Мосты

Крытый деревянный мост через Рейн в Зеккингене имеет 200 м в длину

Часовенный мост в Люцерне — старейший из больших деревянных мостов. Сооружен в 1330 г.

Правда, прочность таких мостов оставляла желать лучшего: между 1878 и 1895 гг., по американской статистике, под поездами обрушилось 502 моста, то есть происходило в среднем по 29 аварий в год; еще больше мостов сгорело при пожарах. Строительство первых железных дорог в Германии тоже потребовало высоких мостов. Однако лишь немногие из них были деревянными, большинство возводили из камня и кирпича. Самые блистательные из этих огромных строений — используемые и поныне виадуки через долины рек Гельцш и Эльзен в Саксонии. Их соорудили в середине прошлого века для железной дороги из Лейпцига в Нюрнберг, и они считались в свое время самыми высокими в мире. Одна только опалубка для виадука через Гельцш потребовала 23 000 бревен. Оба моста по форме напоминают Римский мост в Ниме. Конечно, они превосходят его по несущей способности (хотя и незначительно), по длине и высоте. Но потребовалось два тысячелетия, чтобы современные мостостроители достигли уровня римских мастеров.

Виадук через ущелье Верруга в Андах, филигранная конструкция из дерева

От тех, кто работал на этих стройках, требовалось крайнее напряжение. На строительстве виадука через Гельцш, к примеру, временами трудилось до 10 000 плотников и неквалифицированных рабочих. Летом им приходилось оставаться на работе с 5 утра до 9 вечера. Платили им мало, условия труда были скверными, и мало кто заботился о технике безопасности. Одно лишь строительство виадука через Гельцш унесло 30 человеческих жизней, и более тысячи работников были вынуждены обратиться к врачам.

Виадук через р. Гельцш неподалеку от г. Плауэна в Саксонии построен из кирпича

Мосты из железа и стали

Чем лучше мосты из железа?

Американский конструктор мостов Вашингтон Роблинг в результате кессонной болезни был парализован, однако продолжал руководить строительством Бруклинского моста в Нью-Йорке, сидя в инвалидной коляске и наблюдая за работами в подзорную трубу

Арочный мост из естественного камня мог столетиями выдерживать тяжесть людей и лошадей, экипажей и телег. Но когда новое средство сообщения — железная дорога — начало завоевывать мир, сразу же выяснилась ограниченность прежней мостостроительной техники. Вес поездов, скорость, да и сами трассы стали причиной совершенно непривычных требований, выдвигаемых при строительстве новых железных дорог. Проезжие дороги, пролегающие по холмистому ландшафту, извивались, сбегая с гор в долины, пересекали по сравнительно небольшим мостам реки и вновь петляли по склонам, чтобы преодолеть следующую возвышенность. На рельсовой трассе, напротив, не должно быть ни больших подъемов, ни крутых спусков. Поэтому железнодорожное полотно вспарывает ландшафт, буравит туннелями горы и пересекает долины по высоким виадукам. Для каждого ручья, каждой поперечной дороги, каждого оврага нужен мост; а поскольку их требуется так много, они должны быть недорогими и выдерживать супертяжелые грузы. Сначала думали строить железнодорожные мосты из того же материала, который шел на рельсы и локомотивы. Но во время первого расцвета железнодорожного строительства, около 1850 г., высококачественная сталь была еще вещью редкой и дорогой. Потому поначалу большинство европейских стран и США предпочитали использовать дерево или камень. Исключение составляла Англия, в те времена самый крупный в мире производитель железа.

В течение тысячелетий производство железа было трудоемким делом, и получали металл в небольших количествах. Истинный «железный век» начался лишь в 1735 г. Тогда на металлургическом заводе в английском городке Колбрукдейле на реке Северн удалось получить желанный металл в доменной печи с помощью кокса (дегазированного угля) — чугун. Лишь теперь стало возможным его массовое производство.

Удаление углерода из чугуна в грушевидной реторте по методу Бессемера. Прогресс в сталелитейном деле сказывался и на мостостроении

Там же, в Колбрукдейле, в 1779 г. появился и первый в мире мост из металла, построенный доменщиком Абрахамом Дерби и инженером Джозефом Уилкинсоном. Мост соединял берега реки Северн; как исторический памятник он находится сейчас под охраной государства. Чугун — материал хрупкий; как и естественный камень, он выдерживает лишь силы сжатия. Поэтому создатели моста применили уже испытанную арочную конструкцию. Детали арок пролетом 21 м были отлиты на заводе Дерби. На строительной площадке их предстояло лишь собрать.

Первый чугунный мост был сооружен в Колбрукдейле (Англия) через р. Северн

Первую попытку соорудить по английскому образцу чугунный мост в Германии предпринял спустя 15 лет некий граф в своем имении, находившемся в Нижней Силезии. Через два года отливка деталей была завершена, но собрать их не удалось.

В конце концов граф пригласил техника из Англии, и тот с грехом пополам построил небольшой мостик с 11-метровым пролетом.

Некоторые из множества малых чугунных мостов, построенных по образцу Колбрук-дейлского, со временем обрушились, потому что арки не выдержали. Эпоха больших мостов наступила лишь после того, как из доменного чугуна научились производить железо и сталь. Сталь и кованое железо значительно более вязкие, чем чугун, материалы и выдерживают также растягивающие напряжения. Итак, мосты всех форм и строительных типов — и висячие мосты на цепях и стальных тросах, и арочные из клепаных стальных профилей, и знакомые со времен деревянных мостов каркасные конструкции — стали возводить из нового материала: железа.

Как строили мост Британия?

Группа инженеров во главе с Робертом Стефенсоном, строителем моста Британия. Сам мост виден на заднем плане

Одним из лучших английских мостостроителей был Роберт Стефенсон (1803–1859), сын знаменитого изобретателя и пионера железнодорожного транспорта Джорджа Стефенсона. Известнейшим творением Роберта Стефенсона стал железнодорожный мост через 400-метровый Менейский пролив между Уэльсом и о. Англси. Сначала Стефенсон собирался построить здесь чугунный арочный мост, но тот мог бы помешать проходу большегрузных кораблей. Тогда инженер придумал совершенно необычную для того времени конструкцию: мост должен был состоять из двух склепанных из листового кованого железа параллельных балок в виде труб прямоугольного сечения, внутри которых проходили бы поезда. Такая конструкция называется рамной и обладает высокой прочностью на изгиб. Каждая прямоугольная труба имеет 9 м в высоту и 4,4 м в ширину. На соединение элементов моста ушло более 1,7 млн. заклепок! Мост установлен на каменных опорах и имеет два главных судоходных пролета по 141 м каждый. В 1850 г. во входной проем в египетском стиле с каменными львами по сторонам вкатился первый состав. Новый мост гордо нарекли именем «Британия».

Строительству предшествовало множество экспериментов, обмеров и расчетов, результаты которых Стефенсон опубликовал в двухтомном труде. Он распорядился не только провести всевозможные испытания на прочность различных сортов металла, но и математически вычислил несущую способность различных строительных форм. Провел он также опыты на изгиб при нагрузке на 20-метровой модели моста. При строительстве Стефенсон тоже действовал новаторски. Так, трубы клепались на берегу из заранее заготовленных частей, затем грузились на понтоны и на плаву доставлялись к быкам, куда подавались при помощи гидравлических подъемников. Большинство теперешних автодорожных мостов — потомки моста Британия. Их основа — длинные стальные или железобетонные рамы, несущие на себе проезжую часть.

Новый материал — новые строительные конструкции: железо и сталь работают также и на растяжение и позволяют размещать проезжую часть не только поверх, но и внутри или под аркой

Многие автодорожные мосты имеют рамную конструкцию: на переднем плане — с параллельным верхним и нижним поясом, на заднем — с вогнутым нижним поясом

Что такое «балка Гербера»?