Виды деревянных мостов. Область применения деревянных мостов различных систем. Деревянные мосты — особенности строения

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.

ДЕРЕВЯННЫЕ МОСТЫ , мосты, основным материалом которых служит дерево. В настоящее время деревянные мосты строятся из сосны, лиственницы, ели. Дуб применяется преимущественно для подушек, нагелей, иногда - для свай и прогонов. Лесной материал д. б. зимней рубки, прямостойный, с небольшим числом сучьев, без круговых и радиальных трещин (морозобой, метик, отлуп), без синевы и гнили. Предпочитается так называемая рудовая сосна , т. е. выросшая на сухих песчаных холмах.

В деревянных мостах под обыкновенную дорогу ширина ездового полотна: на полевых проселочных дорогах - от 3 м; для прогона скота 4,5-6,5 м; на шоссейных дорогах 4,7-6,4 м; на дорогах важного значения и в городах до 12 м и более. Настил, образующий ездовое полотно, укладывается на поперечины; последние - на балки или т. н. прогоны, ординарные или составные. Расстояние между прогонами зависит от назначения моста, его конструкции (в связи с этим) и размеров материала. Прогоны поддерживаются опорами из свай или стоек. В мостах солидной конструкции применяется двойной настил. Верхний ряд досок настила предназначается для предохранения нижнего ряда от истирания. Толщина досок верхнего ряда 5-7 см, нижнего 8-10 см. Доски верхнего ряда укладывают или вдоль моста, или поперек, или под углом (в елку). При расположении досок вдоль моста получается более ровное, но более скользкое полотно; этот способ заслуживает предпочтения при преобладающем легковом движении; при преобладающем грузовом движении лучше укладывать доски настила поперек моста. Нижний ряд досок настила иногда делается из пластин, уложенных поперек моста, и заменяет собой поперечины.

Вместо устройства езды по дощатому настилу можно применить щебеночную кору на одиночном настиле из пластин или накатника.

Простейшим типом моста под обыкновенную дорогу является балочный мост, состоящий из опор и пролетных строений, перекрывающих пролеты (промежутки между опорами) моста. Каждая опора состоит из ряда свай, связанных поверху насадкой (горизонтальным бревном), для чего на головах свай нарубают шипы, а в насадке выдалбливают гнезда. По насадкам укладываются, как выше указано, прогоны, поперечины и настил. В простейших случаях поперечный дощатый настил прикрепляют с боков прижимными брусьями или так называемыми пажилинами , используемыми обыкновенно для установки на них перил . При значительной высоте моста или глубине воды опоры ставят реже, т. е. с большими пролетами.

Значительные пролеты могут вызываться также требованиями судоходства. В этих случаях применяется подкосная (фиг. 1) система, или шпренгельная (фиг. 2), или комбинированная (фиг. 3).

Наилучший угол наклона подкосов в этих системах 40-45°, от которого по местным условиям иногда приходится сильно уклоняться. Для поддержания стыков прогонов применяются под ними так называемые подбалки .

В шпренгельной системе брус под прогоном, в который упираются верхние концы подкосов, называется ригелем и делается длиной около 0,4 расстояния между опорами. Ряды свай в опоре соединяются горизонтальными (продольными и поперечными) и диагональными схватками из пластин, брусьев или досок (фиг. 4).

Арочная система (фиг. 5) позволяет перекрывать пролеты до 20-25 м и больше.

В деревянных мостах под железную дорогу рельсы укладывают на поперечинах. Настил состоит из двух досок, уложенных между рельсами, и 4-5 досок - с одной или с обеих сторон пути. На случай схода поезда с рельсов укладывают охранные брусья . Для небольших пролетов пригодны балочная и подкосная системы. Шпренгельная система для железнодорожных мостов менее применима вследствие значительных деформаций, возможных в этой системе при большой временной нагрузке. Балочная система имеет пролеты в 2-4, реже до 6 м. При этом в соответствии с давлением на свайную опору располагают один или два ряда свай. Если высота железнодорожной насыпи превышает 8 м, ряды свай в опоре раздвигают на 1,5-2 м ось от оси и соединяют крестообразными схватками и тяжами (фиг. 6).

Мера эта имеет целью увеличить продольную жесткость конструкции. То же назначение имеют и продольные схватки. В части моста, которая заходит в насыпь, соединяют пролеты горизонтальными схватками и подкосами, что создает как бы устой. В поперечном направлении необходимая жесткость опоры достигается забивкой подкосных свай, постановкой подкосов и схваток (фиг. 7).

Под каждый рельс в состав прогона назначается от 1 до 6 брусьев или бревен. В подкосной системе подкосы образуют одну или несколько промежуточных опор для прогонов, что позволяет при том же числе и тех же размерах брусьев в прогонах увеличить расстояние между опорами. Пример моста подкосной системы показан на фиг. 8.

Важным элементом деревянных мостов подкосной системы является затяжка , т. е. горизонтальный брус, или бревно, или пластина, соединяющие соседние опоры в уровне нижних концов подкосов. Назначение затяжки - принять на себя горизонтальную составляющую давления подкосов, т. н. распор . Здесь, безусловно, необходимо иметь достаточное число врубок, через которые передается горизонтальная составляющая давления подкосов на затяжку, а вертикальная составляющая - на сваи. Если грунт не допускает забивки свай, применяют ряжевые опоры или опоры на лежнях .

Выбор системы деревянных мостов (балочный, подкосный, шпренгельный, арочный) зависит преимущественно от высоты железнодорожной насыпи, глубины воды, судоходных требований, ледохода и других местных условий. Согласно утвержденным НКПС правилам, величины наименьших судоходных пролетов для деревянных мостов следующие: на реках малосудоходных (4-я категория) - 25 м, на реках со сплавом россыпью и в плотах (5-я категория) - 15 м, на реках со сплавом только россыпью (6-я категория) - 6 м. При невысоких железнодорожных насыпях уместны балочные мосты. С технической стороны балочная система, как наиболее простая и имеющая наименьшее число глубоких врубок, - наилучшая и наиболее долговечная.

Для перекрытия больших пролетов (от 20 до 40 м и более) в деревянных мостах применяют фермы . Фермы делаются из брусьев, бревен или досок. Различают системы, в которых все основные части сделаны из дерева, и системы с металлическими тяжами. К последней группе относится система Гау, а к первой группе - фермы из досок системы Тауна и Лембке. Мосты с фермами Гау под железную дорогу м. б., в зависимости от местных условий, с ездой поверху и с ездой понизу. В мостах с ездой поверху полотно моста укладывают на фермы сверху. При небольшом расстоянии между фермами (2-2,5 м) часто расположенные подрельсовые поперечины могут опираться непосредственно на фермы. Если расстояние между фермами большое, применяют тяжелые и редко положенные на фермы поперечные балки, которые поддерживают продольные балки, уложенные в расстоянии около 2 м друг от друга и служащие основанием для подрельсовых поперечин. В мостах с ездой понизу наличие тяжелых поперечных и продольных балок обязательно. На фиг. 9 показана ферма Гау с ездой поверху.

Ферма состоит из верхнего и нижнего поясов, из прямых и обратных перекрещивающихся раскосов и из вертикальных железных тяжей. Места присоединения раскосов к поясам называются узлами ; расстояние между узлами - панелью . Верхний пояс работает на сжатие, нижний же - на растяжение; восходящие раскосы считая от концов фермы к ее середине, являются главными и подвержены сжатию, обратные раскосы у концов фермы служат для поддержания главных сжатых раскосов против выпучивания; в середине же при проходе поезда работает то одна система раскосов, то другая, в зависимости от положения нагрузки. Для удобства пересечения раскосы одного направления делают двойными, а другого - одиночными; присоединение раскосов - посредством подушек из дуба или чугуна, впритык. Стыки поясов перекрывают металлическими планками со шпонками, стянутыми болтами. Между фермами ставят в горизонтальных плоскостях верхние и нижние и в вертикальных плоскостях - поперечные связи, составленные из перекрещивающихся диагоналей и железных болтовых стяжек. По мере увеличения пролета фермы Гау принимают более сложный вид: число систем раскосов увеличивается. В фермах Тауна как пояса, так и раскосы составлены из досок (фиг. 10).

Раскосы работают на растяжение и на сжатие; пояса - как обычно: верхний - на сжатие, нижний - на растяжение. Раскосы прикрепляются нагелями и болтами. Толщина досок 5-7 см, ширина 25-30 см. Нагели представляют собой дубовые цилиндры, диаметром 3-6 см. В досках высверливают дыры диаметром несколько менее диаметра нагеля. Между фермами располагают, как указано выше, поперечные и продольные связи.

Нагрузка передается на фермы продольными и поперечными балками или поперечинами, уложенными на верхние пояса. (фиг. 11) похожи по конструкции на фермы Тауна.

Различие в том, что в фермах Лембке доски раскосов поставлены вплотную друг к другу. Получается ферма со сплошной стенкой. Стенка ферм, во избежание выпучивания раскосов, обжимается вертикальными, а при высоте ее более 2 м - кроме того, и горизонтальными брусками. Недостаток ферм Тауна и в особенности Лембке - быстрое загнивание досок. В последнее время находят применение для деревянных мостов фермы, в которых соединение частей выполнено при помощи металлических колец Тухшерера . Подобного рода фермы, в виде балки, усиленной шпренгельной системой из досок, для пролетов в 20 м применялись, между прочим, германской концессией «Мологолес».

Число ферм в железнодорожных мостах с ездой поверху - 2 или 3, в зависимости от пролета; с ездой понизу - 2. Расстояние между крайними фермами определяется из условия устойчивости пролетного строения на опрокидывание ветром и для достаточной боковой жесткости пролетного строения должно быть не менее 1/12 пролета. Коэффициент запаса на опрокидывание ≥1,40. В мостах под обыкновенную дорогу с ездой поверху число ферм и расстояние между ними зависят от ширины полотна, от перекрывающей способности поперечных балок и из экономических соображений. Наиболее употребительные расстояния 2-2,5 м. В мостах с ездой понизу расстояние между фермами обусловлено габаритом, шириной проезда. Большое расстояние между осями ферм требует особо сильных поперечных балок. Применяются шпренгельные балки. Высота ферм назначается от 1/4,5 до 1/9 длины пролета и должна быть согласована с углом наклона раскосов в 45-50°.

Вес пролетных строений с фермами Гау, спроектированных под декапод (паровоз с давлением на ось 16 т, общим весом 16x5 + 10 т), дан в табл. 1.

Вес пролетных строений с фермами Тауна под ту же нагрузку дает табл. 2. Езда - поверху.

Вес пролетных строений с фермами Лембке, рассчитанными на нормальный поезд 1907 года (20 т на ось паровоза), приводится в табл. 3.

Опоры деревянных мостов с фермами делаются свайные, рамные, ряжевые или каменные. В последнем случае деревянное пролетное строение укладывается временно вместо металлического или железобетонного. Свайная опора состоит из нескольких рядов свай. Для придания устойчивости служат боковые подкосы и схватки. Ряж представляет собой ящик с вертикальными стенками и сквозным полом. Все стены ряжа образованы венцами из горизонтально уложенных бревен, скрепленных в углах врубками ; верхние и нижние постели этих бревен стесаны для достижения большей плотности швов. Стенки ящика соединяют горизонтальными распорками, образующими как бы вертикальные сквозные перегородки. Для укрепления стен ряжа ставят стойки. Ряж заполняют камнем.

Для предохранения опор от действия ледохода устраивают ледорезы . Ледорез состоит из наклонно положенного на сваи бревна (ребра) и двух сходящихся к ребру под углом плоскостей. Плоскости образованы досками или брусьями, поддержанными системой стоек, подкосов и свай. Уклон ребра от 1:1 до 1:2. Этот тип ледореза называется шатровым. При слабом ледоходе и тонких быках ледорезы имеют более простую конструкцию: один ряд свай с наклонным ребром (плоские ледорезы), или кусты свай (палы).

Расчет железнодорожных деревянных мостов долговременного типа, согласно «Техническим условиям проектирования и сооружения железнодорожных деревянных мостов», производится на наиболее тяжелый состав, который может обращаться на данной линии в период предположенной работы моста, но во всяком случае на нагрузку не ниже схемы О-1925 г. в отношении схем паровоза и тендера и не ниже 7 т на п. м. в отношении вагонной нагрузки. Для расчета временных деревянных мостов на срок не свыше 3 лет принимается самый тяжелый состав, который будет фактически обращаться по мосту. Давление ветра считается равным 250 кг/м 2 в отсутствии поезда и 150 кг/м 2 при наличии на мосту поезда. Деревянные мосты под обыкновенную дорогу рассчитываются на нагрузку, специально установленную для этих мостов. Допускаемые напряжения для деревянных мостов даны в табл. 4.

Допускаемые напряжения для железных частей в деревянных мостах: а) на растяжение в болтах, одиночных тяжах и накладках - 900 кг/см 2 , б) на растяжение в тяжах при 2, 3 и 4 тяжах, работающих совместно, - 750 кг/см 2 , в) на растяжение тяжей со стяжными муфтами - 600 кг/см 2 , г) на срез заклепок и болтов 0,8x900 = 720 кг/см 2 . При расчете на одновременное действие вертикальной нагрузки и ветра допускаемые напряжения повышаются на 15%. Для временных сооружений - повышаются на 20%.

Сжатые части проверяются на устойчивость, причем коэффициент уменьшения допускаемого напряжения вычисляется по формуле:

для значений l/i > 5 и < 100, и по формуле:

для значений l/i > 100.

В этих формулах: l - длина стержня, i - радиус инерции, Е - модуль упругости дерева (Е = 110000 кг/см 2 для сосны и дуба), k d - допускаемое напряжение на простое сжатие, s=5 - коэффициент надежности. Свободная длина сжатых раскосов в фермах Гау = μ·l, где

I 0 - момент инерции основного сжатого раскоса, I 1 - момент инерции обратного раскоса. Прогоны рассчитываются или как свободно лежащие балки или как неразрезные. При расчете составных балок на шпонках коэффициент понижения прочности принимается равным 0,70 для двух брусьев и 0,5 для трех. Давление на опоры определяют в предположении, что прогоны разрезаны на опорах. При расчете сложных ферм, с несколькими пересечениями раскосов, допускается разложение их на простые системы с делением нагрузки на число систем. Сваи как стойки должны быть проверены на продольный изгиб. Наибольший допускаемый отказ (е) в см определяется по формуле:

где n - число ударов в залоге, которое составляет для ручного копра 20, для машинного и парового - 10, F - площадь поперечного сечения сваи в см 2 , Q - вес бабы в кг, Р - расчетная нагрузка на сваю в кг, Н - высота подъема бабы в см и q - вес сваи в кг (с подбабком, если таковой применяется).

Срок службы деревянных мостов 8-15 лет. Для предохранения от загнивания применяют осмолку горячей древесной смолой, пропитку разными составами или окраску.

Указана в табл. 5 и 6.

Стоимость мостов под обыкновенную дорогу: небольших отверстий 9-20 руб. на м 2 полотна, больших отверстий (200-300 м) - 25-50 руб. на м 2 полотна (по ценам до 1914 года).

Постройка мостов на Руси началась очень давно. Древнейшие из них благодаря обилию лесов рубились из дерева. Первыми мостами служили просто переброшенные с берега на берег деревья (рис. 209). По мере роста и усиления Киевского государства и роста городов в конце X века совершенствовалось и строительное искусство.

Необычайное мастерство русских плотников обращало на себя внимание иностранных путешественников. Жан Соваж Диепский, побывавший на Руси, отмечает: «Ограда Архангельска составляет замок, сооруженный из бревен заостренных и перекрестных; постройка его из бревен превосходна; нет ни гвоздей, ни крючьев, но все так хорошо отделано, что нечего похулить, хотя у строителей русских все орудия состоят в одних топорах; но ни один архитектор не сделает лучше, как они делали».

В «Русской Правде» (1020 г.) есть особая статья «о мостницех». В войске Яросдава Мудрого (1019-1054 гг.) было особое сословие военных строителей, носивших название «городников» - строителей крепостей, «мостников» - строителей мостов и переправ и «порочных мастеров», устраивавших разного рода машины (пороки) для осады крепостей. Под их началом находились рабочие: «плотники, древодели, наймиты, деловцы». Таким образом, уже в начале XI века Русь имела квалифицированных мастеров - специалистов в различных областях строительства. Наиболее распространенным типом мостов на больших реках были наплавные, так называемые «живые» мосты, состоявшие из ряда плотов, лодок или барок, поддерживавших настил. Подобный наплавной мост через Днепр в Киеве был построен еще при Владимире Мономахе в 1115 году. Для того времени этот мост был замечательным инженерным сооружением.

Своим мастерством «древоделей» издавна славились новгородцы, о художественном вкусе и уменье которых свидетельствуют сохранившиеся на севере образцы замечательного мастерства их преемников. Знаменитый мост через реку Волхов - место решения распрей новгородцев (рис. 210) - имел опоры в виде срубов, городней с верхней сквозной частью. На нее опирался бревенчатый настил (рис. 211) полотна.

Пролет, примыкающий к городской стене, обычно делался подъемным и назывался возводным мостом. Первое летописное указание об устройстве подъемных мостов относится к 1229 году. Подъемный механизм их состоял из коромысла, вращающегося между столбами (жеравцами), и цепей.

Овраги и небольшие реки перекрывались нередко двойным или тройным рядом сквозных бревенчатых стен - заборов, связанных поперечными рядами бревен (рис. 212).

Такая конструкция существовала еще в конце XVIII века на Архангелогородском тракте, которую и отражают приведенные чертежи. На меженнем русле для свободного прохода воды оставались отверстия, часто на полную высоту забора, причем получался мост, устои которого представляли двух- или трехрядную сквозную стенку. Весенние воды проходили в долевые горизонтальные щели между смежными рядами бревен. Следующей ступенью были мосты с ряжевыми опорами из сплошных стенок, которые заполнялись камнем или землей. Один из сохранившихся мостов подобного тина дан на рис. 213, 214 . Он расположен на р. Кене у деревни Овчинконец (Федоровское). Для сокращения пролета из ряжа выпускались коротыши в виде консолей. Сохранился один из мостов с такими выпусками (рис. 215) на Кавказе по Сухумской дороге.

Татарское нашествие задержало развитие русского инженерного искусства и в частности строительства мостов.

Исключением являлись только Новгород и Псков, не затронутые непосредственно нашествием татарских орд. В XV-XVI веках особенно славились на Руси псковские розмыслы , работавшие и в других городах.

В период усиления Московского княжества, во время процесса объединения русского государства возрождается и строительство мостов.

Немалую роль играли мосты при военных операциях. При Дмитрии Донском во время осады Твери был наведен мост через Волгу, а во время войны с татарами - через Дон (1380 г.). Не раз наводились такие мосты и в Новгороде. Во время борьбы о Москвой здесь была построена деревянная плавучая стена на Волхове (1477 г.). Известно, что во время похода Ивана III им также наводился плавучий мост у Новгорода. «Живыми» были и первые деревянные мосты Москвы: Москворецкий, Крымский и другие (рис. 216).

Примечания

1. В Новгородской летописи говорится в одном месте: «Тоя же осени (1335 г.) внесе лед и снег в Волхов и вышебе городень великого мосту».

2. Мост обмерен в 1946 году арх. Ополовниковым н Забелло, которым и принадлежат приведенные чертежи. Построенная в 1528 году Невежей Псковитяниным плотина через Волхов в Новгороде была как раз такого типа с ряжами, забросанными камнем.

3. Строителей в то время называли «розмыслами», «палатными мастерами», «городовыми смышленниками» и т. д.

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.

Деревянные мосты – одно из самых древних изобретений человека. Еще с древнейших времен люди для переправы через реки и ручьи использовали деревянные мосты. Они очень сильно отличались от наших железобетонных конструкций, которые распростерлись на километры. Строительство деревянного моста в давние времена проходило недолго и у него было много достоинств: легкая обработка, не слишком тяжелый вес и самое главное, что его было очень легко раздобыть.
В этой статье я хочу вам дать описание об одном из видов деревянных мостов, а также дать полезные советы по его созданию, если опора моста из свай. Он используется для переправы через небольшие реки или ручьи тяжёлых грузов.

Деревянные мосты — особенности строения

Один из основных элементов этого моста является свайные опоры. Забивка свай в сухой грунт выполняется ручной бабой на ящиках, козлах, ящиках, а если забивать сваи в водный грунт, то работа должна производиться с лодок.
Перед началом сооружения моста первым делом следует предусмотреть обработку всех строительных материалов специальным составом огнезащитной обработки деревянных конструкций, чтобы обеспечить устойчивость к возможному воздействию огня и этим самым значительно увеличить срок его службы.
Опора моста из свай нуждается в бревнах диаметром 30-32 сантиметра. Центральные опоры забивают по намеченной заранее продольной оси моста, пролетное расстояние в среднем берут 4,25 метра. На расстоянии 1,8 метра по обе стороны от них забиваются ещё две. В землю сваи уходят на глубину от 3-3,5 метров (зависит от грузов, какие перевозятся по мосту). Для избегания загнивания нижняя часть сваи обрабатывается антисептическим составом. В верхней части свай вырублены шипы, которые входят в гнезда насадки, соединяющие сваи. Размеры высоты шипа берутся 1/3 диаметры свай, его сторона равна высоте, часто для того чтобы вода не застаивалась в заплечниках их скашивают. Насадка – бревно диаметром 30-32 см, длиной 5,5 метров. Гнезда в насадке вырубаются на 0,5-1 сантиметра больше, чем высота свай, для того чтобы щипам не передавалось давление от насадки, а передавалось через всю площадь соприкосновения сваи с насадкой.

Строительство деревянного моста

Гнезда в насадках пригнаны к соответственным им сваям, чтобы это получить, разметка на каждой сваи делается отдельно, применительно к шипам ряда свай, на которых будет одета насадка. Для скрепления со сваями насадки еще используют хомуты, сделанные из полосового железа, они обхватывают насадку и крепятся на сваи болтами.
Примыкающая к деревянному мосту насыпь, поддерживается заборными стенками диаметром наката 24 сантиметра. Наверх прогонов накладывается пластинный настил размером 26 сантиметров. Для того, чтобы нагрузка растекалась равномерно по нескольким пластинам, делается верхний настил из досок любого размера вдоль моста.
По краям проезжей части, пришитые ершовыми гвоздями, укладываются отбойные брусья из пластин на расстояние 3,5 метров, которые к проезжей части обращены плоской стороной.
Деревянный мост на опорах из свай может иметь пешеходные зоны (ширина не меньше 0,5 метров) и ограждение из перил (высота 1 метр, с помощью щипов на перильных стойках крепятся поручень) по краям. Перила и стойки выполнены из брусков размером 14×14 сантиметров, нижними концами с помощью врубки в пол дерева они опираются на выпущенные концы поперечин и болтами зафиксированы. Между перильными стойками расстояние 2-2,5 метров. По высоте к перильным стойкам пришиты одна или две рейки, служащие для безопасности пешеходов. Для предохранения перил от въезжающих на мост машин, их примыкают к вкопанным наклонно столбам-надолбам диаметром 26 сантиметров.
В статье мы описали как прогодится строительство деревянного моста, если опора моста из свай. Больше вы сможете узнать, посетив раздел «карта сайта советов». И не забывайте, пока есть реки и ручьи, мосты не потеряют свою актуальность.