Достоинствами деревянных мостов являются быстрота возведения в любое время года и невысокая строительная (первоначальная) стоимость, особенно для мостов небольших пролетов, значительно меньшая, чем для мостов из других материалов.

Указанные положительные качества деревянных мостов дают им существенное преимущество перед мостами из других материалов в многолесных районах, где дерево является местным материалом, а также в условиях, когда необходимо быстрое сооружение временной переправы, и т. п.

К недостаткам деревянных мостов следует отнести более высокую, чем в мостах из других материалов, стоимость содержания и ремонта, подверженность загниванию и сгораемость.

Стоимость ежегодного содержания и ремонта деревянных мостов составляет в среднем 2,5% от их первоначальной строительной стоимости, что в 2-3 раза превосходит стоимость содержания стальных и в 8-10 раз - каменных и железобетонных мостов.

Гниение является основным фактором, ограничивающим срок службы деревянных мостов. Для мостов из непропитанной древесины, не защищенной от непосредственного увлажнения, этот срок составляет 8-12 лет, причем у мостов из сырого леса он

иногда снижается до 5-6 лет; на дальнем севере.мосты, возводимые из лиственницы, служат значительно дольше.

Наряду с этим имеются (см. Введение) примеры большой долговечности крытых деревянных мостов (через реки Мету, Пскову, Пахру и др.). Своей долговечностью они обязаны применению распространенного в мостах прошлого времени конструктивного приема защиты от гниения путем устройства крыши и боковой обшивки, предохраняющих мосты от непосредственного увлажнения атмосферными осадками. Некоторое увеличение веса и стоимости пролетнего строения в связи с устройством крыши и боковой обшивки, составляющее примерно 10-12% (для ферм среднего пролета с ездой понизу), окупается увеличением надежности и срока службы моста.

В автодорожных мостах с ездой поверху роль крыши может выполнять водонепроницаемая проезжая часть с тротуарами на консолях, защищающими наружные фермы от косого дождя. При. большой высоте пролетного строения и малом вылете консолей необходимо, кроме того, устройство боковой обшивки.

Применяя в таких мостах для защиты от конденсационного увлажнения антисептические обмазки, которыми при сборке конструкции покрываются все сплачиваемые поверхности элементов, узловые сопряжения и пр., можно радикально защитить конструкцию моста от гниения и обеспечить любой (по условиям экономическим и морального износа) срок службы моста, доведя его в случае надобности до 40-60 лет. Аналогичные методы защиты от гниения могут быть применены без нарушения архитектурных требований и в мостах комбинированной системы с ездой понизу или посредине.

В тех случаях, когда описанные конструктивные методы защиты оказываются нецелесообразными из условия экономии материала или по соображениям конструктивно-производственного порядка, например в сквозных балочных фермах с ездой понизу и верхними решетчатыми связями, следует применять химические меры борьбы с гниением путем глубокой пропитки маслянистыми антисептиками всех деревянных элементов пролетного строения, что (по опыту мостостроения в США) обеспечивает срок службы в течение 30-35 лет, даже в неблагоприятных условиях.

Пожарная опасность в автодорожных мостах при езде по верху и несгораемом покрытии проезжей части незначительна. В железнодорожных мостах при паровозной тяге эта опасность больше; однако и здесь устройство проезжей части с балластным корытом и применение защитных мер против возгорания древесины почти исключают пожарную опасность деревянных мостов, сконструированных"из массивных брусьев.

Пролеты современных балочных железнодорожных и автодорожных деревянных мостов, как правило, ограничиваются 40-60 м.

Деревянные конструкции находят широкое применение при строительстве эстакад на подходах к мостам, на промышленных предприятиях (для транспортирования песка, известняка, руды, угля и др.), в виде пешеходных мостиков и т. п.

Эстакады, имеющие кровлю и стены, называются галереями; в случае необходимости они устраиваются утепленными. Эстакады и галереи бывают горизонтальные и наклонные; по своему конструктивному решению они аналогичны мостам.

Мосты - неотъемлемый атрибут почти каждой реки, они помогают преодолевать препятствия, благодаря им расстояния становятся меньше, и добираться из пункта "А" в пункт "Б" оказывается комфортнее и быстрее. С появлением новых материалов и технологий сложные конструкции переправ становятся реальностью.

Что такое мост

Мосты - это продолжение дороги через препятствие. Чаще всего они прокладываются через водную преграду, но также могут соединять края оврага или канала. В связи с развитием транспортной инфраструктуры, в мегаполисах строятся мосты для передвижения над дорогами, образуя крупные развязки. Основными деталями их конструкции являются пролеты и опоры.

Классификация конструкций мостов

Виды мостов можно квалифицировать по нескольким критериям:

• по основному назначению использования;
• конструктивному решению;
• строительным материалам;
• в зависимости от длины;
• по сроку эксплуатации;
• в зависимости от принципа работы.

С тех пор как человек перекинул дерево с одного берега реки, чтобы добраться на другой, прошло немало времени и приложено много усилий в строительстве инженерных сооружений. В результате появились разные виды конструкций мостов. Рассмотрим их подробнее.

Балочные

Материалами для их строительства являются сталь, ее сплавы, железобетон, а первым материалом было дерево. Основными элементами несущих конструкций у этого типа являются балки, фермы, которые передают нагрузку на опоры основания моста.

Балки и фермы составляют часть отдельной конструкции, носящей название "пролет". Пролеты бывают разрезными, консольными и неразрезными, в зависимости от схемы соединения с опорами. Первые из них имеют по две опоры с каждого края, неразрезные могут иметь большее количество опор, в зависимости от необходимости, а у консольного моста пролеты выходят за опорные точки, где соединяются с последующими пролетами.

Арочные

Для их изготовления используются сталь, чугун, железобетонное литье или блоки. Первыми же материалами для строительства этого типа мостов были камни, булыжники или составленные из них монолитные блоки.

Основой конструкции является арка (свод). Соединение нескольких арок автомобильным или железнодорожным полотном является арочным мостом. Полотно дороги может иметь два расположения: над конструкцией или под ней.

Одной из разновидностей является гибрид - арочно-консольный мост, где две полуарки соединяются в верхней части и напоминают букву «Т». Арочная конструкция может состоять из одного пролета, и тогда основная нагрузка приходится на крайние опоры. Если мост состоит из нескольких соединенных конструкций, тогда нагрузка распределяется на все промежуточные и крайние опоры.

Подвесные мосты

Основные материалы для строительства в этом случае - сталь, железобетон. Конструкции возводят в местах, где невозможно установить промежуточные опоры. Несущим элементом являются пилоны, соединенные тросами. Чтобы удержать мост в стабильном состоянии, пилоны монтируют на противоположных берегах, между ними протягивают тросовое соединение до земли, где оно надежно закрепляется. К протянутым горизонтальным тросам крепят вертикальные, также присоединяя цепи которые будут поддерживать полотно моста. Жесткость полотну придают балки и фермы.

Вантовые мосты

Строительные материалы - сталь, железобетон. Как и у подвесных аналогов, их конструкция предполагает пилоны и тросы. Различие состоит в том, что вантовое соединение является единственным, которое связывает конструкцию всего моста, т.е тросы крепятся не к горизонтально натянутым носителям, а непосредственно к конечным опорам, отчего конструкция приобретает большую жесткость.

Понтонные

«Плавучие» переправы не имеют жесткого каркаса и связи с берегом. Их конструкция собирается из отдельных секций с подвижным соединением. Разновидностью этого вида мостов являются наплывные переправы. Чаще всего они являются временными сооружениями, которые используют до момента установления льда на водных преградах. Они опасны в период сильного волнения на воде, затрудняют судоходство, а передвижение по ним имеет ограничения для многотонных грузовых машин.

Металлические мосты

Большая часть современных мостов предполагает использование металла в несущих частях конструкций. Довольно долгое время металлический мост считался самым прочным видом сооружения. На сегодняшний день этот материал является важной, но не единственной составляющей мостовых соединений.

Виды металлических мостов:

• Арочные конструкции.
• Виадуки с пролетами.
• Висячие, вантовые.
• Эстакады с опорами из железобетона, где пролеты смонтированы из металлических соединений.

Конструкции из металла обладают преимуществами, состоящими в простоте сбора, поэтому почти все виды железнодорожный мостов возводятся из этого материала. Металлические части изготавливаются промышленным способом на заводе, при этом размер может регулироваться. В зависимости от грузоподъемности механизмов, с помощью которых будет производиться монтаж, формируются заводские заготовки будущего цельного соединения.

Сварить конструкцию из частей можно непосредственно на месте окончательного монтажа. И если раньше приходилось проводить соединение множества частей одного пролета, то сейчас кран с грузоподъемностью 3600 т, вполне может перенести и водрузить на опоры цельнометаллический пролет.

Преимущества металлоконструкций

В качестве материала для строительства мостов редко используется железо из-за его плохой устойчивости к коррозии. Востребованным материалом стала высокопрочная сталь и ее соединения. Ее прекрасные эксплуатационные качества можно оценить на таких проектах, как вантовые виды мостов, с огромными пролетами. Примером может служить Московский мост через Днепр в Киеве или Обуховский мост в Санкт-Петербурге.

Питерские легенды

В Петербурге в обилии представлены различные виды мостов, есть и старинные, ставшие символами ушедшей эпохи, но их назначение не изменилось, хотя и обросло флером историй и романтики. Так, Поцелуев мост через притягивает туристов своим названием, но произошло оно от фамилии купца Поцелуева, чей питейный дом «Поцелуй» располагался рядом с переправой, и к романтическим порывам, название не имеет отношения.

Интересными легендами оброс Литейный мост, причем драматургический сюжет возник сразу при его закладке. Считается, что одним из закладных камней опор стал жертвенный камень Атакан. Теперь он нагоняет тоску на прохожих и провоцирует самоубийства. Чтобы задобрить "кровавый" валун, некоторые горожане бросают с моста в Неву монетки и льют красное вино. Также многие утверждают, что на Литейном можно встретить призрак Ленина.

Пять самых длинных мостов России

Пока не построен мост через Керченский пролив, пятерка масштабных переправ выглядит так:

• во Владивостоке. Длина сооружения составляет 3100 м, открытие состоялось в 2012 г. Впервые о его необходимости задумались в 1939 г., но осуществили на современном этапе.
• Мост в Хабаровске. Его длина составляет 3891 м. Он имеет два яруса. По нижнему открыто железнодорожное движение, а по верхнему - автомобильное. Его изображение украшает пятитысячную купюру.
• Мост на реке Юрибей. Он расположен за Полярным кругом в Ямало-Ненецком автономном округе. Длина конструкции - 2893 м.
• Мост через Амурский залив имеет протяженность 5331 м. Был открыт в 2012 г. Он интересен системой освещения, помогающей экономить до 50% электроэнергии.
• через Волгу в Ульяновске. Его длина - 5825 м. Строительство велось на протяжении 23 лет.

Наибольшее распространение в автодорожных мостах получила балочная система . Благодаря меньшей величине временных нагрузок прогонами можно легко перекрыть пролеты до 6 м, а при увеличении их количества и легких нагрузках - до 10 м. Вследствие малых тормозных сил при высоте насыпи до 3 м. устои не предусматривают. При большей высоте насыпи уменьшают величины крайних пролетов (рис. 3.14, а) и введением системы связей из двух крайних опор образуют устой.

В поперечном сечении конструкции автодорожных и железнодорожных мостов принципиально отличаются. Характер поперечной конструкции моста под железную дорогу зависит от расположения рельсов, а в автодорожном мосту необходимо обеспечить равнопрочность в пределах всей ширины проезжей части, что определяет соответствующее расположение свай и прогонов (рис. 3.14, б). Расстояние между сваями зависит от величины нагрузки, расположения прогонов и типа проезжей части.

Наибольшее распространение получила конструкция проезжей части с поперечинами, уложенными на прогоны, и двойным дощатым настилом (рис. 3. 14, в). Верхний настил непосредственно воспринимает нагрузку и распределяет ее на доски нижнего настила. Верхний настил подвержен интенсивному износу, поэтому в расчете не учитывается.

Сечение досок нижнего настила, зависящее от расстояния между осями поперечин, определяют расчетом. Сечение поперечин зависит от расстояния между осями прогонов.

Расстояние между осями свай и прогонов в поперечном сечении составляет 1,4-1,8 м. При наличии стыка поперечин средние сваи сближают. Прогоны, как правило, двухъярусные, а при пролетах более 6м, даже трехъярусные. Стыка прогонов нижнего яруса осуществляют на подбалках. Многоярусная конструкция прогонов требует применения подтесок, врубок, длинных болтов, отверстия для которых нужно сверлить на месте, что создает условия для загнивания древесины.

Рис. 3.14 - Балочный мост под автомобильную дорогу: 1 - верхний настил; 2 - нижний настил; 3 - поперечины; 4 - прогоны

Для устранения этих недостатков прогоны укладывают в один ярус, располагая их на равных расстояниях по всей ширине проезжей части. Стыки прогонов устраивают внахлестку на насадке (рис. 3.15, а), работающей на изгиб.

Целесообразно сохранять естественную коничность бревен, из которых обычно устраивают прогоны. Это позволяет несколько уменьшить расход леса, так как при учете сбега величиной 1% расчетный диаметр в зоне наибольших изгибающих моментов несколько возрастает, наружные слои древесины лучше сопротивляются неблагоприятным атмосферным влияниям, сокращается объем работ по обработке элементов.

Рис. 3.15 - Балочный мост с одноярусными прогонами

Верх бревен подтесывают по всей длине для образования площадки, на которую опирают поперечины. Концы бревен в местах опирания на насадку стесывают на разную высоту, поэтому низ бревен имеет наклонное очертание (рис. 3.15, б). Смежные бревна прогонов укладывают комлями в разные стороны.

Дощатый настил мало пригоден для современных условий движения, так как в сырую погоду становится скользким, что может привести к авариям при торможении автомобилей. Кроме того, настил быстро и неравномерно изнашивается.

По условиям эксплуатации желательно, чтобы дорожное покрытие было одинаковым на мосту и подходах. Этому требованию удовлетворяет конструкция в виде сплошного настила из досок, поставленных на ребро и сшитых гвоздями - так называемая деревоплита (рис. 3.16), на которую укладывают слой асфальтобетона. Доски имеют толщину 4 см. и разную высоту (11-15 см) с тем, чтобы поверхность была гребенчатой с углублениями 2-3 см. для лучшего сцепления асфальтобетона с плитой.

Рис. 3.16 - Деревоплита

Деревоплита, опирающаяся непосредственно на прогоны, обладает большой несущей способностью, а надобность в поперечинах при этом отпадает. Поперечный уклон проезжей части достигается изменением толщины слоя асфальтобетона. Недостатком деревоплиты является невозможность осмотра и опасность загнивания. Все доски ее должны быть антисептированными.

Конструкция из пиломатериалов наиболее удобна для предварительной заводской обработки, пропитки элементов антисептиком и быстрого монтажа (рис. 3.17).

Рис. 3.17 - Автодорожный мост из пиломатериалов

При этом подтеску и подгонку элементов можно полностью исключить, а срок службы моста существенно увеличивается. Однако пиломатериал значительно дороже круглого леса, поэтому стоимость мостов возрастает настолько, что иногда целесообразнее становится применение железобетона. Кроме того, пиломатериал больше подвержен опасности появления трещин и загнивания, что требует применения высококачественной древесины и глубокой пропитки. На длительную эксплуатацию рассчитано пролетное строение длиной 6 м. в виде деревоплиты высотой 40 см, опирающейся на насадки и не имеющей ни прогонов, ни поперечин (рис. 3.18).

Рис. 3.18 - Пролетное строение из деревоплиты: 1 - колесоотбойный брус; 2 - покрытие проезжей части; 3 - асфальтобетон; 4 - битуминизированный песок 8см; 5 - сухарики 5×10, l = 40 по концам щита; 6 - отверстия; 7 - болт М20, l = 800 для строповки

Плита состоит из блоков шириной 1 м, количество которых зависит от ширины моста. Каждый блок представляет собой щит из досок сечением 5×20 см, поставленных на ребро и скрепленных гвоздями, причем вертикальные ряды из одной и двух досок чередуются. Стыки между щитами устраивают при помощи деревянных или бетонных шпонок (рис. 3.19). Для щитов применяют доски влажностью не более 15%, пропитанные маслянистыми антисептиками.

Рис. 3.19 - Стыки деревоплиты: a - с деревянной шпонкой; б - с бетонной шпонкой

Пустоты в гребенке плиты заполняют на высоту 8 см. битуминизированным песком, затем укладывают слой асфальта толщиной 6 см, которому придают двусторонний поперечный уклон 2%. Проезжую часть ограждают колесоотбойными брусьями, верх которых окаймляют со стороны проезжей части металлическим уголком. Тротуарные щиты состоят из одного ряда досок сечением 5×20 см. Поперек этих щитов укладывают бруски (кобылки) сечением 15×25 см, к которым прибивают тротуарные доски.

Необходимо отметить нерациональное использование материала деревоплиты, большая часть которого сосредоточена вблизи нейтральной оси. Однако избежать этого в данной конструкции невозможно. Плиты укладывают непосредственно на насадку, причем в месте опирания просветы между досками заполняют короткими брусками (сухариками). Опоры под такие пролетные строения должны быть двухрядными, чтобы обеспечить достаточно надежное опирание плиты на насадку (по несущей способности при пролетах длиной 6 м. достаточно одного ряда свай).

Общая стоимость 1 пог. м. моста выше, чем при применении обычных прогонов из круглого леса. Преимуществами конструкции является отсутствие врубок, создание условий для заводского изготовления элементов, упрощение монтажа и увеличение срока службы сооружения.

Опоры высотой до 3 м. предусматривают свайными. При большей высоте применяют рамно-свайные опоры, устанавливая на свайный ростверк рамы заводского изготовления из антисептированных брусьев с соединениями на болтах и хомутах. Рамы с ростверком соединяют также болтами и хомутами без применения скоб и ершей. Защиту от гниения элементов опор, находящихся в области переменного уровня воды, обеспечивают устройством бандажей из двух слоев битантита на битумной мастике.

В данном материале мы опишем основные варианты деревянного мостостроения и приведём наиболее известные примеры тех или иных конструкций. Речь идёт о принятой в Европе Тирольской классификации деревянных мостов, которая, к сожалению, мало используется в нашей стране.

Деревянный мост, имеющий самонесущую проездную поверхность

В данной категории мостов основные деревянные балки размещаются под настилом, что обеспечивает их защиту от осадков и прямого воздействия солнечных лучей. Для наибольшей защиты верхнее покрытие укладывается под уклоном, гидроизоляцию обеспечивает защитная мембрана или стальное листовое покрытие. Также используется асфальт или деревянный настил. Длина пролета составляет, как правило, до 25 м., ограждение находится выше мостовой конструкции.

Пример: мост возле г. Лютерн (Швейцария). Возведён в 2010 году вместо железобетонной конструкции 1933 года. Основные конструкции выполнены из клееного деревянного бруса GL24, GL28+LVL, выбранного по экономическим соображениям. Общая нагрузка моста - 40 тонн. Вертикальную нагрузку воспринимают BSH-балки из клееной древесины в продольной оси.

В поперечном направлении нагрузку воспринимают стальные балки размещенные в двух осях. Верхняя часть деревянная, по бокам закрыта бетонным покрытием с установленными перилами ограждения. В поперечном сечении опорная часть строения представляет собой 6 склеенных в блоки панелей и 5 слоев широкоформатных панелей LVL Kerto, приклеенных к неподвижному носителю BSH. Панели воспринимают продольные и поперечные нагрузки.

Деревянный мост коробчато-балочной конструкции

В данном варианте несущая часть представляет собой полый короб, составленный из клееных балок, что обеспечивает экономичность строительства и технические преимущества - блок балок поступает на место строительства в собранном виде, а в пустоте короба можно разместить различные коммуникации. В качестве настила можно использовать литой асфальт или стальной просечно-вытяжной лист. Поручни крепятся к основной опоре и обшиваются палубной доской. Длина пролета коробчато-балочного деревянного моста может достигать 35 метров.

Пример: мосты-близнецы в г. Снек (Нидерланды), возведённые в 2008-2010 годы. Идею конструкции мостов архитектор Ханс Ахтербош почерпнул из местного рыболовецкого промысла, а именно с изображения перевёрнутой вверх рыбацкой лодки. Основным материалом мостов-близнецов являются деревянные балки, изготовленные из ацетилированной аккойя - продукта современных высоких технологий. Этот материал выбран из-за его высоких показателей долговечности - не менее 80 лет службы, именно столько, сколько требуется для эксплуатации моста по законам Нидерландов. Для сравнения - стальной мост прослужит 55 лет, мост из дерева азобе - 45 лет. Мосты-близнецы имеют по две полосы автомобильного движения и по одной пешеходной дорожке.

Деревянный мост вогнутой конструкции

В данном варианте несущие части конструкции деревянного моста расположены на уровне перил. Для защиты от атмосферных воздействий верхняя часть основной несущей конструкции покрывается оцинкованным листом. В поперечине вогнутая конструкция моста крепится к расположенному внизу стальному каркасу с шагом между рамами 2500 мм. Верхняя часть моста может быть открытой или защищенной асфальтом. Перила крепятся к поперечной раме. Длина пролета вогнутого деревянного моста может достигать 35 метров.

Пример: мост Моисея (Нидерланды). Был построен в 2011 году при реконструкции форта 17-го столетия Де Роовер, расположенный на Брабантской линии фортификаций. Задачей архитектора из бюро RO&AD было обеспечить проход туристов через «невидимый» мост, т. е. незаметный с дальнего обзора и не нарушающий архитектурный ансамбль исторического форта. Идею моста почерпнули из эпизода Библии, когда Моисей заставил расступиться воды Красного моря. Для этого по обеим сторонам сооружения были созданы дополнительные валы для отвода лишней влаги способной затопить мост. В качестве материала были выбраны деревянные балки, изготовленные из ацетилированной аккойя и красного ангелима, что гарантирует эксплуатацию сооружения в воде в течении не менее чем 50 лет. Мост Моисея стал лучшим сооружением 2011 года, по мнению Союза голландских архитекторов.

Деревянный висячий мост

Несущая конструкция висячего моста представляет собой две балки, каждая из которых по отдельности состоит из 2-х горизонтальных и диагональных деревянных ферм их клееного бруса с нижней затяжкой. Так как опорная конструкция располагается на уровне перил и ниже, то палуба моста опирается на нижние хорды. Для дополнительного укрепления используется U-образная металлическая рама. В местах опирания древесину защищает оцинкованное стальное покрытие. Материалом настила может быть доска или асфальт. Установка перил осуществляется с упором на боковых фермах, ниже уровня верхней поверхности. Длина пролета может достигать 30 м.

Пример: мост в Нахабино (Россия). Построен в 2001 году, представляет собой висячий деревянный пешеходный мост длиной 29 м. с жесткими нитями. Конструкция моста традиционна для строений со стальными вантами за единственным отличием - все конструктивные части моста изготовлены из клееной древесины. Мост в Нахабино имеет три пролета длиной в 4, 20 и 4 метра, ширина для пешеходов составляет 3,5 метра. Крайние пролеты имеют прямолинейные деревянные оттяжки, средний устроен на стальных подвесках и подвешен к растянуто-изгибаемым жестким нитям. Стрела подъема гнутых клееных конструкций составляет порядка 4 м а радиус изгиба 15 м. Это дало возможность производить и транспортировать отдельные элементы целиком, без соединений по длине. Цельными являются и балки жесткости пролетного строения.

Деревянный арочный мост

Здесь основную нагрузку берут на себя арки или своды, которые изготовлены из деревянных ламелей, связанных между собой. Такие мосты устанавливаются на местностях со значительным уклоном рельефа. Так как опорная часть деревянного моста находится выше уровня перил, то перекрытие устанавливается на нижних затяжках. Жесткость конструкции придаёт вогнутый металлический каркас. Защиту дерева обеспечивают титановые листы металла. Перекрытие может быть деревянным и закрытым слоем асфальта. Длина пролета может достигать 50 метров.

Пример: пешеходный мост Леонардо (Норвегия). Возведён в 2001 году на автостраде между Осло и Стокгольмом. Прообразом этого моста стал проект Леонардо да Винчи 1502 года предусматривающей строительство каменного моста через бухту Золотой Род длиной 360 метров. Спустя пол тысячелетия эту идею реанимировал норвежский художник Вебьорн Санд, ставший инициатором строительства моста Леонардо. Для строительства использовалась уникальная методика «слоистого дерева», созданного из норвежской сосны склеенной определенным образом. В конструкцию входит три несущих арки, более широких в основании и сужающихся в месте соединения с полотном перехода. Арки поддерживают друг друга и являются опорой для 4-й арки - пешеходного полотна. Основные элементы строения были изготовлены в производственном цеху. Для сборки на месте понадобилось всего несколько дней.

Деревянный кабельно-вантовый мост

В кабельно-вантовом мосте главным несущим элементом является вантовая ферма, изготовленная из стальных канатов. Ванты крепятся к пилонам, которые устанавливаются непосредственно на опоры. Мостовое полотно находится на балке жесткости прикрепленной к вантам. Данная конструкция позволяет создать мост с длиной пролета до 70 метров.

Пример: пешеходный мост в Анкалии (Грузия). Самый длинный деревянный мост в Европе построенный в 2012 году. Масштабное строение длиной в 505 метров первоначально планировалось в качестве стального вантового. Однако из экономических соображений выбор пал на клееную древесину.

Вантовая ферма моста представляет собой триангулированную конструкцию в виде пространственного каркаса из 2 рядов диагональных балок размещенных под углом в 45° к горизонтальной панельной конструкции. Последняя состоит из клееных ригелей и панели LVL. Боковые части вантовой фермы закрыты прозрачным поликарбонатом для придания видимости и архитектурной выразительности конструкции.

Деревянный мост-ферма

В данном варианте конструкции деревянного моста клееная древесина используется для изготовления верхних и нижних затяжек, а также вертикальных связей, горизонтальные изготавливаются из стального проката. Для соединения отдельных частей моста используется болтовой крепёж и перфорированные пластины. Защиту дерева от осадков обеспечивает кровельная конструкция, покрытая деревянной черепицей, плиткой или другими кровельными листовыми материалами. Настил может быть открытым или асфальтным. Длина пролета может достигать 70 метров.

Пример: мост через р. Вихантасалми (Финляндия). Построен в 1999 году на месте стального моста и является одним из наиболее широких автодорожных мостов в мире. Конструктивно состоит из одностоечной фермы со стальными соединениями. Проезжая часть моста выполнена из составных бетонных, деревянных и стальных конструкций. Мост состоит из пяти пролетов. Длина крайних - по 21 метру каждый, трех центральных - по 42 метра. Общая длина моста - 182 метра. Ширина проезжей части моста составляет 11 метров, пешеходной и велосипедной зон - 3 м. Наибольшее расстояние от поверхности озера до самой высокой точки - 31 метр.

Деревянный жесткий рама-мост

Жесткая несущая плита моста представляет собой единый клееный блок или отдельные балки из клееного бруса с дополнительной опорой на промежуточные наклонные элементы в нижней части конструкции. Форма рам может быть П или Т-образной, иметь в своей конструкции две наклонные стойки и контрольные свесы. Главным преимуществом жесткого рама-моста является меньшее поперечное сечение и равномерность в распределении действующих на мост статических нагрузок. Настил защищается асфальтом или стальным листом. Длина пролета может достигать 40 метров.

Деревянный преднапряженный мост

Появление преднапряженной конструкции в деревянном мостостроении многими специалистами было воспринято как революция в отрасли. Сутью нововведения стала канадская разработка в середине 70-х годов 20-го столетия методики механического поперечного соединения обычного или клееного бруса. Для создания напряжения используются металлические стержни, создающие костяк системы поддержки. Несущая часть моста состоит из отдельных балок или блоков клееных ламелей, что обеспечивает сразу два преимущества:

• возможность создания палуб различной конструкции - блочной, коробчатой, Т-образной;
• возможность использования различных статических схем, от простых однопролетных до многокилометровых и многопролетных конструкций.

В качестве настила используется асфальт, стальной лист или композитные материалы с высокой стойкостью к износу. Длина пролета моста может достигать 70 метров.

Особенности российского деревянного мостостроения

К сожалению, в нашей стране действуют нормативы, разработанные ещё в 50-е годы прошлого столетия. Один из ярких примеров - требование выполнять ограждение из металла, хотя давно доказана большая безопасность деревянных ограждающих конструкций, используемых даже на гоночных трассах. Зарубежные нормативы более жесткие, учитывают, к примеру, волновой фактор, возникающий при движении автомобиля.

Российские нормы деревянного мостостроения регламентирует СНиП 2.05.03-84, а их строительство - СНиП 3.06.04-91 и 3.03.01-84. Согласно этим нормам (2.05.03-84) изгибаемые элементы пролетов деревянных мостов должны быть изготовлены из дерева 1 сорта, остальные - из дерева 2 сорта. Влажность бревен должна составлять не более 25%, остальных материалов - до 20%. Что касается минимальных размеров то они таковы:

• бревно в тонкой части - 18 см;
• сечение бруса - 16 см;
• толщина доски - 40 мм;
• наименьший диаметр сваи - 22 см;
• диаметр гвоздя - 4 мм.

В целом же, российское деревянное мостостроение укрепляет свои позиции, ежегодно пополняя свой список новыми интересными решениями.

По материалам журнала ЛесПромИнформ.

Дерево применяют как строительный материал для мостов благодаря его широкому распространению, малому объемному весу и простоте обработки. Из лесных пород чаще всего используют сосну, отличающуюся прямыми и ровными стволами, небольшой сучковатостью, смолистой и упругой древесиной. Реже находят применение ель, лиственница, кедр, пихта, а для отдельных элементов дуб.

Наряду с достоинствами древесина имеет и существенный недостаток - подверженность гниению, в результате чего деревянные мосты быстро выходят из строя. Срок службы деревянного моста из обычного леса с соединениями на врубках определяется в 8-10 лет, если не принимают специальных мер против загнивания. Части моста, расположенные в условиях переменной влажности, подгнивают через 5-7 лет.

Недостатком древесины как строительного материала является также зависимость сопротивления дерева усилиям от их направления относительно волокон. Это затрудняет устройство сопряжений элементов и часто лишает конструктора возможности использовать материал по наибольшей прочности. Так, по прочности на сжатие сечение стойки или подкоса может быть принято сравнительно небольшим, однако при опирании на лежень или подушку, которые сжимаются поперек волокон, рабочее сечение этих элементов приходится увеличивать.

Характерной особенностью древесины является неоднородность. Прочностные характеристики древесины существенно зависят от того, из какой части поперечного сечения и на какой высоте ствола взят образец. На качество древесины влияют также пороки дерева: сучковатость, косослойность и т. д.

К недостаткам древесины относится сокращение размеров при усушке, которое достигает 5% по направлению поперек волокон. Усушка и слабое сопротивление дерева смятию поперек волокон приводят к обмятию врубок и расстройству соединений. Несовершенство соединений в мостах на врубках требуют тщательного наблюдения при эксплуатации и соответствующих расходов на содержание и ремонт. Деревянные мосты опасны в пожарном отношении.

Гниение древесины является не естественным процессом старения материала, а болезнью, вызываемой дереворазрушающими грибками. В условиях, исключающих жизнедеятельность грибков, древесина может сохраняться более тысячи лет. Дерево, находящееся в воде без доступа воздуха, сохраняет все свои качества длительное время. Известны примеры успешной эксплуатации деревянных мостов в течение нескольких десятилетий и в то же время имеются случаи выхода сооружений из строя через 2-3 года после постройки.

Жизнедеятельность грибков и интенсивность гниения древесины связаны с условиями влажности и температуры. Грибки развиваются только при влажности древесины от 25 до 60%, а при влажности ниже 20% (воздушно-сухая древесина) и более 60% гниение не происходит. Древесина гниет лишь при температуре от +3° до +44° С, причем наиболее интенсивно от +18° до +30° С. При длительном воздействии температуры выше 53° грибки погибают. На морозе жизнедеятельность их затихает и возобновляется с наступлением теплого времени.

Гниению больше всего подвержены сооружения, возводимые из сырого леса. При высыхании в нем образуются трещины, в которые проникает вода, увлажняющая внутренние слои древесины. Гниение развивается в плохо проветриваемых щелях, неплотных сопряжениях и других местах, в которые попадает влага.

Поиски путей увеличения срока службы деревянных мостов ведут с использованием конструктивных мер и химических средств защиты древесины. Конструктивный путь - переход к безврубочным конструкциям и механическая защита ответственных элементов моста от атмосферных воздействий навесами, козырьками, щитками и т. п. Химический способ заключается в антисептировании древесины веществами, убивающими грибки.

Антисептирование позволяет увеличить срок службы деревянных мостов в 2-3 раза, однако применение его встречает известные трудности. Наиболее устойчивы маслянистые антисептики, но они дороги и плохо проникают в древесину. Глубокая пропитка древесины в автоклавах под давлением, применяемая на заводах, неудобна для длинных элементов мостов.

При строительстве мостов лучше использовать способ пропитки в горячих и холодных ваннах. Деревянные элементы погружают на 3-5 ч. в ванну с горячим антисептиком (80-95°С), затем на 1-2 ч. в ванну с холодным антисептиком (40-50° С). В горячей ванне из древесины удаляется воздух, а в холодной - поры ее заполняет антисептик. Для облегчения пропитки полезно предварительное накалывание элементов. Пропитывать следует готовые элементы, так как при последующей обработке их (подтеске, устройстве отверстий и т. п.) может быть снят антисептированный слой, имеющий обычно толщину 2-3 см.

Наиболее простым и удобным является антисептирование готового сооружения с применением диффузионного способа - нанесение обмазки, содержащей сильный водорастворимый антисептик. При увлажнении антисептик, находящийся на поверхности элементов, растворяется и постепенно проникает в древесину путем диффузии. Серьезные трудности связаны с сохранением обмазок на поверхности элементов и защитой их от атмосферных воздействий. Диффузионный способ несколько увеличивает срок службы деревянных мостов, однако по показателям стойкости уступает пропитке маслянистыми антисептиками.

Применением антисептированного леса и безврубочных конструкций можно увеличить срок службы деревянных мостов до 15-20 лет и более. Еще долговечнее сооружения из так называемой облагороженной древесины в виде специальной высокопрочной фанеры - деревопластиков.

Деревопластики выпускают листами шириной до 150 см. и длиной до 560 см. при толщине 2-60 мм. Листы изготовляют из березового шпона-стружки толщиной 0,5 мм, получаемой из бревен на станках. Шпон пропитывают синтетической фенолформальдегидной смолой различных марок и прессуют под давлением 150-500 кгс/см 2 при температуре 150° С.

Деревопластики обладают высокой прочностью и биостойкостью, но очень дороги. Одной из разновидностей их является бакелизированная фанера, которая наиболее проста в изготовлении и значительно дешевле. Такую фанеру изготовляют из березового шпона без пропитки с поверхностным смазыванием и склеиванием под давлением 40 кгс/см 2 .

Объемный вес бакелизированной фанеры 1000 кгс/м 3 , предел прочности на растяжение и изгиб 900-1500 кгс/см 2 , на сжатие 700-1000 кгс/см 2 , на скалывание по клеевому шву до 130 кгс/см 2 .

Из бакелизированной фанеры можно изготовлять клееные балки двутаврового или коробчатого сечения. Подобные конструкции очень легки, допускают перевозку крупными блоками и отличаются простотой монтажа.

В современной отечественной практике деревянные мосты строят сравнительно редко. Их применяют как временные сооружения, срок службы которых не превосходит срока службы обычной древесины на автомобильных дорогах низких категорий, где использование дерева значительно упрощает строительство и снижает стоимость, и в незначительном количестве на железных дорогах местного назначения в лесных районах.

Основной причиной ограниченного строительства деревянных мостов является малая долговечность и необходимость частого ремонта. Однако срок службы деревянного моста с антисептированными безврубочными конструкциями заводского изготовления может быть доведен до 30 лет, а при применении клееных и клеефанерных конструкций до 40 лет и более.

Для изготовления таких конструкций необходимы специальные заводы, что связано с определенными затратами и увеличивает стоимость деревянных мостов. Однако строительство деревянных мостов из долговечных индустриальных конструкций, особенно на автомобильных дорогах при небольших пролетах мостов является целесообразным, так как позволяет сэкономить значительное количество металла и цемента и сократить сроки строительства.