Краткие исторические сведения о металлических мостах.
Люди с незапамятных времён использовали в своей практической деятельности железо. Учёными доказано, что первые железные изделия выполнялись из метеоритного железа. За две тысячи лет до нашей эры в Азии начали получать железо из руды. Оно в то время выплавлялось в малых объёмах и в строительстве использовалось редко. По прочности железо мало выигрывало у бронзы, зато последняя практически не разрушалась от атмосферных воздействий. Если говорить о мостах, то впервые железо использовалось во вспомогательных элементах, например, для изготовления цепей в подъёмных мостах крепостей.
К концу XVIII в. научились получать достаточно дешёвый чугун, но вначале из него делали в основном рельсы. Первым крупным чугунным сооружением стал арочный мост, построенный в 1779 г. через р. Северн в Колбруке (Англия). Арка со стрелой 15 м перекрывала пролёт 32 м. Мост возведён из предварительно изготовленных элементов всего за 3 месяца. На его сооружение было израсходовано около 380 т чугуна. Примечательно, что уже в то время чугунный мост оказался дешевле каменного, если бы таковой был построен в этом месте.
Постепенно качество чугуна улучшалось, а следовательно, и увеличивались пролёты мостов. В 1814 г. инженер Ренни построил в Лондоне через р. Темзу Саутверский мост пролётом 73 м. Но ещё в 1801 г. инженеры Телфорд и Дуглас, используя идею Томаса Пейна о строительстве арочных мостов из клиновидных элементов, разработали проект моста, который бы позволил перекрыть Темзу одним 200-метровым пролётом со стрелой подъёма 22 м. К сожалению, этот проект не был реализован.
Чугунные мосты строили и в России. В 1850 г. по проекту С.В. Кербедза построен большой семипролётный арочный мост через р. Неву с пролётами 45...47 м.
Но чугун обладает одним очень серьёзным недостатком - он слабо сопротивляется растяжению, поэтому его применение возможно только в арочных мостах. В XIX в. чугун в мостостроении постепенно вытеснили пудлинговое железо и сталь. Это были практически новые материалы, хорошо работающие как на сжатие, так и на растяжение, что открывало возможности создания новых конструктивных форм пролётных строений. Большое развитие получили балочные и висячие системы.
В 1823 г. в Петербурге был построен Пантелеймоновский мост висячей конструкции с пролётом 37 м. Но уже в 1826 г. Тельфорд при строительстве висячего моста через Менейский пролив перекрыл пролёт 176 м. В Будапеште на мосту через р. Дунай в 1840 г. был перекрыт пролёт 200 м. Там же в начале XX в. построен цепной мост пролётом 316 м.
В 1815 г. при строительстве висячих мостов начали применять проволочные канаты. Особое распространение они получили в США. Джон Реблинг при сооружении Ниагарских висячих мостов в 1850 г. перекрыл пролёт 317 м, а в 1869 г. - 385 м. В 1876 г. по его проекту был построен вошедший в историю мирового мостостроения знаменитый Бруклинский мостпролётом 486 м в Нью-Йорке через Ист-Ривер.
Используя более совершенные материалы, современные технологии проектирования и строительства, в конце минувшего века в Японии построен висячий мост, перекрывший пролёт 1990 м.
Появление более качественной мартеновской стали позволило соорудить в Шотландии в 1889 г. через р. Форт железнодорожный консольный мост с двумя пролётами по 521 м. В месте мостового перехода глубина воды достигала 65 м. На размещение опор, а следовательно, и на схему моста повлияло расположение островов в створе мостового перехода. Полная длина моста - 2470 м, высота консольных ферм над промежуточными опорами - 100 м. До 1917 г. этот мост перекрывал самый большой пролёт в мире.
Вершина инженерного творчества Эйфеля в области мостостроения - виадук Garabit, построенный в 1884 г. через долину реки Truyere на юге Франции. Полная длина виадука - 564 м. Русло реки перекрыто серповидной двухшарнирной аркой пролётом 165 м. Железнодорожный проезд на мосту расположен на высоте 122 м над водной поверхностью реки. Отказавшись от чугуна, мостостроители не отказались от сооружения арочных мостов. В 1917 г. в Нью-Йорке был построен Хелльгетский арочный мост пролётом 298 м через р. Ист-Ривер. Поражает своей грандиозностью и элегантностью мост в Сиднейской гавани пролётом 503 м, построенный в 1932 г.
В последние десятилетия находят применение вантовые мосты, завораживающие простотой своих линий и элегантностью. Что касается рекордного пролёта среди вантовых мостов, то в настоящее время рекорд принадлежит мосту Татара (Япония) - 890 м.
Со времени появления первого металлического моста идёт постоянная борьба за экономию металла для несущих мостовых конструкций. В целях экономии металла в настоящее время находят широкое применение композитные мосты, конструкции которых выполнены из разных материалов.
В последние десятилетия практически на всех металлических мостах с железобетонной плитой проезжей части последняя объединена в совместную работу со стальными несущими конструкциями.
Идея применения разнородных по своим свойствам материалов не нова. Ещё в середине XIX в. строили мосты с чугунно-железными коробчатыми балками. Верхние пояса таких балок выполняли из чугуна, а нижние - из железа. Пояса соединялись между собой железными листами (рис.). В дальнейшем идея строительства чугунно-железных мостов распространилась и на решётчатые фермы, в которых сжатые элементы выполняли из чугуна, а элементы, в которых возможно появление растягивающих напряжений - из железа. Однако, это предложение не нашло сколько бы значимого распространения, но идея создания композитных конструкций в настоящее время не потеряла своей актуальности.
