Материалы для металлических мостов

Обновлено: 04.10.2024

Мы редко задумывается о том, как строятся мосты и из какого материала, главное, чтобы они выполняли свою функцию. А ведь это одно из первых инженерных и технически сложных сооружений, созданных человеком. Много веков человечество строило мосты из различных материалов. Это были камни, кирпич, дерево, бетон, но все они со временем рассыпались и не были надежными. Металл оказался наиболее подходящим материалом для строительных конструкций, а самым прочным и долговечным оказались конструкции металлического моста. Далее подробнее рассмотрим из чего состоит металлический мост, и каких видов он может быть?

Из чего состоит металлический мост

Любой мост независимо от конструктивных особенностей состоит из пролетного строения и опор. Пролетное строение — это основная часть моста, по которому проходят люди или передвигается транспорт. В зависимости от конструкции пролета, мосты подразделяются на различные виды. Пролетные строения лежат своими концами на опорах, закрепленные к фундаменту. Опоры по краям моста на берегу речки или оврага, называются устоями, а опоры, устанавливаемые в промежутке — быками.

Основные конструктивные элементы металлического моста — это различные балки, арочные конструкции, подвесы, плоские и пространственные фермы. Комбинируя разнообразные варианты этих элементов, мостостроители создают оригинальные архитектурные решения и различные типы металлических мостов.

Типы металлических мостов

Все мосты выполняют одинаковые функции, но конструктивно отличаются друг от друга. Виды металлических мостов можно условно разделить на несколько типов. Металлические мосты бывают:

Балочные;
Рамные;
Висячие;
Вантовые;
Разводные;
Комбинированные.

Конструктивные особенности

При устройстве металлических мостов применяются специальные стали. Это прокат различных профилей — листовой, угловой, двутавровый и швеллерный. Для некоторых отдельных элементов используют стальное литье. При строении мостов широко используются заклепки и болты для фланцевых соединений, и при креплении элементов к опорам и фундаментальным блокам.

Рассмотрим конструктивные особенности различных типов металлических мостов.

Балочные

Самый распространенный вид. Основа всей конструкции — стальная балка, уложенная горизонтальна на опоры. На нее настилаются меньшие балки составляя таким образом пролетное строение. Балки представляют собой двутавровые или коробчатые конструкции. Балочные мосты бывают со сплошными балками и разрезными. Часто используются при строительстве мостов для автомобильных дорог и для пешеходов в черте города.

Рамные

Рамочные стальные мосты имеют жесткое соединение пролетных строений с опорами. Рамы мостов строят шарнирными, устанавливая их в местах соединения стоек опор с фундаментом. Рамные конструкции бывают и без шарниров, при условии отсутствия слабых грунтов и подвижности опор. Для небольших пролетов, рама делается монолитной, при больших — многопролетными. Стальные рамные мосты применяют для автодорожных виадуков.

Висячие и вантовые

Основными отличиями этих видов мостов являются наличие гибких конструкций, таких как растяжки, стальные канаты, тросы и кабели, цепи и ванты. Часто эти мосты называют подвесными. Центральные канаты или тросы подвешиваются к пилонам. А к этим тросам крепят уже канаты поддерживающие пролетное полотно. Если дорожное полотно поддерживается канатами, закрепленными непосредственно на пилонах, то это мост вантового типа.

Разводной

Разводной мост — сложное инженерное сооружение, имеющее подвижное пролетное строение для прохода судов. На судоходных реках иногда дешевле построить разводной мост со специальным оборудованием и оператором, чем строить мост сложной конструкции с длинные пролеты. Каждый разводной мост по-своему уникален и неповторим.

Преимущества металлических мостов

Металл — самый подходящий материал для устройства металлических мостов. Металл обладает хорошими прочностными характеристиками при работе под нагрузкой, на сжатие и растяжение, на скручивание. При всем этом металлические изделия хорошо поддаются различным видам обработки и позволяют создавать разнообразные сварные конструкции для всех видах мостов. Большое преимущество использования металла в том, что изготавливать конструкции можно на специализированных заводах, доставлять к месту монтажа и там уже проводить окончательную сборка по чертежам. Это позволяет производить строительство мостов быстрыми темпами и с высоким качеством. Больше про изготовление металлоконструкций можно узнать по ссылке.

Мы надежная компания, в основе деятельности которой – правила честной конкуренции и жесткого контроля качества услуг.

Лучшие марки стали для мостостроения

Мост представляет собой сложное транспортное сооружение, построенное для преодоления какого-либо препятствия – реки, ущелья, оврага и т. п. Для его возведения требуется провести большое количество квалифицированных инженерных расчетов. В них учитывается, что стальная конструкция моста должна выдерживать большие нагрузки. Поэтому не каждая марка металлического сплава может подойти для этой цели.

Типы стальных мостов и основные их составляющие

Данные сооружения можно классифицировать по таким признакам:

виду транспортной нагрузки – пешеходные, автомобильные, железнодорожные, комбинированные;
разновидности конструкции – балочные, распорные (арочные, вантовые), подвесные, комбинированные;
длине – малые (до 25 м), средние (25–100 м) и длинные (свыше 100 м).

Основными материалами для возведения всех видов мостовых конструкций являются стальные и алюминиевые сплавы, железобетон, камень. Металл также незаменим в проектировании и строительстве виадуков, акведуков, эстакад, разводных мостов.

Конструктивные особенности

В каждом конструктивном исполнении моста есть две составляющие:

Опорная часть – передает статическую и динамическую нагрузку всей конструкции на грунт. Опоры подразделяются на:
- концевые опорные сооружения (устои), к которым примыкают насыпи на суше;
- промежуточные (быки) – распределены по всей длине сооружения.
Пролетное строение – располагается на опорах и перекрывает пространство между ними. Данная конструкция принимает на себя все нагрузки от движущегося транспорта и людей, передавая их на опоры.

В свою очередь, пролетные сооружения состоят из: балок, ригелей, ферм, перил, тротуаров, проезжих частей, водосливов и других элементов, индивидуально подбираемых для каждого сооружения в зависимости от его технических особенностей и методов строительства моста.

Опоры имеют три главных составляющих конструкции: фундамент, тело и оголовок. Фундамент – нижняя часть, опирающаяся на грунт. Тело – средний участок опоры, оголовок – верхняя часть, принимающая на себя нагрузки пролетного строения. Строительство мостов начинают с возведения опор, на которое уходит до половины общей стоимости сооружения.

Основные элементы конструкции моста

По каким качествам выбирается сталь для мостостроения

Конструкционные стальные сплавы, применяемые в строительстве, должны выдерживать большие нагрузки при усилиях, направленных на растяжение, сжатие и скручивание металла. При относительно небольшом весе конструкционная сталь должна обладать:

внушительной прочностью;
устойчивостью к внешним климатическим воздействиям;
длительным сроком службы.

Сегодня замены такому материалу не существует. Металлоконструкции находят широкое применение в пролетных строениях. В зависимости от типа конструкции моста – балочной, подвесной, вантовой или арочной, проектировщики учитывают воздействие нагрузок. В зависимости от этого используются различные марки металлопроката.

Различные профили, изготовленные из конструкционной стали

Типы стали, используемые в мостах

По качественным характеристикам углеродистая сталь подразделяется на три группы: нормального качества, качественные и высококачественные. Металлы обычного качества распределяются по 6 категориям.

Перечисленные свойства материала зависят от процентного содержания фосфора (далее также – Р) и серы (далее также – S). Примеси фосфора являются причиной хрупкости материала, а сера придает стали такое негативное свойство, как красноломкость – образование трещин и надрывов при горячей прокатке или штамповке.

Качество сплавов зависят еще от одного параметра – степени раскисления, определяемого содержанием примеси марганца. По данному показателю сталь делится на 3 категории:

кипящая (КП) – наиболее хрупкая, более подвержена коррозии, но в то же время самая дешевая;
спокойная (СП) – однородная по составу, хорошо выдерживает ударные воздействия, наилучшим образом сопротивляется механическим нагрузкам;
полуспокойная (ПС) – по однородности состава располагается между сталью КП и ПС.

Для мостовых конструкций применяют стальные сплавы разновидностей СП и ПС, в том числе низколегированные, с добавлением примесей никеля, хрома, кремния, ванадия, меди и других металлов.

Примеры маркировки стальных сплавов

Как выбрать сталь для строительства моста

Мосты относятся к строительным конструкциям наиболее высокой степени надежности. Они работают в тяжелых условиях, испытывая постоянные динамические нагрузки на открытом воздухе. Поэтому к стальному металлопрокату предъявляются повышенные требования к вязкости при нагрузках ударного характера, выносливости по отношению к возникающим напряжениям, устойчивости к воздействию низких температур и коррозии.

Высоки также требования к хладостойкости металлов. Например, для северных регионов, где средняя температура самых холодных суток в году опускается до 50°C и ниже, выбираются сплавы, которые сохраняют свои характеристики при Tmin ниже 50°C. Для умеренного климатического пояса требования к хладостойкости, естественно, ниже.

При расчете дизайн-проекта стального моста учитывают такие характеристики сплавов, как наименьшие пределы прочности на растяжение и текучесть (кгс/мм или МПа, 1 кгс/мм = 10 Мпа), а также наименьшее относительное удлинение (%). Выбираются профили листового, углового, двутаврового, швеллерного и другого проката.

Распространенные марки стали для мостостроения

По своим характеристикам для пролетных строений, имеющих сварные соединения, наилучшим образом подходит качественная малоуглеродистая сталь 16Д (аналог – М16С). Кроме нее, для производства балок пролетных строений, а также других конструкционных элементов, используются еще несколько марок металлопроката (см. таблицу).

Для изготовления пролетных строений используются балки различных профилей

Низколегированный стальной прокат 14Г2АФД и 15Г2АФДт применяют при строительстве всех типов мостовых сооружений, кроме железнодорожных. Низколегированные, с добавками никеля и хрома, сплавы 15ХСНД и 10ХСНД более универсальны и могут использоваться во всех разновидностях мостов.

На тех участках, где в несущих конструкциях допускается отсутствие сварных соединений, можно применять другие марки металлопроката (см. табл.).

Технические условия

Требования к процентному содержанию химических элементов, прочностным характеристикам, размерам и другим параметрам высококачественных строительных материалов определяются государственными стандартами. Согласно требований ГОСТ 6713-91, для металлопроката 15ХСНД и 10ХСНД, используемого в мостостроении, допускается следующее процентное содержание вредных примесей:

для применения в умеренных климатических широтах – до 0,035 % P и S;
для использования в северных регионах страны – до 0,030 % S и до 0,025% P.

Металлопрокат этих марок, в зависимости от наличия и способа дополнительной высокотемпературной обработки, выпускается в трех модификациях. Для строительных конструкций с высокой степенью надежности используют стали с минимальной текучестью от 23 до 75 кгс/мм. Чтобы получить значение в Мпа, необходимо этот показатель умножить на 10. Разработаны также ТУ для использования сплавов классов С45–С80, которые широко применяются в мостостроении за рубежом.

Угловой металлопрокат марки СтЗпс2 используется при изготовлении ограждающих конструкций тротуаров. Для изготовления высокопрочных болтов используется прокат марки 40Х, с прочностным запасом на растяжение до 50 кгс/мм, на срез – до 40 кгс/мм. Технические условия соответствуют требованиям ГОСТ 4543-71.

Для производства каждой марки металлопроката выработаны техническим условия

Стальные балки мостов автодорожного типа в северных широтах, используемые в несущих элементах мостовых полотен пролетных конструкций, допускается изготавливать из сталей 10Г2С1Д, 10Г2С1, 09Г2СД, 09Г2С, 09Г2 и 14Г2. Технические условия нормируют количество добавок и примесей, прочность и текучесть при растяжении и изгибе, а также показатели вязкости при температуре -20 °С.

В заключение хочется отметить – при использовании в строительстве стальных балочных мостов металлопроката более высокой прочности улучшаются весовые характеристики конструкций, снижаются затраты на транспортировку и монтажные работы, а также на изготовление опор, закладку фундаментов и защиту от коррозии. Однако при этом растут трудозатраты на изготовление высокопрочных стальных сплавов, что в конечном итоге сказывается на величине их стоимости.

2. Общая характеристика и область применения металлических мостов. Металл как материал для мостов. Современные марки сталей для мостостроения.

Стальными называют мосты, главные пролетные строения которых изготовлены из стали. Опоры ах могут быть из бетона, железобетона и других материалов.

Строительные стали обладают высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью. Поэтому стальные мосты имеют наибольшие пролеты и надежно работают под тяжелыми динамическими нагрузками. Современные стальные мосты имеют пролеты до 1410 м, а желёзобетонные — До 305 м. Разработан проект стального моста пролетом 3030 м.

Стальные пролетные строения имеют различные статические системы и разнообразные Конструктивные формы. Они легко расчленяются на крупные блоки или элементы, удобные для изготовления, перевозка и монтажа. Масса стальных пролетных строений значительно меньше соответственных железобетонных, что снижает нагрузку на опоры мостов, уменьшает транспортные и другие расходы.

Большим преимуществом стальных мостов является максимальная индустриализация их изготовления на специальных заводах, применение автоматической электросварки, высокое качество и степень заводской готовности конструкций, а также высокий уровень комплексной механизации и малая трудоемкость монтажа различными способами. в любое время года и очень короткие сроки.

Стальные пролетные строения имеют длительный срок службы. Она могут быть сравнительно просто усилены при увеличении временной подвижной нагрузки.

Основным недостатком стали является возможность ее коррозии, поэтому стальные пролетные строения требуют тщательного содержания и периодической окраски, что увеличивает эксплуатационные расходы. Однако применение антикоррозийных сталей и специальных покрытий устраняет этот недостаток.

Стальные мосты сооружают на различных дорогах в районах с любыми климатическими условиями. На железных дорогах нашей страны они составляют более 50 % протяженности всех мостов..

Применение стальных мостов должно быть обосновано технико-экономическими расчетами. Обычно стальные мосты экономически целесообразны при больших пролетах, а в некоторых случаях и при средних. Применение больших пролетов сокращает количество опор, что при высоких опорах и глубоких фундаментах существенно снижает объемы и трудоемкость работ, сокращает продолжительность и стоимость строительства мостов.

Главные задачи в области стальных мостов следующие: снижение расхода стали, широкое внедрение высокопрочных сталей, укрупнение элементов про- летных строений на заводах, упрощение монтажных стыков, дальнейшее совершенствование электросварки, технологии заводского изготовления и монтажа стальных пролетных строений.

Материалы стальных мостов

Для конструкций мостов, работающих на многократно повторяющиеся тяжелые динамические нагрузка, применяют высококачественные углеродистые а низколегированные, мартеновские я конверторные, горячекатаные стали,

удовлетворяющие требованиям действующих ГОСТов и СНиПов.

Углеродистая сталь—сплав железа с углеродом и незначительным количеством примесей, содержащихся в руде. Увеличение углерода повышает прочность стали., но снижает ее пластичность и свариваемость. Поэтому в мостовых конструкциях применяют малоуглеродистые стали, содержащие не более 0,25 % углерода.

Стали содержат вредные примеси: серу, фосфор и др. Сера уменьшает прочность стали и делает ее к р а с н о л о м к о й — хрупкой при температуре 800— 1000° С, что влечет за собой появление трещин при сварке. Фосфор резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, делает ее х л а д н о л о м к о й — хрупкой при отрицательных температурах. В сталях для мостовых конструкций обычного исполнения содержание серь: должно быть не более 0,035 % и фосфора также не более 0,035 %, а северного исполнения — серы не более 0,03 и фосфора не более 0,025 %.

В зависимости от способа выплавки а степени раскисления стали делятся на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Спокойные стали обладают более высокой плотностью и однородностью строения, чем полуспокойные и кипящие. По условиям поставки углеродистые стали подразделяются на три группы: А, Б и В, а по нормируемым показателям качества — на шесть категорий. Например, марка ВСтЗпс5 обозначает углеродистую сталь 3, группы В, полуспокойной выплавки и 5-й категории.

Низколегированная сталь—сплав железа с углеродом и легирующими добавками (до 2,5 %), повышающими прочность, но несколько снижающими пластичность и вязкость стали. В качестве легирующих добавок применяют хром (Х), кремний (С), никель (Н), медь (д.), марганец (Г), ванадий (Ф) и другие элементы.

В обозначениях марок низколегированных сталей, например I5ХСНД, первые цифры показывают среднее количество углерода в сотых долях процента, а буквы наличие легирующих компонентов, составляющих более 0,3 %. Цифры за буквами показывают количество соответствующих легирующих элементов в процентах.

Низколегированные стали в зависимости от вида термообработки подразделяются на три категории: 1 — без термической обработки (сырая); 2 —- нормализованная; З — термически улучшенная после закалки и высокого отпуска. Категорию стали указывают цифрой после обозначения марки, например, 10ХСНД-2. Категорию 1 в обозначении марки стали не указывают, а вместо цифры З иногда указывают минимальный предел текучести стали, например, 15ХСНД-40.

Применение низколегированных сталей обеспечивает снижение расхода стали на 15-18% а сметной стоимости про- летных строений на 12—15 % по сравнению с углеродистой сталью.

Марки стали:

Мостовые конструкции изготовляют из сталей различных марок, отличающихся друг от друга химическим составом, способом выплавки и термообработки, механическими и другими свойствами.

Для основных несущих элементов про- летных строений применяют специальные стали марок 1бД, I5ХСНД и 10ХСНД 1, 2 а 3-й категорий.

Для второстепенных элементов мостовых конструкций применяют стали марок ВСтЗ, ВСт2, 09Г2С, 10Г2С, 14Г2 и др.

Классы стали:

В зависимости от механической прочности все стали подразделяются на семь классов, которые обозначают буквой С (сталь) и числами, показывающими: в числителе — временное сопротивление, а в знаменателе — предел текучести стали (в кН/см 2 ). Например, сталь марки 10ХСНД относится к классу С52/40.

Кроме того, стали делятся на три группы: обычной прочности — включающие малоуглеродистые стали класса С 38/23; повышенной прочности — низколегированные стали классов С44/29, С46/33 и С52/40, в высокой прочности—термоупрочненные стали классов Сб0/45, С70/б0 и С85/75.

41.Достоинства и недостатки металлических мостов.

Достоинства: -высокая индустриальность изготовления конструкций на заводе; -пролетные строения как правило унифицированы; -технологичность устр-ва или монтажа; -возможность перекрытия больших пролетов при относит. Небольшом весе пролетного строения; -возможность восстановления констр. при её повреждении, а также её усиление.

Недостатки: -потребность использования большого кол-ва прокатного металла; -необх-ть постоянного наблюдения за состоянием констр. узлов деталей; -предохранение конструкции от коррозии

42.Материалы металлических мостов.

Сталь – главн. материал – железоуглеродистый сплав с содержанием С до 2%.

Спокойная сталь (СП) – имеет слитное плотное строение.

Полуспокойная сталь (ПС)

Кипящая сталь (КП) – процесс раскисления прошел не до конца, в ней остались пузырьки газа CO, сваривается и удовл. обрабатывается, но при t=-10 проявляет хрупкость.

Для улучшения механических свойств в сталь при выплавке добавляют легирующие эл-ты. В зависимости от их содержания стали подразделяют:

-углеродистая, –низколегированная (1-2,5%), -среднелегированная (2,5-10), -высоколегированная (>10%). Легирующие эл-ты: S, Mn, Cr, Ni, Mo.

Углеродистая сталь: -низкоуглеродистая (до 0,25%), -среднеуглеродистая (0,25-0,6%), -высокоуглеродистая (0,6-2%).

Мех. свойства стали: предел текучести, предел прочности, относ удлинение, ударная вязкость, изгиб в хол. состоянии.

43.Механические св-ва сталей

-изгиб в холодном состоянии на 180град

44.Сортамент сталей

1.Листовая сталь: -тонко(узкополосная); -толсто(толстополосная)

2.Угловая сталь: -равнобокие 20*20; -не равнобокая 10*25; 100*100*10 в мостостроении

3.Двутавры: -обыкновенные макс 70см; -широкополочные

4.Швеллера №5-40(50-400мм по высоте)

45.Основные системы мет мостов

ПО статической схеме: -балочные; -арочные; -висячие; -рамные

Балочные мосты: -разрезные; -неразрезные; -консольнобалочные

Арки: -сплошные; -решетчатые

46.Балочная клетка проезжей части металлических мостов

Поперечные балки прикрепляют к главным балкам (фермам) с помощью вертикальных уголков или накладок, обжимающих стенку балки (рисунок 3.5, а). Если число заклепок или высокопрочных болтов, необходимое по расчету для прикрепления поперечной балки, не размещается в пределах ее высоты, то применяют специальные листы в виде столика, угловой "косынки" (рисунок 3. 5, б) или фасонной вставки (см. рисунок 3. 5, в). Прикрепление поперечных балок к главным фермам (балкам) рассчитывают на передачу вертикальной опорной реакции поперечной балки. Наличие в прикреплении опорного момента учитывают введением коэффициента условий работы, меньшего единицы. Продольные балки проезжей части располагают по отношению к поддерживающим их поперечным балкам этажно, в одном уровне, или понижено.Этажное сопряжение, наиболее простое по конструкции, применяют в случаях, когда строительная высота проезжей части позволяет положить продольные балки на поперечные.Сопряжение в одном уровне − наиболее распространено, так как дает жесткую конструкцию, имеющую небольшую строительную высоту.Расположение верхних поясов продольных и поперечных балок в одном уровне удобно для опирания на них плиты или настила проезжей части.Пониженное примыкание продольных балок к поперечным в пределах их высоты применяют при необходимости придать конструкции наименьшую строительную высоту (рисунок 3.6, г).

1. Общая характеристика и область применения металлических мостов. Типы и схемы металлических пролетных строений. Достоинства и недостатки металлических мостов.

Металл, в первую очередь сталь – наиболее совершенный материал для строительных конструкций. Современные конструкции стальных пролетных строений позволяют перекрывать пролеты длиной до 3 км.

По статической схеме пролетные строения могут быть:

-вантовыми или висячими.

По расположению уровня проезда:

-с ездой поверху

-с ездой посередине

В некоторых случаях целесообразными бывают пролетные строения с проездом в двух уровнях – поверху и понизу.

По типу конструкции – со сплошными несущими конструкциями (балками, рамами, арками) и со сквозными (решетчатыми).

Наибольшее распространение получили балочные пролетные строения с ездой поверху. Различают стальные балочные пролетные строения, в которых главные балки и плита проезжей части выполняются из стали и сталежелезобетонные – в которых главные балки выполняются из стали, а плита проезжей части из железобетона. Сталь имеет более высокий модуль упругости, чем железобетон. Это обеспечивает требуемую жесткость конструкций, при значительно меньшей площади поперечного сечения, в сравнении с железобетоном.

Достоинства металлических пролетных строений:

- высокая индустриальность изготовления;

- удобство монтажа, независимо от времени года;

- высокий темп монтажа стальных пролетных строений;

- сравнительно небольшой вес монтажных блоков, что позволяет применять простые схемы монтажа стреловыми кранами, а при невозможности таких схем применять навесной, полунавесной способ монтажа или способ продольной надвижки;

- возможность перекрытия больших пролетов, за счет высокой прочности стали и небольшом собственном весе конструкции;

- сравнительная простота восстановления конструкции в случае повреждения, а также простота усиления, в случае необходимости;

Недостатки металлических пролетных строений:

- высокий расход прокатного металла, обладающего достаточно высокой стоимостью, в сравнении с арматурной сталью и стоимостью железобетона;

- большие эксплуатационные расходы, связанные с необходимостью периодической окраски металлоконструкций.

2. История развития металлических мостов. Влияние совершенствования материалов для металлических мостов на конструктивные решения.

Задолго до нашей эры металл применяли для строительства сооружений и мостов в древних государствах Междуречья, Персии, Египте и Малой Азии. Однако вплоть до XVIII века металл оставался, главным образом, материалом для изготовления деталей отдельных скреплений несущих конструкций мостов, а также механизмов разводных мостов. Связано это конечно в первую очередь с отсталой технологией производства металла, при которой его производство было весьма дорого.

Переворот в использовании металла для мостостроения связан с эпохой промышленной революции в Англии и других передовых странах Европы второй половины XVIII века. Индустриализация производства, развитие металлургии способствовали получению сравнительно дешевого и однородного по качеству чугуна.

По-видимому, первый чугунный арочный мост был построен через р.Северн в Коэлбрукдейле (Англия) в 1779 году. Мост имел один пролет длиной 31 м.

В 1796 году в Сандерленде (Англия) возведен арочный чугунный мост, имевший пролет длиной 72 м и стрелу подъема арок 13,65 м.

В дальнейшем, главным образом в первой половине XIX века арочные чугунные сооружения строят как под шоссейную, так и под железную дороги. Появляются трубчатые арки с эллиптическим и круглым поперечным сечением, из элементов двутаврового профиля, соединяемых болтами, и др. Насколько известно, пролет мостов этого типа не превышал 72 м.

Вслед за этим в 1780-е годы начинается строительство чугунных мостиков в парковых ансамблях Царского Села и Павловска. Архитектором Вильямом Гесте в начале XIX века были построены в Санкт-Петербурге шесть городских чугунных арочных мостов пролетами от 15 до 32 м.

В то время надежной конструкцией считалось использование в арках литых двутавровых секций или ребристых блоков-ящиков, скрепляемых болтами, со свинцовыми прокладками в швах. Благодаря такой несущей конструкции пролетных строений рационально используется способность чугуна хорошо воспринимать высокие сжимающие и касательные напряжения, возникающие в сводчатых или арочных конструкциях. На этой основе в 1807 году Гесте разработал первый в истории типовой проект чугунного арочного моста через р.Мойку.

В 1850 году заканчивается строительство крупнейшего для своего времени первого постоянного моста через реку Неву – Благовещенского. Чугунный арочный мост имел семь пролетов длиной от 32,6 до 47,2 м и разводной пролет длиной 22 м.

Век XIX вошел в историю как век «железный», характеризующийся появлением и бурным развитием железных дорог. Усиленное строительство большепролетных мостов через многоводные реки заставило задуматься о выборе системы металлического пролетного строения, рассчитанного на воздействие высоких динамических нагрузок подвижного состава. Мостостроители обратили внимание на балочную систему, выгодную отсутствием распора при высоких опорах и слабых грунтах.

Небольшие мостики из чугунных балок пролетами до 20 метров входят в обиход с самого начала строительства американских, английских, французских железных дорог. Для увеличения перекрывающей способности их снабжали усиливающей конструкцией в виде шпренгеля. Элементы, работающие в нем на растяжение, изготавливали из круглого или полосового железа.

Однако недостаточные механические свойства не позволили использовать чугун в элементах, работающих на изгиб и растяжение, и он не получил распространения в пролетных строениях крупных мостов.

Первым большим балочным ж.д. мостом из металла считается мост Британия, через Менейский залив возведенный в 1850 г. Он состоял из двухпролетных неразрезных балок пролетами по 140 и 70 м. Поперечное сечение имело вид замкнутой прямоугольной трубы, внутри которой двигались поезда.

Одновременно с сооружением балочных мостов трубчатого сечения со сплошной стенкой шла работа в области сооружений с решетчатыми фермами. Первые из них были явным подражанием многорешетчатым деревянным фермам Тауна, иногда Гау, как по внешнему очертанию, так и по некоторым конструктивным деталям.

В России первый металлический железнодорожный балочный мост по неразрезной схеме 2х55,3 м через реку Лугу построили в 1857 году.

При расчете металлоконструкций этого моста впервые было учтено явление «продольного изгиба» сжатых элементов ферм, что позволило сделать эти элементы более жесткими и уйти от многочисленных пересечений элементов решетки.

Впоследствии в 1870-1880 г.г. по проекту Николая Аполлоновича Белелюбского на первой в России ж.д. магистрали Санкт-Петербург-Москва деревянные пролетные строения с фермами Гау пролетами 54,41 и 61,17 м заменили на соответствующие металлические.

Теорию расчетов такой системы создал выдающийся инженер Дмитрий Журавский.

Читайте также: