Сколько метров под ногами? Меньше одного, если бревно перекинули над лужей, пара десятков от бетонного настила до асфальта на эстакаде, или больше 500 метров до реки на дне ущелья, как на мосту Бэйпаньцзян – самом высоком мосту в мире. Мы спокойно проходим или проезжаем по мостам, доверяем конструкциям и технологиям. Все-таки мост – одно из самых древних сооружений. Те или иные аналоги упоминаются практически в каждой культуре, которая оставила письменное или изобразительное наследие.
В материале – о том, как сегодня строят мосты, какие материалы и технологии используют, сооружая многотысячетонные, километровые пролеты над оврагами, реками или дорогами.
Технология преднапряжения бетона
В основе многих современных мостостроительных технологий лежит изобретение первой половины ХХ века. Создатели предварительно напряженного бетона – французский инженер Эжен Фрейсине и советский ученый Виктор Михайлов.
В основе технологии – свойство материалов сопротивляться растягивающему напряжению. В месте создания преднапряженного железобетонного элемента укладывается арматура. Это могут быть и металлическая проволока, и металлические нити. Арматура максимально натягивается, практически до разрыва. В таком состоянии она заливается бетоном и остается натянутой все время, пока бетон окончательно не застынет. После того, как материал набрал прочность, арматуру освобождают от напряжения. Скованная бетоном, она передает ему освободившуюся силу натяжения, бетон становится фактически сжатым и получает уплотненную структуру.
Есть и другой путь создания напряженного бетона – уже после заливки и набора бетоном прочности. В таком случае перед заливкой арматуру укладывают в каналы и заливают раствором. После укрепления бетона арматуру растягивают, а в каналы закачивают раствор, который сцепляет трос и бетонную плиту.
Именно из блоков предварительно напряженного бетона построена «Родина-мать» на Мамаевом кургане в Волгограде. Такой материал показывает в два-три раза более высокую устойчивость к появлению трещин.
Композитные материалы
Традиционными материалами для строительства мостов остаются дерево и железобетон. Но они в последнее время уступают позиции новым решениям. Все чаще появляются мосты из полимерных композитных материалов. Они более устойчивы к коррозии, перепадам температур и воздействию агрессивной среды, при этом легче аналогов из железа и бетона.
Для изготовления мостов из композитных материалов применяют метод вакуумной инфузии, при которой смола под давлением вводится в ламинат. Таким образом, готовят детали из стеклопластика и углепластика, которые могут достигать нескольких десятков метров в длину и ширину. Сухое сырье будущего композита выкладывается в оснастку, создается вакуум, за счет которого связующее вещество втягивается и пропитывает армирующий материал.
Производители говорят, что мосты из композитных материалов долговечнее аналогов, при этом дешевле и устойчивее к вандализму и разрушению. А технологии позволяют изготавливать отдельные пролеты целиком, без необходимости в болтовых соединениях и сварке.
В основе – проект
Мост начинается с проекта. Впрочем, как и любое другое инженерное сооружение: необходимо рассчитать стоимость, создать чертеж, проанализировать риски и прочность. Последние годы в помощь проектировщикам пришло современное программное обеспечение, которое в единой модели помогает оценить перспективную конструкцию, ход строительства и возможные осложнения.
BIM – аббревиатура английской фразы «Building Information Model». С помощью BIM-технологий строительство моста начинается не с чертежей, а с полноценной трехмерной модели будущего сооружения. При этом модель связывает все элементы с сопутствующей информацией, вплоть до цен на стройматериалы. Мост, спроектированный с помощью BIM-технологий – это единое целое в компьютерном пространстве; изменение любого параметра влияет на перемены в проекте в целом, вплоть до визуализации, чертежей и планируемых сроков работ.
BIM-технологии – это не только про мосты. Компьютерное моделирование позволяет комплексно работать с любыми строительными объектами, а предварительное планирование всего сооружения снижает экономические и технологические риски.
Инженерные решения
В 2020 году инженеры Венского технологического университета предложили решение, которое должно ускорить процесс постройки мостов. Это сооружение, которое раскладывается в стороны подобно зонтику. Полые балки, установленные почти вертикально на опоре, раздвигаются в стороны, пока не встанут горизонтально. Затем их заполняют бетоном, формируя несущую конструкцию моста. Разработчики говорят, что их конструкция устанавливается за несколько дней, а разворачивается в течение трех часов.
В лондонском районе Паддингтон установлен необычный мост, который при необходимости уступает проход по каналу для лодок – большие суда там просто не пройдут. Мост выполнен из треугольных секций, которые с помощью гидравлики сворачиваются в восьмиугольник.
Х-образная, 138-метровая опора моста «Октавио Фриас де Оливейра» в бразильском Сан-Пауло – одна из местных достопримечательностей. Это единственный в мире вантовый мост с опорой подобной формы. Ежедневно в часы пик он пропускает до 5 тысяч автомобилей в час.
На купюре в две тысячи рублей изображен мост на остров Русский. Это показатель того, что инженерные сооружения становятся памятниками архитектуры и несут эстетическую значимость. Причем не за счет внешних украшений и дизайнерских решений, а именно ввиду инженерных особенностей конструкции.
По материалам из открытых источников
Фото: yykkaa / ru.123rf.com
