ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в очень сложных грунтовых условиях. Эти тихие труженики, которых мы не замечаем, настоящий авангард мостостроительной мысли.
Первой протяженной железной дорогой в России была Петербурго-Московская дорога, которая строилась в 40-е годы XIX века. На ней было построено около 200 мостов — впечатляющая цифра, и из них восемь — это очень длинные мосты, от 500 метров до километра. И здесь пришлось применить совершенно новую схему. Дело в том, что на ранних этапах мостостроения, например в Англии или США, иногда так называемые виадуки, или железнодорожные мосты, строили по традиции каменными арочными. Но, в отличие от автомобиля, повозки или человека, поезд не может спуститься в речную долину, преодолеть реку по какому-нибудь горбатому мосту и снова подняться на водораздел. Поезду нужно ехать по более или менее прямой линии. Поэтому мосты должны были стать очень длинными и очень высокими. Строить их из камня было просто неэкономично, это был очень большой расход материала. Поэтому после 2000-летнего господства арочных конструкций люди снова обратились к балкам, то есть к прямой конструкции, поставленной на две опоры.
Но балки строить нужно было по особой схеме — это так называемые ферменные балки. Что такое ферма Если сделать рамочку из четырех планок, то она у нас достаточно подвижная. Квадрат, как говорят математики и инженеры, — это изменяемая фигура. Если же сделать треугольник, то он будет достаточно жесткий сам по себе. И вот конструкция, составленная из треугольников, в силу своей жесткости (по-латыни «жесткий» — firmus) и называется «ферма», в данном случае мостовая ферма.
Первые фермы были деревянные, и привезли их американские инженеры, которые выступали консультантами на строительстве этой железной дороги. Как они были устроены У фермы есть горизонтальные детали — они называются «пояса»; наклонные детали — «подкосы»; и вертикальные — «подтяжки», в те времена это называлось красивым словом «тяжи». Фермы системы американского инженера Гау имели деревянные пояса и подкосы, но металлические тяжи, что было существенным улучшением и давало некоторую экономию. Но американец Гау принял все тяжи одинакового диаметра — для простоты и удобства. Он не рассчитывал, какого сечения они должны быть.
В это время на строительстве Веребьинского моста в современной Новгородской области работал молодой русский инженер, только что выпустившийся из ВУЗа. Звали его Дмитрий Журавский. Эта фамилия потом станет страшным сном любого студента-строителя, потому что формулу Журавского они сдают на сопромате. Журавский сделал достаточно логичное предположение: наверное, тяжи, которые находятся в середине пролета, и тяжи, которые ближе к опорам, будут испытывать разные усилия, тогда зачем же их все делать одинаковыми Наверное, надо все-таки рассчитать и сделать где-то потоньше, где-то потолще.
И Журавский сделал, пожалуй, самый красивый эксперимент — в истории строительства точно и, может быть, один из самых красивых в истории науки. Он сделал деревянную модель моста. Это достаточно очевидно, модели мостов делаются и сегодня, но вот если подкосы и пояса Журавский сделал из деревянной рейки, то тяжи он смоделировал с помощью Ну что могло металлического найтись в быту у молодого инженера Может быть, он играл на гитаре или на скрипке — в общем, он взял струны. Потом он нагрузил мост какой-то нагрузкой, имитирующей движение поезда, и затем совершенно гениально взял смычок и стал водить смычком по этим струнам. Струны давали разные ноты, а значит, были по-разному натянуты. Таким образом он доказал, что тяжи испытывают разную нагрузку и можно делать их разного сечения и где-то экономить на металле.
Такие фермы — деревянные, с металлическими тяжами с переменным сечением — вошли в историю под названием «фермы Гау-Журавского». Фамилия нашего соотечественника была зафиксирована в мировом масштабе. Но, к сожалению (а может быть, и к счастью), век этих конструкций был недолог: все-таки дерево не самый благоприятный материал для строительства железнодорожных мостов, потому что паровозы выбрасывают искры. Поэтому уже лет через тридцать все фермы Гау-Журавского в России были заменены на металлические, разработанные инженером Николаем Белелюбским.
Конечно, крупнейшим железнодорожным проектом в истории России была Транссибирская магистраль. На ней много знаменитых мостов: это и мост через Обь в Новосибирске, который дал начало городу; это мост через Амур в Хабаровске. Но, пожалуй, самым интересным с точки зрения инженерии является мост через Енисей в Красноярске. Его проект создал русский инженер Лавр Проскуряков — основатель московской школы мостостроения и кафедры мостов и тоннелей в Московском институте инженеров транспорта. На месте работу вел молодой московский инженер Евгений Кнорре, и вот именно он создал ряд очень остроумных решений для этого моста.
Мост необходимо было сдать к 1899 году, а начались работы в 1896 году. И надо принять во внимание, что Енисей — река очень бурная, с постоянными перепадами уровня воды, очень сложные грунтовые условия, постоянные бури, туман. Как провести строительство такого огромного моста, протяженностью около километра, в таких страшных условиях Кнорре не нашел ничего лучшего, чем строить мост только в зимнее время, когда на реке устанавливается лед. Но если посчитать общую протяженность зимних сезонов за эти четыре года, это не так уж и много. И поэтому Кнорре приходит очень остроумная идея, которая была реализована им впервые в мире: он строит мост методом надвижки. В чем он заключается В течение всего года, в том числе в летние месяцы, Кнорре строит на берегу огромные мостовые фермы длиной 150 метров и высотой 27 метров, как семиэтажный дом. А вот в зимнее время возводятся деревянные подмостки, по которым эти фермы просто накатываются на свои позиции. Больше всего это похоже на счеты: как перемещаются по счетам косточки, так и все мостовые фермы были надвинуты одна за другой на свои позиции.
Не менее остроумно Кнорре решил и строительство опор. Поскольку их нужно было строить в зимнее время, каким-то образом было необходимо достать до дна реки — закрытой льдом. Но все новое — это хорошо забытое старое. И на самом деле Кнорре применил технологию, которую искони использовали сибирские золотоискатели. В чем она заключается Это технология так называемого вымораживания шахт. Во льду делается прорубь, чуть не доходя до воды, оставляя тоненький слой льда в качестве ее дна. Поскольку тоненький слой льда не может оставаться тонким, он тут же промораживается, но в глубь реки, и становится снова толстым. В нем снова делается прорубь, но опять — чуть не доходя до воды. И так далее и так далее, и в конечном счете получается ледяная шахта, ледяные стенки которой уходят до самого дна реки и препятствуют проникновению воды внутрь шахты.
Теперь необходимо было поставить на дно реки так называемый кессон. Кессон — это старая технология, применяемая для строительства мостов начиная еще с XVIII века; собственно, слово французское, технология французская, слово caisson переводится как «ящик». По сути, это перевернутый ящик, который ставится на дно реки, в него закачивается сжатый воздух, этот воздух выталкивает из грунта воду, и уже сухой грунт можно вырабатывать и подавать на поверхность. Потихонечку кессон заглубляется в грунт, и в конечном счете он и становится фундаментом для мостовой опоры. Таким образом, сочетание вымораживания шахт и технологии кессонов позволило Кнорре даже в зимнее время продолжать строительство опор для моста.
Мост через Енисей в Красноярске длиной около километра и с огромными фермами с пролетами по 150 метров впечатлял.
Но все-таки такие мосты более уместно строить где-нибудь за городом или на окраине тогдашних городов, потому что в центре города огромные ферменные конструкции все-таки захламляют, а отнюдь не украшают панораму.
Задачу строительства железнодорожного моста в городских условиях блестяще решил в начале ХХ века в Москве уже упомянутый инженер Лавр Проскуряков. В то время Москва стала крупнейшим железнодорожным узлом и торговым центром России. Сюда сходились девять радиальных железных дорог, здесь было наибольшее количество предприятий. Поэтому возникла необходимость создать круговую дорогу, которая соединяла бы все эти радиальные и выполняла бы одновременно промышленные, торговые, транспортные и военные задачи, потому что начиналось это строительство накануне Русско-японской войны и дорога требовалась для быстрой переброски войск. Эта дорога изначально называлась Московская окружная железная дорога. На тот момент она была, пожалуй, крупнейшей городской железной дорогой в Европе. Общая протяженность — 54 километра, 72 моста, 30 путепроводов, из них четыре крупных моста через Москву-реку. Два из них — это мосты-близнецы Андреевский и Краснолужский. Когда-то они находились на въезде и на выезде в Хамовники.
Для двух мостов, которые были ближе всего к центру города, Лавр Проскуряков решил применить схему арочной фермы с ездой посередине. В таком случае мосты получались наиболее привычной для горожан арочной формы и при этом достаточно тонкими для того, чтобы не захламлять городские панорамы.
Что такое арочная ферма с ездой посередине Арка известна с древнейших времен. Это конструкция в виде бруса, изогнутого по дуге. Ее особенность в том, что в ней не возникает изгиба, как в балке, а возникает только сжатие, направленное по ее щекам. Но, избавляясь от изгиба, получается другая неблагоприятная нагрузка. Это так называемый горизонтальный распор. Если даже взять любую, скажем, линейку и согнуть ее в дугу, то, конечно, эта линейка стремится изогнуться обратно. Так же ведет себя любая арка. И вот, устанавливая посредине затяжку, которая и является пролетным строением, по которому едет поезд, можно отчасти решить задачу горизонтального распора: само дорожное полотно выполняет роль стяжки, компенсирует горизонтальный распор.
Строились эти мосты достаточно просто, все-таки пролет их не слишком велик — примерно 170 метров, а Москва-река в те времена, до строительства Канала имени Москвы, была достаточно мелкой и не очень широкой. Поэтому просто-напросто через все русло были построены деревянные леса нужного очертания, по которым выкладывались и скреплялись отдельные элементы прямо в проектном положении. Технология достаточно стандартная, старинная, но, в общем, не мудрствуя лукаво, так как условия позволяли, Проскуряков имел полное право ее применить.
Но, пожалуй, самая потрясающая операция, которая случилась с этими мостами, относится уже к концу ХХ столетия. Спустя 90 лет после своего строительства мосты в значительной степени обветшали и не могли пропускать современные, более тяжелые составы. Поэтому решено было построить на их месте новые, более современные мосты. Но что делать со старыми Можно было, конечно, сдать их в утиль, как поступили с тем же мостом через Енисей в Красноярске. Но, к счастью, тогда, в 1999 году, нашлась воля, чтобы сохранить эти очень красивые старинные ажурные конструкции. Их решено было перенести на новое место и превратить в пешеходные мосты. Нагрузка на пешеходные мосты гораздо меньше, поэтому «старички» могли продолжать служить москвичам.
Андреевский мост был перенесен первым — в 1999 году. Операция происходила следующим образом: под мост были заведены три баржи, которые сначала были слегка притоплены для того, чтобы их можно было завести под мост. Затем их стали дебалластировать, то есть откачивать из них воду. В соответствии с силой Архимеда они должны были всплыть и вытолкнуть мост. Идея была очень любопытная, но, к сожалению, она не сработала: слишком велик был горизонтальный распор, который притирал эти фермы к своим опорам. Поэтому пришлось немножко помочь домкратами, вытолкнуть эти фермы, и в конце концов они вместе с баржами поднялись. Затем к баржам приставили по два буксира, спереди и сзади каждой, и потащили на два километра вниз по течению на новое место. Передвижка заняла всего час и пятнадцать минут. Ну, конечно, в целом операция длилась гораздо дольше, потому что только 16 часов потребовалось на то, чтобы ювелирно ввести эту арку в новые, уже железобетонные, опоры. А в целом русло реки было закрыто на восемь дней, чтобы провести весь этот впечатляющий процесс. И сегодня этот мост называется Пушкинским, находится он между Пушкинской и Фрунзенской набережными — собственно, между парком Горького и Нескучным садом.
Еще более впечатляющая операция произведена была в следующем году с Краснолужским мостом, который находился на выезде из Хамовников — вдоль Бережковской набережной. Там русло реки сужалось ближе к Киевскому вокзалу, поэтому ферму повернули на 90 градусов, протащили вдоль русла, да еще и вверх по течению на два километра, потом вновь развернули на 90 градусов и поставили там, где она находится сегодня — между Киевским вокзалом и Плющихой.
Находки, сделанные русскими инженерами на рубеже XIXХХ веков, оказались настолько прорывными, что не теряют своей актуальности и используются при строительстве сегодняшних мостов. Хотя авангард сегодняшнего русского мостостроения скорее сместился в сторону мостов автомобильных. Но это уже совсем другая история.

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

ПОЧЕМУ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ ВСЁ РЕШАЮТ МОСТЫ Железнодорожные мосты это настоящая проверка на прочность. На огромных просторах нашей страны приходится создавать большие пролеты или строить опоры в

Источник

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *