Толян

Первые железнодорожные мосты

Железнодорожное мостостроение в России возникло как составная часть отечественной мостостроительной школы, отличавшейся рационализмом в выборе и оценке конструкций, отказом от надуманных решений во имя внешней эффектности, стремлением к возможно более полному учету условий работы конструкций.

К началу строительства первых мостовых переходов на железных дорогах страны был накоплен богатый опыт сооружения мостов на обыкновенных дорогах, имелись уже проверенные на практике типы конструкций. Однако железнодорожные мосты во многом отличаются от мостов под обыкновенную дорогу. На железнодорожных мостах не требуется устраивать сплошную проезжую часть, их ширина меньше. С другой стороны, они несут существенно большую нагрузку, что не может не сказаться на их конструкции. Повышенные требования к железнодорожным мостам, а также отсутствие научных методов расчета, недостаточная изученность свойств строительных материалов, в том числе дерева, существенно осложняли проблему проектирования и строительства первых мостов под поездную нагрузку.

Самым крупным водным препятствием на первой железнодорожной линии Петербург—Царское Село явился Обводный канал в Петербурге. Через него в 1836 г. перекинули однопролетный деревянный арочный мост под два пути. Устои моста были каменные на свайном основании. Он прослужил свыше 30 лет и был заменен металлическим лишь в 1869 г.


Значительно более сложные проблемы возникли в процессе строительства железнодорожной магистрали Петербург—Москва. Здесь потребовалось устроить 19 путепроводов, 69 труб и 184 моста, в том числе через такие крупные реки, как Волга, Волхов, Тверца, Мета. Руководил проектированием мостов Д. И. Журавский. Одной из особенностей мостовых переходов была значительная высота опор, что вызвало необходимость применять большие пролеты вместо малых во избежание удорожания стоимости строительства. Кроме того, часто поставленные опоры при небольших пролетах препятствовали судоходству и затрудняли пропуск льда.

Д. И. Журавский отказался от слепого копирования известных в то время большепролетных конструкций деревянных мостов. Справедливо полагая, что арочная система при большой высоте мостов потребует устройства массивных и дорогих опор, он остановил свое внимание на более легких балочных пролетных строениях с деревянными фермами, предложенных американским инженером Гау. Однако теории расчета таких конструкций не было, что вызывало серьезные сомнения в правильности подхода к назначению размеров сечений отдельных элементов.

В 1845 г. Д. И. Журавский создал теорию расчета решетчатых ферм, дав метод определения усилий в отдельных элементах. В частности, он нашел, что сечения вертикальных металлических тяжей назначались в фермах Гау необоснованно: тяжи у опор нагружены сильнее и должны быть более мощными. По конструктивным соображениям предусматривалось постоянное сечение поясов ферм по всей длине, в то время как в однопролетных конструкциях сечение поясов могло быть использовано полностью только в середине пролета. Для мостов больших пролетов ученый предложил балочную неразрезную систему, обеспечивающую рациональное использование материала поясов.

На основе проведенных исследований Д. И. Журавский дал рекомендации по расчету ферм Гау и разработал проекты деревянных мостов через все крупные водотоки на трассе железной дороги Петербург—Москва. Было разработано пять групп пролетных строений длиной от 16,4 до 60,8 м. Проектирование конструкций сопровождалось всесторонними исследованиями их работы под нагрузкой и свойств применяемых строительных материалов.

Пролетные строения всех мостов имели деревянные многорешетчатые неразрезные фермы, образуемые наложением друг на друга нескольких простых треугольных решеток, что существенно улучшало работу сжатых элементов.

Уникальным мостовым переходом явился Веребьинский виадук. По отзывам современников, этот виадук считался одним из лучших сооружений такого типа не только в России, но в Европе и Америке.

Мстинский мост имел девять пролетов по 61 м. Его опоры представляли собой пирамидальные башенные деревянные конструкции на каменном фундаменте, обшитые железом.

Особенностью моста через Волхов, имевшего пять пролетов по 51 м, был 10-метровый разводной судоходный пролет раскрывающейся системы. Автор проекта инж. В. И. Граве для обеспечения уравновешенности системы при любом угле раскрытия предложил противовес оригинальной конструкции.

Мосты через Волгу и Тверцу имели по три пролета длиной 59,6 м. Существенно отличались от других мосты через Обводный канал и р. Славянку. Растянутые пояса ферм Гау, примененные в пролетных строениях этих мостов, были металлическими (железными).

На дороге Петербург—Варшава мосты сооружались из железа. Большинство из них спроектировали французские инженеры. Конструкции не отличались от аналогов в европейских странах. Пролетные строения имели сквозные фермы с параллельными поясами и системой перекрещивающихся раскосов. Независимо от характера усилий (сжатия или растяжения) раскосы устраивались плоскими из полосового железа. Большой интерес представляют мосты через реки Лугу, Великую и Западную Двину, спроектированные С. В. Кербедзом.

Балочный неразрезной двухпутный мост через Лугу у ст. Преображенская явился первым целиком железным мостом в России. Он сооружен в 1853—1857 гг. под руководством инженеров И. И. Стебницкого и И. Ф. Рерберга. Каждый путь уложен на пролетное строение длиной 55,3 м. Опоры моста каменные, под два пути.

Принципиально новой по тому времени была конструкция пролетных строений. Главная особенность заключалась в том, что сжатые раскосы, в отличие от растянутых, сделанных из полосового железа, имели дополнительные приклепанные уголки, что увеличивало их жесткость и существенно улучшало работу на сжатие. Настил проезжей части, устроенной по верхним поясам ферм, сделали сплошным, что предохраняло фермы от попадания на них атмосферных осадков, отводимых с проезжей части при помощи специальных трубок. Коробчатые нижние пояса закрывались крышками из листового железа.

Совершенная конструкция моста обеспечила его надежную работу до 1941 г., когда он был разрушен во время боевых действий.

ОТЕЧЕСТВЕННОЕ МОСТОСТРОЕНИЕ В ПЕРИОД ПЕРВОГО ПОДЪЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Во второй половине XIX в., когда протяженность магистралей росла быстрыми темпами, строительство железнодорожных мостов велось в больших масштабах. В это время увеличилась потребность в специалистах-мостостроителях, что привело к образованию в 1862 г. в Институте Корпуса инженеров путей сообщения самостоятельной кафедры мостов. Ее возглавил проф. Ф. И. Энрольд. Кафедра стала не только основной базой подготовки квалифицированных кадров, но и организационно-научным центром отечественного мостостроения.

Большой вклад в развитие научной школы мостостроения внесли Л. Ф. Николаи, Э. М. Зубов, Ф. И. Энрольд. Их классические труды по расчету мостовых конструкций явились руководством для многих поколений проектировщиков и строителей мостов.

В рассматриваемый период основным материалом пролетных строений стало железо, а опор — камень. Дерево употреблялось, как правило, лишь для временных конструкций.

Среди транспортных сооружений, построенных в 70-х годах, необходимо отметить мосты, автором проектов которых был инж. А. Е. Струве. В 1866 г. по его проекту построили мостовой переход через Оку у Серпухова длиной около 530 м — первый в России мост под совмещенную езду. Пролетное строение для него сделали в мастерской по изготовлению металлоконструкций в Коломне , организованной А. Е. Струве в процессе строительства моста через Оку у села Боброва (1863). А. Е. Струве являлся также автором проектов больших мостов через Днепр у Киева и Кременчуга.

К этому времени отечественная мостостроительная школа имела большие достижения. Д. И. Журавский разработал методы расчета сквозных ферм, исследовал работу изгибаемых элементов на поперечную силу, предложил формулу для определения касательных напряжений, впервые определил механические свойства древесины как строительного материала. С. В. Кербедз совершил в мостостроении переход от чугуна к сварочному железу, провел обширные исследования работы заклепочных соединений и влияния способа образования отверстий под заклепки на свойства металла. Инж. Ф. И. Цвирко при строительстве моста через р. Нарову в 1869г. предложил и использовал способ подводной укладки бетонной смеси с помощью вертикально перемещающейся трубы. За рубежом подобный способ применили лишь в 1908 г. Инж. Г. С. Семиколенов создал стройную теорию расчета консольных балок и сделал экономический анализ эффективности их применения. Отечественные инженеры, в частности Ф. С. Ясинский, считали особо важным обеспечить устойчивость сжатых стержней. Именно поэтому в России аварий мостов практически не было, тогда как в Европе и Америке крушения мостов случались нередко, причем в большинстве случаев они происходили из-за потери устойчивости сжатых элементов. Большое внимание при расчете мостов уделялось также определению величины расчетной нагрузки. Научное обоснование норм этой нагрузки явилось важным вкладом в развитие теории мостостроения.

Оценивая деятельность отечественных мостостроителей, академик Г. П. Передерий писал: «Русские инженеры построили для своей сети путей сообщения тысячи мостов. Если мы не можем похвалиться особым блеском наших мостов в смысле оригинальности их системы, мы можем, однако, сказать, что мы скромно делали, мы делали хорошо, солидно, с полным знанием дела и с полным пониманием ответственности за те жизни, которые общество доверило нам, поручая сооружение мостов. Мы можем похвалиться минимумом мостовых катастроф. Можно сказать, что за наши неудачи мы платили деньгами, а не человеческими жизнями».

Дальнейшее развитие русская школа мостостроения получила благодаря трудам выдающегося инженера, ученого и общественного деятеля Н. А. Беле-любского, более полувека возглавлявшего отечественное мостостроение. Начало его инженерной деятельности совпало с проведением работ по замене деревянных мостов Николаевской железной дороги на металлические.

Первая серия из 48 мостов реконструировалась в 1868—1872 гг. Для этого Н. А. Белелюбскому пришлось сделать 26 проектов пролетных строений. На мостах через Шошу, Волхов, Тверцу и другие реки три деревянные фермы Гау заменялись двумя железными. В малых мостах, имевших по две фермы под каждый путь, количество ферм сохранялось.

Учитывая необходимость заменять мосты без перерыва движения поездов, ученый предложил два способа производства работ. По первому — пролетные строения длиной до 35 м изготовлялись в Петербурге, доставлялись на место и устанавливались на опоры специальным краном. Этот способ получил наиболее широкое распространение. По второму способу пролетные строения больших размеров собирались на подмостях, подвешенных к существовавшим деревянным фермам.

Ученый в максимальной степени использовал принципы унификации и стандартизации. Так, вся первая серия пролетных строений мостов была сведена к пяти типам преимущественно раскосных и решетчатых ферм. Работа над второй серией продолжалась в 1872—1880 гг., для чего он разработал свыше 30 различных проектов. Ему же принадлежат проекты переустройства моста через Мету и обхода Веребьинского виадука.
Перестройка мостов на дороге закончилась в 1893 г. Из больших мостов позже других реконструировали мост через Волгу в Твери, проект которого — результат совместной работы Н. А. Белелюбского и Н. Б. Богуславского.
Заслугой Н. А. Белелюбского явилось также создание в 1884 г. первых типовых проектов металлических пролетных строений железнодорожных мостов и основных принципов типового проектирования. Эти проекты отличались продуманностью и тщательностью проработки, что позволило применять их вплоть до конца 20-х годов без существенных изменений, а типовые величины пролетов сохранились до настоящего времени.

В годы первого подъема железнодорожного строительства было построено много крупных и интересных сооружений. Можно назвать мосты через Сейм у Курска, С. Донец у Белгорода, Днепр под Смоленском, Волгу на линии Бологое—Рыбинск. По проектам Н. А. Белелюбского построили мосты через Оку у Алексина, Волгу у Сызрани и Твери, Белую под Уфой.

Мост через Оку около Алексина, построенный в 1872—1874 гг., стал, по существу, дальнейшим шагом вперед в развитии конструкций металлических пролетных строений. Все раскосы в средней части ферм пролетных строений имели жесткое поперечное сечение, раскос в первой панели принят восходящим. Жесткие сечения раскосов, испытывавших знакопеременные усилия, улучшили условия работы; восходящий опорный раскос позволил облегчить сечение опорной стойки и усовершенствовать конструкцию опорного узла. Повышенная жесткость связей уменьшила их вибрацию, а вместе с тем и расстройство заклепочных соединений.
Самый протяженный в Европе железнодорожный мостовой переход через Волгу у Сызрани, построенный в 1876—1880 гг., имел 13 пролетов пo 109,2 м. При составлении проекта моста были решены не только конструкторские задачи, но и разработаны принципы расчета отверстий больших мостов, не потерявшие своего значения и в настоящее время. Работами по строительству моста руководили военный инженер В. И. Бе-резин и инженер путей сообщения К. Я. Михайловский. Сызранский мост явился «одним из самых грандиозных созданий русского инженерного искусства» .

В 1881—1883 гг. построены большие мосты через Ингулец и Днепр у Екатеринослава. По двухъярусному мосту через Днепр проходила как железная, так и шоссейная дорога. Н. А. Белелюбскому принадлежит инициатива применения для металлических пролетных строений литого железа — материала, близкого по свойствам современным малоуглеродистым сталям. С 1883 г. мосты в России строили только из литого железа.

В мостах через Волгу около Твери и Белую под Уфой, построенных в 80-х годах, в конструкциях пролетных строений применили шарнирное опирание балок проезжей части на главные фермы, что сделало работу балок более определенной, сблизило фактическое поведение конструкции с расчетными предпосылками. В конце прошлого и начале нынешнего столетия эта так называемая «свободная» проезжая часть была широко распространена как в нашей стране, так и за рубежом.

Наконец, следует отметить оригинальную конструкцию моста, построенного в 1887 г. через Сулу на Кременчуг-Ромненской дороге по проекту Л. Д. Проскурякова. Здесь впервые в России применили балочно-консольное металлическое пролетное строение, а при сооружении моста — опускные колодцы в качестве оснований опор.

__________________

Зарегистрируйтесь, чтобы скачивать файлы.
Внимание! Перед скачиванием книг и документов установите программу для просмотра книг отсюда. Примите участие в развитии ж/д вики-словаря / Журнал "АСИ" онлайн

Книги по СЦБ | Книги путейцам | Книги машинистам | Книги движенцам | Книги вагонникам | Книги связистам | Книги по метрополитенам | Указания ГТСС

Если не можете скачать файл... / Наше приложение ВКонтакте / Покупаем электронные версии ж.д. документов