки).

Отдельно в этой классификации выделяются специальные мосты, имеющие специфическое назначение. К ним относятся, например, акведуки – мосты для подачи воды.

С точки зрения материалов изготовления нас не ждет ничего необычного. Мосты можно поделить на:

• каменные;
• деревянные;
• металлические;
• бетонные;
• железобетонные;
• комбинированные (наиболее распространенная комбинация – сталь и железобетон).

Классификация мостов по длине делит их на:

• малые – не длиннее 25 м;
• средние – не больше 100 м;
• большие – до 500 м;
• внеклассные – мосты, чья длина превышает 500 м, или мосты, в которых длина одного пролета превышает 150 м.

По конструкционной схеме пролетов мосты делятся на: балочные, арочные, рамные, висячие и вантовые. Существуют так же комбинированные мосты, которые объединяют несколько конструкционных решений.

Современные мосты сильно отличаются от своих первых прародителей.

Сегодня, это сложные инженерные системы с различным автоматическим оборудованием. Именно поэтому появилась классификация по принципам работы:

1. Обычные – жесткая конструкция, не предусматривающая изменение параметров моста.
2. Разборные – могут быть быстро демонтированы на время паводка (или в случае иной необходимости), и так же быстро установлены обратно.
3. Разводные – пролетная часть таких мостов может двигаться, обеспечивая прохождение судов под ними. Именно такие мосты, как правило, снабжаются сложными системами автоматики. Движение пролетной части может обеспечиваться различными принципами: поворотом, подъемом, откатом, и т.д.
4. Наплавные – мосты, установленные на плавучих опорах. Отличаются крайне высокой скоростью монтажа, благодаря чему используются в военных целях, при стихийных бедствиях и как временные решения.

По сроку службы мосты делят на:

• временные (не предусматривают длительной эксплуатации);
• постоянные (их срок эксплуатации зависит от конструкционных материалов и периодичности обслуживания).

Мосты

Классификация мостов

Мосты классифицируются по следующим признакам:

По назначению: железнодорожные, автомобильные, метромосты, пешеходные, комбинированные, водные путепроводы, специальные мосты для пропуска трубопроводов и кабельных трасс;

По конструкции (рис. 2.3): вантовые балочные, подвесные, арочные, понтонные,

По материалам из которых они изготовлены: сталь, железобетон, бетон, природный камень, дерево (определяющим при этом является материал пролетного строения);

По статической схеме: разрезные, неразрезные, консольные;

По уровню расположения проезжей части (рис. 2.2): с ездой поверху, посередине, и с ездой понизу;

По типу опор и пролетного строения (рис. 2.1): разводные мосты (разводимые поднятием проезжей части, разводимые поворотом проезжей части параллельно руслу реки), неподвижные (в которых пролетное строение всегда занимает неизменное положение по отношению к опорам).

Рис. 2.1. Виды мостов по типу опор и пролетных строений

Разводные мосты применяют, когда невозможно или неэкономично поднять пролетное строение на высоту, достаточную для пропуска судов. Неизбежность перерывов в движении по разводным мостам является их существенным недостатком.

Рис. 2.2. Уровни расположения проезжей части мостов

Рис. 2.3. Основные системы мостов

Рис. 2.4. Виды мостов по характеру пересечения препятствия

По характеру пересечения препятствия: мосты могут быть прямыми, косыми и криволинейными. Ось прямого моста (рис. 2.4, а) перпендикулярна берегам реки и направлению течения, косого – пересекает их под углом (рис. 2.4, б), отличным от прямого, криволинейного – пересекает под переменным по его длине углом (рис. 2.4, в).

Элементы мостовых сооружений

Мостовые сооружения (рис. 2.5) строят для пропуска дороги над реками, ущельями, оврагами, лощинами, другими дорогами. Они прерывают земляное полотно дороги своими конструкциями (рис. 2.5, а), включающими пролетные строения и опоры. Пролетное строение перекрывает пространство между опорами, поддерживает все перемещающиеся по сооружению нагрузки и передает их и свой собственный вес на опоры. Опоры воспринимают усилия от пролетного строения и передают их через фундаменты на грунты основания.

Разновидностями мостовых сооружений являются собственно мосты (см. рис. 2.1, а), путепроводы (рис. 2.5, б), виадуки (рис. 2.5, в) и эстакады (рис. 2.5, г).

Рис. 2.5. Мостовые сооружения:

1 – пролетное строение; 2 – промежуточная опора; 3 – устой

Собственно мостом называют сооружение для пропуска дороги над водным препятствием.

Путепровод – мостовое сооружение для пропуска одной транспортной магистрали над другой в разных уровнях. Путепроводы строят в городах и вне городов, для автомобилей и пешеходов.

Виадук – мостовое сооружение для пропуска дороги над глубоким оврагом, ущельем или суходолом с высоким расположением уровня проезда над низом препятствия. Характерной особенностью виадуков являются опоры большой высоты (от нескольких десятков до сотен метров).

Эстакадами называют мостовые сооружения для пропуска дороги на некоторой высоте над поверхностью земли (см. рис. 2.6, г), чтобы пространство под ними могло быть использовано для различных целей. Эстакады возводят также вместо насыпи для пропуска дороги над долинами рек, над болотистыми участками местности, на подходах к путепроводам. Их применяют и для пропуска скоростных автомагистралей над городской застройкой, при уширении набережных и организации движения в городских условиях вдоль рек.

На горных дорогах, кроме виадуков и тоннелей, применяют галереи (рис. 2.6, а), балконы (рис. 2. 6,6) и подпорные стенки (рис. 2.6, в).

Галереи используют для защиты дороги от снежных лавин и камнепадов, балконы – для обеспечения необходимой ширины дороги на крутых склонах и сокращения объемов работ по разработке грунтов, подпорные стенки – для удержания находящегося за ними грунта от обрушения.

Рис. 2.6. Сооружения на горных дорогах

Какие существуют типы мостов

Каждый мост можно отнести к определенному типу независимо от возраста или материалов, из которых он сооружен. Существуют четыре основных типа мостов: балочный, арочный, консольный и подвесной (висячий). Такая последовательность отчасти отражает хронологию развития мостостроения. Самым первым появился балочный мост — он ведет свою историю с бревна, перекинутого через водный поток. Сооружение арки требует уже некоторых строительных знаний, а консолей — довольно высокого уровня развития инженерной мысли. Что же касается висячих мостов, то они были известны с глубокой древности, однако современные подвесные мосты, перекрывающие огромные расстояния, подчас являются самыми сложными в сооружении. Все остальные мосты — вариации четыpex основных типов. Вантовые мосты, к примеру, развивают характеристики подвесных и консольных мостов: каждая ванта (многожильный трос) крепится на столб, возвышающийся над мостовым полотном. В висячих мостах мостовое полотно поддерживается вертикальными тросами, прикрепленными к основным несущим тросам. Передвижные, сборно-разборные или наплавные мосты могут иметь в своей конструкции те же характеристики (отдельные или в сочетаниях), что и мосты четырех основных типов. Мосты, представляющие собой комбинацию из нескольких типов, часто называют гибридными.

Старое и новое. Автомобильный мост через Ферт-оф-Форт стал первым в Европе мостом, во время строительства которого (начало 1960-х) был использован современный метод подвешивания тросов из стальной проволоки.

Балочные мосты. В простейшем виде балочный мост — это горизонтальное строение, покоящееся на опорах с двух сторон. При этом существует множество типов балочных мостов. Балочный мост должен выдерживать вертикальные нагрузки (вертикальные сдвигающие силы распределяются между опорами), а также воздействие горизонтальных сил сжатия и растяжения; когда же мост нагружен только с одной стороны, на него по всей его длине воздействует силы скручивания. Способность моста выдерживать нагрузки можно охарактеризовать соотношением высоты сечения балки и расстояния между опорами (отношение высоты к пролету). Если расстояние между опорами слишком велико, силы, действующие на балку, могут оказаться чрезмерными, и балка обрушится.

Коробчатые балки. Одна из вариаций балки — пустотелая балка, приобретающая прочность благодаря прямоугольному сечению. Балки из преднапряженного бетона использовались в строительстве 13-километрового моста в Рио-Нитерой, Бразилия (1974).

Простые балки. Самый простой пример балочного моста и, вероятно, самый первый мост, построенный человеком, — это дерево, положенное поперек реки. В данном случае ствол играет роль балки.

Неразрезная балка. Альтернативой свободно опертым балкам является мост неразрезной системы, когда на несколько опор укладывается лишь одна балка. Растягивающее усилие возникает в верхней части поперечного сечения балки, и это является преимуществом такого моста.

Свободно опертые балки. Конструкция, в которой отдельные балки обеими концами лежат на опорах, получила название «свободно опертые балки». Такую конструкцию можно использовать в сооружении многократно, установив несколько рядов опор и уложив на них несколько пролетов. Свободно опертые балки используют тогда, когда общий пролет требует, чтобы балки были одной длины или необходимо сделать несколько пролетов с подвижными соединениями.

Каменные балки. До появления современных инженерных технологий и материалов при соединении больших пролетов балки в большом количестве укладывали па опоры, расположенные близко друг к другу. Мост Люоянь в Кванчжоу, Китай, построенный в 1060 году, имеет длину более километра. Огромные гранитные плиты удерживают тридцать четыре каменные опоры.

Распределение нагрузки. Распределение нагрузки поперек нескольких уложенных параллельно балок, как показано на изображении типичного автомобильного моста, помогает преодолеть эффект скручивания, который проявляется, когда вес распределяется по мостовому полотну неравномерно. В данном случае полотно опирается на четыре равномерно распределенные стальные балки, которые подведены к каждому из пилонов, благодаря чему нагрузка приходится именно на колонну.

Балки моста Люоянь. При длине балок этого моста ( 20 метров) и при толщине, необходимой им, как минимум, для поддержания собственного веса, масса одной балки должна быть не меньше двухсот тонн. Это весьма неэффективное соотношение. На каждые пять метров пролета требуется 8 массивных каменных балок; таким образом, на сооружение этого моста ушло 350 балок, которые связывают 46 каменных «быков» обтекаемой формы.

Мегабалки. Балка, опирающаяся с двух сторон на пилон, может повторяться бесконечное число раз. Неудивительно, что самый длинным в мире мост, Даньянь — Куныпап Гранд-бридж, протянувшийся на 165 кило­метров, является балочным мостом. Сотни предварительно напряженных бетонных балок были уложены поперек многочисленных опор.

Арочные мосты. Арка сама по себе является очень прочной конструкцией. На подражание человека вдохновило присутствие арок в природе. Первые попытки были сделаны в камне, однако позднее для строительства арок стали использовать и другие материалы, в том числе дерево, кирпич, чугун, сталь и преднапряженный железобетон. Вертикальная нагрузка в арочной конструкции передается по кривой па опору с каждой из ее сторон, так называемую пяту, через которую нагрузка передается почве. Есть несколько типов арочных мостов: мостовое полотно идет сверху арки; полотно, подвешенное под аркой; полотно, пересекающее арку насквозь.

Линия действия сил. В арочной конструкции приложенные вертикальные усилия преобразуются в усилие сжатия и передаются на опоры, противодействие которых имеет вертикальную и горизонтальную составляющие. В традиционных каменных арках блоки в кладке называют сводчатыми или клинчатыми, а камень на вершине арки — ключевым или замковым. Последний «запирает» кладку.

Арки с полотном посередине. Мост Лупу через реку Хуанпу в Шанхае, Китай, построенный в 2003 году, — арочный мост со стальными коробчатыми пролетными строениями. Длина пролета составляет 550 метров, и это второй по длине арочный мост в мире. Мост представляет собой две массивные стальные арки, соединенные между собой. С полотном они соединяются вертикальными стальными затяжками.

Виды арочных мостов. Традиционно, попадая на однопролетный арочный мост, транспортные средства вынуждены были сначала подниматься вверх, а затем спускаться вниз. Сегодня сооружаются и другие виды арочных мостов — с горизонтальными мостовыми полотнами, например мосты с полотном посередине, с проездом поверху и с проездом под аркой.

Стальная арка. Современные строительные материалы и технологии позволили сооружать изящные арочные конструкции. Тонкие линии этого арочного моста с проездом посередине над озером Рузвельт в Аризоне, США, — пример того, как ненавязчивого могут вписаться современные мосты в удивительный природный пейзаж.

Дата добавления: 2017-06-18 ; просмотров: 7744 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ