Существует много различных типов мостов, и у каждого есть свои преимущества и недостатки.
Если вы инженер-подрядчик или инженер-строитель, намеревающийся работать над проектами мостов, вот краткое изложение основных принципов, лежащих в основе каждого типа. Краткое ознакомление с ними может помочь вам быть хорошо информированным при обсуждении проектов мостов со своими коллегами и клиентами.
На случай, если вам интересно, нет однозначного ответа на вопрос «Какой тип моста является лучшим?» Это связано с тем, что необходимо учитывать множество факторов, таких как местоположение, требуемый пролет, вес и объем трафика, ресурсы и доступный бюджет. Кстати, воспользоваться услугами строительной компании мостов и тоннелей вы можете здесь — sсmit.
Ниже мы перечислили 7 основных типов мостов.
Семь типов мостов
Арочные мосты
Арочные типы мостов используют одну или несколько арок в качестве основного конструктивного компонента, при этом арки расположены под настилом. Этому методу много тысяч лет, и наиболее часто используемыми материалами являются камень и кирпич. Однако в наше время вы увидите арочные мосты, построенные из бетона.
Какой бы материал ни использовался, принцип остается тем же: в арочном мосту используется сжатие – понижающее давление от палубы распространяется в боковом направлении к замковому камню и к несущим конструкциям на каждом конце моста (устои).
Преимущества арочных мостов
- Высокий уровень прочности и сопротивления (многие римские мосты все еще существуют).
- Хорошо адаптируется к местным условиям окружающей среды.
- Больший пролет по сравнению с балочными мостами (хотя и меньший, чем у консольных и подвесных типов).
- Могут быть построены из самых разных материалов; камень, кирпич, бетон, железо и сталь.
Недостатки арочных мостов
- Для создания большого пролета требуется больше арок.
- Строительство и обслуживание требуют много времени.
- Для успешного завершения пролета требуется прочная боковая опора.
- Для строительства требуется значительный опыт.
Балочные мосты
Балочные мосты являются самым простым типом мостов. В самом простом виде все, что нужно, это поперечная балка, достаточно длинная, чтобы перекрыть пролет, и опора из упоров под каждым концом. Для достижения более длинного непрерывного пролета (например, более 250 футов (80 м)) необходимо добавить опоры для обеспечения дополнительной поддержки. При этом это означает, что вы создаете серию мостов, соединенных вместе.
Балочный мост может включать в себя несколько балок, идущих параллельно для поддержки верхнего этажа. Это часто называют просто поддерживаемой конструкцией.
Преимущества балочного типа моста
- Простота и быстрое строительство.
- Недорого (если не нужны опоры).
- Модули могут быть изготовлены из сборного материала вдали от расположения моста.
- Универсальный – может использоваться во многих местах.
- Можно использовать несколько типов материалов.
Недостатки балочных мостов
- Ограниченная длина пролета между несущими конструкциями.
- С возрастом они могут начать прогибаться (иногда требуются ограничения по весу).
- Плохая эстетика.
- На затраты влияют колебания цен на сталь.
- Затраты на обслуживание и покраску стальных мостов являются дорогостоящими и трудоемкими.
Консольные мосты
Если вы не знакомы с консольным принципом, подумайте о трамплине для прыжков в воду, который опирается только на один конец. Консольный мост строится с использованием опор, надежно закрепленных на земле. Затем конструкция строится наружу от каждой стойки с помощью горизонтальной балки, часто поддерживаемой с помощью диагональных креплений.
На знаменитом рисунке выше изображены инженеры сэр Джон Фаулер, сэр Бенджамин Бейкер и Кайчи Ватанабе, демонстрирующие принцип консольного моста. В этом примере Фаулер и Бейкер являются консолями, а Ватанабе представляет нагрузку на подвесной центральный пролет. Кирпичи на обоих концах представляют собой якорь для консольных балок.
Консольный мост может быть изготовлен с использованием различных материалов, таких как конструкционная сталь или коробчатые балки из предварительно напряженного бетона для больших мостов, которые перевозят автомобильное или железнодорожное сообщение.
Преимущества консольных мостов
- Хороший метод для создания длинных пролетов.
- Опора требуется только с одной стороны каждой консоли.
- Подходит для глубоких скалистых долин и районов, подверженных наводнениям, где невозможно построить несущие конструкции.
- Движение под мостом практически не нарушается.
- На мостах с несколькими пролетами консоли могут быть построены одновременно, чтобы сократить время.
Недостатки консольных мостов
- Сложные в строительстве и обслуживании.
- Требуется тяжелая конструкция, поэтому больше материала увеличивает стоимость.
- Не подходит для экстремальных климатических условий или сейсмоопасных районов.
- Испытывает большое напряжение во время строительства (он же отрицательный момент).
- Устойчивость зависит от баланса сжимающих и растягивающих сил.
Вантовые типы мостов
Вантовый мост восходит к 16 веку и остается популярной конструкцией с пролетами больше, чем у консольных мостов, но короче, чем у самых длинных подвесных мостов.
В этой конструкции используются палубные кабели, подсоединенные к одной или нескольким вертикальным колоннам, башням или пилонам, которые могут быть соединены в конфигурации вентилятора или арфы. Хотя палуба опирается на тросы для поддержки, этот метод не следует путать с подвесным мостом, который использует вертикальные тросы между палубой и основным опорным тросом.
Наиболее распространенными строительными материалами, используемыми в вантовых мостах, являются стальные или бетонные пилоны, предварительно натянутые бетонные коробчатые балки и стальной трос.
Ознакомьтесь с нашим тематическим исследованием, описывающим, как оборудование Enerpac использовалось для строительства моста Мийо
Преимущества вантовых мостов
- Быстрое время строительства по сравнению с другими типами мостов.
- Более жесткие, чем подвесные мосты.
- Экономичный.
- Может быть эстетически привлекательным.
- Несколько вариантов конструкции: (например, боковые лонжероны, консольные лонжероны, многопролетные, конструкции с люлькой).
Недостатки вантовых мостов
- Подходит для коротких и средних расстояний (меньший пролет, чем у подвесных мостов).
- Труднодоступные в некоторых районах, что означает более высокие, чем в среднем, затраты на техническое обслуживание.
- Кабели могут быть подвержены коррозии и высокой степени усталости.
- Их легче разрушить (перерезав кабели).
- Не подходит для экстремальных климатических условий или сейсмоопасных районов.
Подвесные мосты
Принцип подвесного моста не нов – в ранних конструкциях просто использовались веревки и деревянные доски. Сегодня они являются популярной конструкцией для длинных автомобильных мостов – благодаря возможности создавать большие пролеты через широкие каналы. Вероятно, самым известным из всех является мост Золотые Ворота в Сан-Франциско, США.
Подвесной мост использует вертикальные башни или пилоны, изготовленные из стали или железобетона.
Между пилонами закреплены основные поддерживающие кабели. Эти кабели изготовлены из оцинкованной стальной проволоки и, включая их оболочку, могут иметь диаметр до 36 3/8 дюйма (0,92 м).
Преимущества подвесных мостов
- Лучший тип моста для создания самых длинных пролетов с минимальным количеством опор.
- Многие считают их эстетически привлекательными – создающими ориентир для сообщества.
- Водный путь можно оставить открытым, пока мост находится в стадии строительства – (почти все работы выполняются на верхней части моста).
- Гибкость – конструкция позволяет заменять секции палубы.
- Может быть построен с высокой палубой, что обеспечивает достаточный зазор для проходящих судов.
Недостатки подвесного моста
- Не такой надежный, как некоторые типы мостов.
- Сочетание вертикального давления и экстремальных скоростей бокового ветра может привести к разрушению пролета.
- Сильный ветер может вызвать вибрацию подвесного моста.
- Они могут с трудом выдерживать большие нагрузки (например, поезда).
- Обрыва всего одного троса может быть достаточно, чтобы обрушить весь мост.
- Доступ под палубу затруднен во время строительства и обслуживания.
- Некоторые подвесные мосты требуют больших фундаментных работ, если грунт мягкий.
Арочные мосты
Мост с аркой или тетивой использует особенности, присущие как подвесным, так и арочным мостам. Однако, в отличие от традиционного арочного моста, арка расположена над палубой и использует вертикальные тросы, прикрепленные для поддержки палубы.
Эта арка (или дуга) использует натяжение своих вертикальных тросов вместе со сжатием арки для поддержки нагрузки, сохраняя мост очень устойчивым.
Преимущества арочных мостов
- Очень прочный.
- Меньше усилий на опорах.
- Могут быть построены за пределами площадки и доставлены на место.
Недостатки арочных мостов
- Для обеспечения устойчивости подвесок и арки требуется регулярное техническое обслуживание.
- Если сломается одна подвеска, это может отрицательно сказаться на всей конструкции.
- Размер каждого пролета ограничен по сравнению с подвесными мостами
- Более дорогой в строительстве по сравнению с другими типами мостов той же длины.
Ферменные мосты
Существует много различных конфигураций ферменных мостов, но вы заметите, что все они используют треугольные секции, обычно соединенные между собой сварными или клепаными соединениями. Фермы построены вертикально и горизонтально, которые поглощают напряжение и сжатие. Конечным результатом является конструкция и настил, способные выдерживать относительно сильные ветры.
Конструкция ферм достаточно недорогая и существует уже давно. В первые дни 19-го века большинство мостов было построено из дерева, а затем перешло на железо и сталь.
Преимущества ферменных мостов
- Самый прочный тип моста.
- Могут быть построены за пределами площадки.
- Легче, чем другие типы мостов.
- Экономичный.
- Выдерживает экстремальные погодные условия.
- Универсальный – способный переносить проезжую часть над (палубная ферма), по середине (сквозная ферма) или на нижней ферме, расположенной под основной конструкцией.
Недостатки ферменных мостов
- Ферменные мосты требуют идеальной конструкции для работы. Они должны равномерно распределять вес.
- Старые ферменные мосты, предназначенные для легкого движения, могут иметь меньший допуск по весу.
- Требует много места. Соединительные треугольные компоненты должны быть большими, чтобы выдерживать и распределять большие нагрузки.
- Существуют требования к ширине в зависимости от длины пролета для достижения требуемой прочности
- Требуются специалисты в области архитектуры и инженерии – меньше использования разнорабочих и сталеваров.
Заключение
Мы надеемся, что приведенные здесь описания дали представление об основных типах мостов. Конечно, есть еще много возможностей, которые используют комбинацию каждого метода, а также несколько типов подвижных мостов и плавучих понтонных мостов