2.2.2.4. Преодоление водных и горных преград

Наиболее широко это направление работ получило во второй половине XIX - начале XX веков. Оно относилось, прежде всего, к устройству мостов и тоннелей.

Первый железнодорожный мост в России решетчатой системы из железа через реку Лугу был построен в 1857 году на Петербурго-Варшавской линии по проекту профессора С.В. Кербедза. Мост состоял из двух пролетов по 55,3 м, перекрытых неразрезными фермами.

В 60-х годах по проекту инженера А.Е. Струве были построены железнодорожные металлические мосты через реки Москву, Оку и Днепр у Киева, Окский мост у Коломны на Московско-Рязанской железной дороге. Последний, - был первым в России совмещенным мостом: по верхнему поясу двигались железнодорожные поезда, а по нижнему – гужевой транспорт и пешеходы.

В 1869 году на Николаевской железной дороге сгорели три (из девяти) деревянные фермы Мстинского моста. Восстановление их было трудным делом, так как по условиям ледохода невозможно было устраивать кустовые подмости. Руководитель работ Д. И. Журавский спроектировал подмости в виде подкосных ферм веерной системы с противовесными малыми веерами без промежуточных опор (рис.2.3). Этим решением спустя 15 лет воспользовались англичане при постройке Аттокского моста через реку Инд, но они не сослались на приоритет Д.И Журавского [2.23].

Большой вклад в развитие мостового дела в конце 60-х и начале 70-х годов внесли ученые Петербургского института инженеров путей сообщения Э. М. Зубов, автор первого русского учебника по металлическим мостам (1868), и Ф. И. Эрнольд, опубликовавшим в 1876 году работу по проектированию и

Рис. 2.3. Подмости системы Д. И. Журавского

строительству мостов.

В 70-х годах общепризнанным главой отечественной школы мостостроения стал профессор того же института Н. А. Белелюбский. Ему принадлежит ведущая роль в создании наиболее целесообразных типов металлических пролетных строений в России. Первые работы Н. А. Белелюбского были посвящены замене деревянных мостов на металлические на Петербурго-Московской железной дороге. Он предложил так производить перестройку мостов, чтобы не делать перерывов в движении поездов.

В дальнейшем Н.А. Белелюбский создал более 100 проектов больших мостов на железных дорогах и в городах. Общая длина мостов, построенных по проектам Белелюбского, превышает 17 км. Особенно велики его заслуги в создании стальных мостов, пролеты которых были около 158 м. В конструкциях своих мостов Белелюбский применял двух-, трех-, многораскосные и ромбические пролетные строения с простой, треугольной, с дополнительными стройками, с подвесками и т. п. системами. Он предложил произвести типизацию металлических мостов и установил хорошо знакомые в настоящее время стандарты на пролетные строения железнодорожных мостов 55, 66, 76,8, 87,6, 98,4 и 109,2 м.

Благодаря трудам Д. И. Журавского и Н. А. Белелюбского в 1875 году при проектировании мостов были впервые введены понятия допускаемых напряжений и временных нагрузок.

К концу XIX века количество железнодорожных металлических мостов в России превышало сотни, причем многие из них были уникальными; например, мост через реку Волгу у Сызрани (рис. 2.4), открытый для движения в 1880 году, который состоял из 13 пролетов по 106,5 м длиной каждый. Это был самый длинный мост Европы.

Рис. 2.4. Сызранский мост через реку Волгу

При проектировании этого моста Н. А. Белелюбский сформулировал условие определения отверстий мостов, исходя из равенства средней скорости в главном русле водотока до и после сооружения мостового перехода. Этим положением, известным под названием "постулат Белелюбского", до настоящего времени пользуются при расчетах отверстий мостов. Многие мосты Н. А. Белелюбского, например мост через Волгу на Петербурго-Московской железной дороге, имели шарнирное соединение поперечных балок проезжей части с главными фермами. Важной заслугой Н. А. Белелюбского является применение для железнодорожных мостов цельного железа вместо сварного.

Позднее по проекту Н. А. Белелюбского на Сибирской железной дороге был сооружен консольный мост через Обь, верхнее строение которого состояло из трех двухконсольных и четырех свободных ферм. Длина консолей составляла 15 м. В дальнейшем эта система была применена для мостов Юго-Восточной, Архангельской и других железных дорог.

Важный вклад в мостостроение внес видный инженер путей сообщения профессор Л.Д. Проскуряков. По его проекту в 1888 году был построен первый в России консольный мост через реку Сулу на Ромны-Кременчугской железной дороге. Здесь были применены береговые консоли, которые сопрягались с насыпью с помощью небольших подвесных балок.

В 1899 году по проекту Л. Д. Проскурякова был построен железнодорожный мост через Енисей в Красноярске. В конструкции моста были использованы фермы с большой высотой, со статически определимой решеткой и большими панелями. Это было рациональным решением для перекрытия больших пролетов (144,5 м). Модель этого моста, представленная на Всемирной парижской выставке в 1900 году, была удостоена золотой медали.

Белелюбский Николай Аполлонович (1845-1922)

Глава русской школы мостостроения. Ему принадлежит ведущая роль в создании и внедрении наиболее целесообразного типа металлических пролетных строений. По его проектам построено более 100 больших мостов общей длиной 17 км, среди них крупнейшие в Европе мосты через Волгу у Сызрани и Симбирска. Удостоен высшей награды (приз 'Гран При') на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. Работы первой в России механической лаборатории по испытанию материалов, руководимой Белелюбским, заслужили мировое признание. Под его руководством в начале XX в. были разработаны первые в России нормы и технические условия для железобетонных работ. Профессор Петербургского института инженеров путей сообщения, почетный доктор инженерных наук Германии, почетный член Общества гражданских инженеров Франции, почетный член Британского бетонного института и т. д.

Важный вклад в теорию и практику мостостроения внесли Ф.С. Ясинский и Л.Ф. Николаи, создавшие классические труды по теории устойчивости сжатых элементов мостовых ферм. Профессор Л.Ф. Николаи являлся руководителем мостовой комиссии инженерного совета министерства путей сообщения по сооружению мостов и искусственных сооружений.

К концу XIX века русское мостостроение получило широкое международное признание.

В период 1900-1917 годов построено 26 мостов с пролетами свыше 100 м и 7 мостов длиной более 1000 м. Лишь через Волгу и ее притоки было сооружено 7 больших мостов, из них Симбирский (ныне Ульяновский) с пролетами до 158,4 м и общей длиной 2600 м был самым длинным металлическим мостом в России.

Проскуряков Лавр Дмитриевич (1859-1926)

Крупный ученый в области мостостроения и металлических конструкций. Развил теорию о наивыгоднейшем очертании сквозных металлических ферм и ввел в нашей стране современную треугольную решетку ферм. Спроектировал большое количество мостов, экономичных и легких, с фермами нового типа (мосты через реки Нарву, Западный Буг, Волхов, Оку, Амур, Енисей и др.). За проект Енисейского моста (1896), непревзойденного по легкости конструкции, был удостоен золотой медали на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. С 1896 г. профессор Московского инженерного училища (ныне Московский институт инженеров железнодорожного транспорта)

Построенный в 1916 году по проекту Л. Д. Проскурякова крупнейший мост через Амур у Хабаровска по длине превышал Симбирский. Железобетонная эстакада этого моста до сих пор не имеет деформаций и повреждений, несмотря на суровые климатические условия.

До начала XX века все мосты в России имели металлические пролеты и каменные опоры.

С 1885 года в конструкциях мостов стали использовать железобетон. В 1885-87 годах из него на Московско-Рязанской железной дороге был построен трубопровод длиной около 500 м, а в 1896 году - пешеходный арочный мост на Нижегородской ярмарке с пролетом в 45 м. На железнодорожной линии Витебск - Жлобин в 1901 -1902 годах было построено 27 железобетонных мостов и путепроводов общей длиной более 400 м. В 1902 году на станции Екатеринодар Владикавказской железной дороги при строительстве водонапорной башни бак емкостью 243 м ³ и купольное покрытие диаметром 10 м были изготовлены из железобетона.

Николаи Леопольд Федорович (1844-1908)

Профессор Петербургского института инженеров путей сообщения, внесший крупный вклад в развитие отечественной школы мостостроения и строительной механики. Опубликовал около 30 научных работ по расчету отверстий искусственных сооружений, решетчатых и безраскосных ферм, по определению абсолютного изгибающего момента в балках, напряжений в круглой трубе, подверженной сплющиванию, по определению давления земли, заключенной между двумя подпорными стенами, и др. Автор классических учебников по курсу мостов.

Использованием железобетона в мостостроении занимался профессор Н.А. Белелюбский. Он разработал в 1908 году первые технические условия на железобетонные сооружения. В 1912 году вышел в свет учебник профессора Г.П.Передерия "Курс железобетонных мостов". В 1915 году были составлены типовые проекты железобетонных балочных мостов с отверстиями 2,4, 6,8 и 10 м для железных дорог нормальной колеи.

Первые железные дороги в России строились на равнинной местности, поэтому не возникало вопроса о строительстве тоннелей. В 1862 году впервые в нашей стране были построены на Петербурго-Варшавской железной дороге два тоннеля: Панарский, длиной 427 м, и Ковенский, длиной 1280 м. Строил эти тоннели Г.Ф. Перрот [2.24]. В дальнейшем тоннелестроение стало быстро развиваться. Был построены тоннели на железных дорогах Крыма, Кавказа, Донбасса и на Урале. Так, на Лозово-Севастопольской линии было построено шесть тоннелей, на Новороссийской ветви - два тоннеля через отроги Главного Кавказского хребта. На Закавказской железной дороге в 1890 году был открыт Сурамский тоннель через водораздел между реками Риони и Куры. В 90-х годах лишь на одной Тифлис-Карской железной дороге было построено 13 тоннелей общей длиной 2633 м.

Наиболее интенсивное строительство железнодорожных тоннелей в нашей стране отмечено в период 1900-1917 годы. На Кругобайкальской железной дороге сооружено 39 тоннелей. Самый большой из них - Половинный имеет длину 778 м, на Китайско-Восточной железной дороге построен Хингаский тоннель длиной 3073 м через водораздел рек Енисея и Амура. Много тоннелей было построено на линии Армавир – Туапсе; из них самый большой - Гойтхский длиной 1397 м; на подходах к нему имеется три спиральных тоннеля общей длиной 1,5 км. Интерес представляет тоннель у станции Облучье Амурской железной дороги, пройденный целиком в вечной мерзлоте. Это был первый в мире тоннель подобного рода. В его сооружении принимали участие инженеры А. В. Ливеровский и А. Н. Пассек. Всего в дореволюционной России построено около 100 железнодорожных тоннелей, среди них 12 тоннелей длиной свыше 1 км.