История науки и техники. Материалы и технологии Часть 2

Искусственный ландшафт вдоль канала скрывает сложные механизмы и ничем не выдает колоссальную работу, проделан­ ную на каждом участке трассы. Во-первых, компания, контро­ лирующая работу тысячи проектно-строительных субподрядчи­ ков, провела необходимые работы по углублению дна русла рек. Нередко приходилось на время перекрывать дамбами це­ лые участки, с тем, чтобы бульдозеры могли проложить трассу будущей водной магистрали. Затем наступил черед самих шлю­ зов. Самые крупные из них имеют ширину 12 м, длину - 190 и глубину - 25 м, на постройку каждого ушло почти по пять лет. После завершения строительства всех шлюзов бульдозеры воз­ вели вдоль них огромные насыпи, засаженные травой. Без зеле­ ни остались лишь шлюз, его ворота и пост управления.

Открываясь или закрываясь, стальные ворота выпускают воду из шлюза или наполняют его вновь. Вес каждых - 70 т. Но отбалансированы они столь точно, что для приведения их в действие достаточно небольшого мотора. Массивные насосы сложной конструкции всего за 18 минут заполняют шлюз 70 тыс. куб. м воды.

На ряде участков канала предусмотрены водосберегающие шлюзы, к которым прилегают три крупных, удлиненной формы водоема. При каждом сбросе воды из шлюза они забирают 60% ее объема, чтобы вновь использовать для заполнения шлюза при прохождении через него очередного судна или баржи. Примечательно, что эти шлюзы работают без насосов, исполь­ зуя лишь силу притяжения.

Инженерный расчет показал, что в трех местах каналу вы­ годнее обойти наземные препятствия поверху. С этой целью компания «Рейн-Майн-Донау» «перебросила» над реками Ценн, Редниц и Шварцах с одной возвышенности на другую три «эс­ такады» длиной до 220 м в виде мостов-желобов, несущих в своих стальных емкостях свыше 70 тыс. т воды.

Сердце канала - город Нюрнберг. Канал вышел к этой древней столице франков, отстоящей от Северного моря на ты­ сячу километров, превратив город в процветающий порт. Гра­ достроители соорудили гавань на 337 га; ее причалы протяжен­ ностью 5 км буквально ломятся от грузов, пришедших из даль­ них стран; их общий объем составляет около

1 млн. т в год - достаточно, чтобы обеспечить работой 4 тыс. человек. На набережной расположено технически высоко осна­ щенное управление каналом, его «нерв». Отсюда осуществляет­ ся контроль за работой всех шлюзов, уровнем воды в них и ме­ стонахождением судов в канале.

К югу от Нюрнберга канал проходит через Франконское на­ горье, еще выше поднимая свои водоемы. Вблизи тихого город­ ка Хильполтштайн он достигает высшей точки - 406 м над уровнем моря.

В течение пяти лет журналисты из числа защитников окру­ жающей среды едва не добились остановки работ. Выход из ту­ пика нашли два человека, казалось бы, непримиримых взгля­ дов: архитектор по ландшафту, влюбленный в реку Альтмюль, и инженер, преданный идее строительства канала.

Впервые в Германии компания, строящая канал, была вы­ нуждена решать вопросы охраны природы. Плоды сотрудниче­ ства налицо: на новых участках трассы канала обошлись без эс­ такад, и он спокойно течет по зеленым полям. Жители долин и гор, кажется, довольны происшедшими переменами. По бере­ гам канала один за другим встают дома с традиционно красны­ ми крышами. Туристов и велосипедистов манят новые тропы, а на берегу, закинув удочки, сидят рыбаки. Берега изобилуют растительностью, а в зарослях камыша резвятся утки. Число ту­ ристов растет из года в год.

Были обновлены дороги, улучшена работа других служб, построено 120 мостов. Через континентальный водораздел вода стала подаваться насосами в северную Баварию, где ощущается ее нехватка. Улучшилось водоснабжение в городах и на фер­ мах. Кроме того, появились три огромных водохранилища к югу от Нюрнберга - о таких озерах люди раньше и не мечтали.

Примечательно, что новый водный путь практически само­ окупаем. Устав компании «Рейн-Майн-Донау» гласит, что 6,5 млрд, немецких марок, в которые обойдется строительство канала, не будут бременем для граждан. Правительством земли Бавария и федеральным правительством Германии были пре­ доставлены беспроцентные займы в необходимых для компа­ нии размерах. Тем временем «Рейн-Майн-Донау» начала прода­ вать гидроэлектроэнергию: 55 турбинных электростанций, по282

строенных ею вдоль «водной улицы», могут обеспечить элек­ тричеством весь Мюнхен, и таким образом быстро возвратить долги по займам. Если дела пойдут так и дальше, то компания сумеет полностью расплатиться к 2050 г. После этого электро­ станции будут переданы федеральному и земельному прави­ тельствам, а сама компания закроется.

Задолго до этого бизнес на трассе канала будет процветать: транспортировка грузов по воде и дешевле, и экономичнее по сравнению с любым другим видом транспорта. Используемая в тандеме с буксиром-толкачем европейская речная баржа новейшей конструкции способна взять 3300 метрических тонн груза - столь­ ко же, сколько перевозят два железнодорожных состава, но при этом в 3 раза дешевле. Одна такая баржа может перевозить столь­ ко груза, сколько примерно 100 трейлерных тяжеловозов.

10.7. МОСТЫ И ТУННЕЛИ

10.7.1. Мосты

Сербский писатель, лауреат Нобелевской премии в области литературы, Иво Андрич написал о мостах замечательные сло­ ва: «Они важнее, чем дома, они более святы, чем церкви, пото­ му что сильнее объединяют. Они принадлежат всем и всем в равной мере приносят пользу; они возводятся именно в тех мес­ тах, где сходится множество человеческих потребностей; они долговечнее других строений и никогда не служат какой-то скрытой или злой цели».

Многие тысячелетия назад люди срубали деревья для ук­ ладки примитивных мостов. Их делали из распиленных бревен или из больших плоских камней, брошенных в воду. Это были предшественники современных мостов, которые то перекиды­ вают скоростные автодороги через глубокие долины, то эле­ гантно парят над реками и проливами в виде висячих мостов с большими пролетами.

Сама природа создала три основные разновидности мостов. Самый простой мост - балочный. В примитивной форме - это переброшенное через ручей бревно. Правда, составленная из брусьев балка или длинная каменная плита не позволяли сде-

лать длинный мост через широкую реку. Тогда между берегами стали сооружать промежуточные опоры. Расстояние между двумя опорами называется пролетом.

Если пешеходная или проезжая часть опирается на своды каменной кладки, то такой мост называется арочными. Мост можно подвесить на канатах или тросах - тогда получится ви­ сячий мост.

Висячие мосты стали строить позже, чем арочные. В тропи­ ческих странах есть растения с длинными и прочными волок­ нами, например лианы. Иногда такие растения свисают прямо над рекой, как бы образуя естественные мосты. Поэтому люди, жившие в тех краях, научились перебираться на другой берег реки или ущелья с помощью канатов, скрученных из раститель­ ных волокон или сыромятной кожи, то есть делать висячие мос­ ты. Такие мосты перебрасывали, например, через глубокие про­ пасти в отдельных высокогорных районах Гималаев и в стране инков в Перу. У современных висячих мостов настил подвешен на прочных стальных канатах к толстому стальному тросу, ко­ торый подпирают высокие столбы - пилоны.

Один из естественных арочных мост ов возвышается на юге Франции над рекой Ардеш, в 60 км от города Ним. Ш ирина этой скальной арки составляет 59 м, а вы сот а-34 м, что р а в ­ но высоте 10-этаж ного дома. Вероятно, некогда это был вход

в обрушившуюся пещеру.

Шумеры и египтяне около 5000 лет тому назад начали воз­ водили арочные своды из кирпича. Арка долгое время была единственной возможностью создать из камня мост со сравни­ тельно длинным пролетом. Объясняется это тем, что камни вы­ держивают большие силы давления, или сжимающие усилия, а сравнительно небольшие растягивающие усилия для него раз­ рушительны. Первые каменные арки применялись при строи­ тельстве проемов ворот. Различают два типа арок: консольную и традиционную с замковым или ключевым камнем. Консоль­ ная арка устойчива на протяжении всего времени строительст­ ва. Для сооружения традиционной арки надо использовать опорную дугу (кружало), сделанную из досок или металла. Строение приобретает устойчивость после установки ключево­ го камня в самой верхней части свода. Пропорции для арки 284

подбирались методом проб и ошибок. Постепенно основной формой стала обратная цепная линия.

Мостостроение стало важнейшим стимулом для разработки теории упругости и сопротивления материалов. Начало поло­ жили Галилео Галилей и Роберт Гук. Основы этих наук были разработаны трудами воспитанников Парижской политехниче­ ской школы: Навье, Коши, Пуассона, Сен-Венана, Клапейрона. Значительный вклад внес Стокс и русская школа механиков: Д.И. Журавский, С.В. Кербезд, А.Н. Крылов. И.Г. Бубнов, С.П. Тимошенко, В.В. Феодосьев.

Один из шедевров древнеримской архитектуры - так назы­ ваемый Гардский мост - огромная трёхъярусная аркада, по ко­ торой канал акведука пересекает глубокую долину реки Гар вблизи города Нима во Франции. Нижний ярус аркады, высота которого 21,6 м и ширина 6,36 м, состоит из шести арок и несёт на себе второй ярус высотой 21,5 м и шириной 4,56 м. По треть­ ему ярусу высотой 7,82 м и шириной 3,06 м проложен канал ак­ ведука. В этом ярусе 35 маленьких арочек. Общая высота со­ оружения 48,77 м. Длина верхней аркады - 275 м, аркады вто­ рого яруса - 242 м, нижней - 142 м. Пролёты арок первого яру­ са и приходящейся над ними части второго яруса совпадают по вертикали. Маленькие арочки третьего яруса расположены так, что над средней аркой, более широкой, чем остальные, их четы­ ре, а над другими - по три. Для этого несколько изменены раз­ меры столбцов.

Сочетание различных по величине пролетов и опор в слож­ ной ярусной системе, большая смелость и в то же время уме­ ренность в применении форм и пропорций способствовали соз­ данию совершенной художественной композиции. Жан-Жак Руссо в «Исповеди» так выразил свое впечатление: «Это было первое римское сооружение, которое я видел. Я ожидал увидеть памятник, достойный рук, создавших его. Но он превзошел мои ожидания, и это было единственный раз в моей жизни. Только римляне могли создать подобное. Вид этого простого и благо­ родного сооружения поразил меня тем сильнее, что оно нахо­ дится в пустыне, а уединение и тишина значительно усиливают впечатление от предметов и вызываемый ими восторг. Дело в том, что так называемый мост это не что иное, как водопровод.

ло оказаться случайно упавшее через ручей дерево, которым воспользовался человек, чтобы перебраться на другой берег, то арку могли образовать камни, заклинившиеся в результате горно­ го обвала. Свешивающиеся между деревьев лианы, по которым обезьяны перемещаются с одного дерева на другое, не касаясь земли, вероятно, навели людей на мысль о висячих мостах.

Мост в Санаине, датированный 1234 г., одновременно изя­ щен и монументален. Он построен из хорошо тесаных базаль­ товых камней. Полуциркульная арка его единственного пролета прекрасно прочерчена, окаймлена простым и спокойным архи­ вольтом, придающим ей легкость. Хорошая отделка, правиль­ ная форма клинчатых блоков усиливают выразительность дета­ лей. Этот мост, кроме практического, имел и мемориальное значение. На хачкаре, установленном при въезде, была надпись: «В дни царствования рода Багратуни я, Банане, дочь князя кня­ зей Саркиса сына Закаре, жена царя Аббаса, смерть которого в молодые годы причинила нам горе, построила этот мост и воз­ двигла этот крест в память его, себе в утешение и за здравие моих родителей и братьев».

Через реку Москва за всю историю был построен только один каменный мост, простоявший с 1692 г. по 1859 г. Затем он был разобран и заменен последовательно двумя металлически­ ми, сохранявшими название Большого Каменного. Строитель­ ными работами Каменного моста руководил чернец (монах), имя которого не установлено, лишь по косвенным документам можно предположить, что это был старец Филарет. Во всяком случае, можно с уверенностью сказать, что это был опытный мостостроитель. Он не следовал буквально проекту Кристлера, а внес в него существенные изменения. Вопреки принятому правилу делать в мостах нечетное количество пролетов, которое

всвоем труде «Четыре книги об архитектуре» Андреа Палладио обосновал так: «Быки... должны быть в четном числе, ибо, с од­ ной стороны, мы видим, что природа сделала четным все то, что

вколичестве более одного, должно нести какой-либо груз, как о том свидетельствуют ноги человека и всех остальных живот­ ных, с другой стороны, такое распределение более красиво на вид и сообщает всему сооружению большую устойчивость: ведь течение реки остается свободным посередине, где оно, ес-

Герард построили водопровод с небольшим постоянным укло­ ном для подачи воды самотеком. Над долиной Яузы они соору­ дили кирпичный мост длиной 356 м с облицовкой из белого камня (известняка), имеющий 21 полуциркульную арку высотой по 8,5 м. Высота Ростокинского акведука доходит до 20 м над руслом Яузы.

Оригинальный мост, построенный в 1775-1785 гг. в составе комплекса загородных сооружений летней резиденции Екате­ рины II в Царицыно, сохранился и эксплуатируется до сих пор. Так называемые разрезные балки опираются двумя концами, неразрезные, перекрывая несколько пролетов, дополнительно опираются в промежуточных пунктах. В железнодорожном мосту (проект 1935 г., архитектор Б.М. Надежин при консуль­ тации профессора В.Д. Кокорина, инженер Н.Г Парамонов) трехпролетная балка имела длину 420 м. Металлические про­ летные строения подвержены временным деформациям от тем­ пературных колебаний и прогиба под тяжестью транспорта.

Арочные фермы применяют сплошные (коробчатые) и сквозные, серповидные или параллельные (концентрические) пояса. Они допускают устройство проезжей части понизу, по­ верху и в промежуточных положениях, посередине и большое разнообразие композиционных приемов.

В Грузии на территории Тбилисского ботанического сада в ущелье Цавкиси над водопадом речки того же названия легкая конструкция арки пешеходного железобетонного моста проти­ вопоставлена каменистому основанию и гармонирует с водя­ ными струями и живописной южной растительностью. Красив и многообразен пейзаж, раскрывающийся с моста: одновременно видны удаленные склоны гор, скальные наслоения и водопад, низвергающийся в еще более глубокий темный провал ущелья на вымытые водой плоские каменные плиты. Это один из удач­ ных примеров включения инженерного сооружения в естест­ венный природный ландшафт.

Висячий мост тот, проезжая часть которого подвешена к гибким цепям или кабелям, перекинутым через высокие пилоны опор, а концы прочно закреплены в береговых устоях. Конст­ рукция висячего моста в меньшей степени препятствует рас-

крытию природного пейзажа с проезжей части. Пример висяче­ го моста - Крымский в Москве, сооруженный в 1938 г.

Обилие водных препятствий - широких рек, озер, морских проливов и заливов, а также скальные грунты ~в основаниях мостовых опор - способствует строительству висячих мостов больших пролетов с кабелями, плетенными из высокопрочных пучков стальных нитей, и достижению рекордных пролетов.

Самый большой в комплексе, один из крупнейших висячих кабельных мостов СЩА - мост Дж. Вашингтона, построенный между 1927 и 1932 гг. (инженер Аманн и архитектор Джильберт). Длина его главного пролета 1066,8 м, двух крайних по 198 м. Основная несущая конструкция моста - две пары кабе­ лей, подвешенных на металлических пилонах высотой 193,5 м. Кабели изготовлены из высокосортной стальной проволоки (всего ее пошло 171 тыс. км), скручивающейся на специально изготовленном оборудовании. Четыре кабеля диаметром 1 м каждый поддерживают проезжую часть шириной 35 м, которая состоит из восьми полос движения: четыре для грузовых авто­ мобилей в середине, две для легковых по сторонам, два тротуа­ ра по 3 м.

По своей архитектуре мост Дж. Вашингтона - один из луч­ ших висячих мостов. Сквозная конструкция пилонов после окончания первой очереди строительства хорошо гармонирова­ ла с тонкими стальными кабелями и подвесками висячей систе­ мы пролетного строения и ландшафтом берегов, покрытых рас­ тительностью. Благодаря удачному соотношению высот пило­ нов и подвески проезжей части, общим пропорциям мост при огромных размерах не утратил цельности. Впоследствии мону­ ментальность облицованных пилонов зрительно разрушила конструктивный образ сооружения.

В мостах Сан-Франциско - Окленд и рекордном по величи­ не пролета (1281 м) Голден-Гейт, построенном в 1937 г. (инже­ нер Штраусс), пилоны сделаны в монументальных формах, но не сплошными, а в виде порталов с поперечными связями, в первом случае косыми крестами, во втором - горизонтальными распорками.

Несмотря на небольшие размеры, Аничков мост в СанктПетербурге - одно из главных сооружений архитектурного ан290