Фермы мостов: Металлические мосты: три тысячи лет эволюции

Содержание

Металлические мосты: три тысячи лет эволюции

Мост «Аркадико» в Греции — один из самых древних мостов мира, который до сих пор сохранился и используется. Построенный еще во времена бронзового века, он имеет примерный возраст в 3300 лет.

Думали ли строители, складывая «Аркадико» из известняковых валунов модной микенской кладкой «Циклоп», еще и без применения цемента, что по нему будут бодро шагать не только местные жители, но и толпы туристов по прошествии тысячелетий? Как далеко вперед смотрят современные мостостроители, возводя свои мосты? Из чего состоят металлические мосты, и какие строительные мостовые материалы используются?

Балочные мосты

Перед тем, как углубиться в данную тему, оговоримся, что, по большому счету, любой мост состоит из пролетных строений (кроме прочих функций, на них располагается дорога для автомобильного транспорта, ж/д пути для поездов, там может быть пешеходный переход или вообще трубопровод) и опор.

Конструкцию моста определяют именно пролеты –начиная от простейших балочных, арочных, ферменных, подвесных и рамных, заканчивая более сложными вантовыми (есть и другие, менее распространенные типы стальных мостов). Пролетные строения опираются на опоры, а уже те – на фундамент моста.

Кроме того, если вы собираетесь построить стальной мост, вам понадобятся базовые конструктивные элементы: балки, арки, фермы и подвесы. Различные комбинации этих четырех составляющих позволяют архитекторам и мостостроителям воплощать в жизнь даже самые причудливые дизайнерские решения.

Итак, повторимся – балочные мосты являются самыми простым видом таких сооружений. Роль пролетных строений для таких мостов исполняют балки, перекрывающие расстояние между опорами.

С точки зрения законов физики, балочная система характеризуется отсутствием горизонтальной нагрузки с пролетов на опоры – нагрузка идет только по вертикали.

Элементарный, всем знакомый балочный мост – это деревянная доска, переброшенная через лужу, бревно или каменная плита, соединяющее берега ручья. В «серьезных» мостах балку изготавливают из бетона или стали. Как правило, бетон используется для коротких мостов в сельской местности. Вообще же, под термином «балка» сейчас обычно подразумевают именно стальную мостовую балку, т.е. чаще всего речь о металлических мостах балочных систем.

Балочные мосты – самые старые в мире, их история насчитывает тысячелетия, и, тем не менее, такие мосты используются и поныне. Конечно, века назад их дизайн был намного проще, чем сейчас. По мере развития технологий материалы и методы совершенствовались, следуя от обработки камня, через изобретение бетона к кованому железу и, наконец, к стали, которая прочнее и служит дольше.

Протяженность балочного моста редко превышает 76 м (дело в физике и ограничениях, которые диктует сама конструкция). Тем не менее, есть и исключения.

Так, самый длинный в мире основной пролет знаменитого автодорожного балочного моста Рио-Нитерой составляет рекордные300 м. Это сооружение еще называют мостом им. Президента Коста-и-Силвы. Он построен через залив Гуанабара и соединяет два бразильских муниципалитета — Рио-де-Жанейро и Нитерой. В строительстве моста принимали участие компании из разных стран мира. Так, к примеру, металлические элементы конструкций пролетов (в т.ч. и стальные мостовые балки) производились в Великобритании, и уже оттуда доставлялись морем на один из бразильских островов неподалеку от стройки, где собирались в несколько этапов. Мост строили 6 лет, и в 1974 г. Рио-Нитерой был открыт. Его называли в честь покойного президента страны, который инициировал проект, но, к сожалению, не дожил до его реализации.

Еще один пример балочного моста – пешеходно-велосипедный мост через Владимирский спуск в г. Киеве, который проложен от памятника Владимиру Великому к Арке дружбы народов. Идея сооружения существовала десятилетия, но только в конце 2018 г. началась реализация амбициозного проекта, который был открыт для широкой публики уже в мае 2019 г. , ко Дню Киева. Около 90% материалов этого преимущественно металлического моста произведено в Украине. В частности, сталь для мостовых конструкций (700 т. Стальных листов различной толщины, от 8 до 55 мм) выпустил украинский промышленный гигант «Азовсталь».

Коробчатые балочные мосты

В коробчатом балочном мосте балки представляют собой коробки, выполненные из бетона, стали и железобетона (в различных сочетаниях). Такой тип, как правило, используется при строительстве современных надземных конструкций для городского рельсового транспорта и эстакад.

Создание коробчатого балочного моста тесно связано с именем французского генерал-лейтенанта «Q»или Жиффар Мартеля (Giffard Le Quesne Martel), служившего во время Первой и Второй мировых войн, пионера военной инженерии и стратегии ведения танковой войны. В 1919 г. офицер был назначен руководителем экспериментального мостового комплекса в Крайстчерче, Хэмпшир, который исследовал возможности использования танков для инженерных целей.

Мартель придумал соединить мост с танком, чтобы использовать энергию двигателя бронетехники для маневрирования во время установки объекта на местности. Также офицер разработал новую для своего времени концепцию коробчатого балочного моста, состоящего из модулей. Такой модульный мост сравнительно легко возводился по ходу продвижения войск во время военных кампаний. Концепция была официально принята французской армией в 30-х года прошлого века.

Что касается немодульных коробчатых балочных мостов, то они были более чем популярны во время экстенсивного роста дорожного строительства в 1960 г.г., когда одновременно возводилось множество мостовых проектов. Небывалая спешка породила ошибки. Серьезным ударом по популярности этого типа конструкции стали три крупнейшие аварии – в Австралии, Германии и Великобритании – причиной которых было обрушение таких мостов. В Англии был создан т.н. Комитет Меррисона, который занялся исследованием конструкции и способов возведения стальных коробчатых балочных мостов.

Как оказалось, проблема не в стали для изготовления мостов, а в дизайнерских решениях и нарушениях во время сооружения мостов. Позднее некоторые балочные коробчатые переходы были перестроены – существенно и не очень – и дополнительно укреплены с помощью металлоконструкций для мостов.

Ферменные мосты

Нужно сказать, что пролетные строения изготавливаются либо из сплошных балок с разным сечением, либо из решетчатых конструкций, которые еще называют фермами. Ферменные системы — это, как правило, металлические железнодорожные мосты. Фермы делают из стального проката. Их легкая конструкция позволяет перекрывать сравнительно большие пролеты – от 40 до 150 м.

Железобетонная мостовая ферма работает на подъездных ж/д путях одного из предприятий Кемеровской области РФ и является единственной в мире.

Весьма показательна история развития ферменных мостов в США. Недостатка в дереве не было, поэтому в ранних американских мостовых фермах обычно использовались тщательно подогнанные пиломатериалы и железные прутья. В 1820 г. была запатентована самая простая форма — решетчатая «ферма Тауна». Ее производство не требовало ни особых навыков, ни большого количества металла. До середины XIX века полностью стальные мосты на просторах США были редкостью. Постепенно металл начал заменять древесину, а мосты становились коваными. Строительные фирмы разрабатывали множество проектов ферм разной формы, которые успешно продавались по всей стране. Сначала была мода на ферму «тетива», потом ее место заняла «ферма Пратта». К концу века на смену кованому железу пришла мостовая сталь. В это время использовались другие конструкции фермы, в том числе «верблюд». К 1910-м гг. большинство развитых стран разработало и стандартизировало множество дизайнов ферм с использованием стали для мостов. Сейчас насчитывается несколько десятков фермерских систем, которые успешно применяются в мостостроении.

Самым длинным в мире ферменным мостом считается Pont de Québec, иначе Квебекский мост. Он проложен между канадским Квебеком и Леви, и длина его пролета составляет почти 550 м.

При строительстве системы произошло ее обрушение (что, впрочем, не такое и редкое явление). Из-за ошибок в расчетах, допущенных на этапе планирования моста, фактический вес моста значительно превышал его несущую способность. Когда мост был почти закончен, местная команда инженеров заметила некоторые структурные проблемы, но никто не принял во внимание серьезность ситуации. Работы продолжались, несмотря на требование главного инженера полностью прекратить строительство. В итоге в 1907 г. недостроенное сооружение рухнуло за 15 секунд.

В 2000-ных гг. отлив все еще выносит на берег покореженные части Pont de Québec. Из этого металла местное историческое общество даже соорудило памятник произошедшей катастрофе. Тем не менее, к 1919 г. Pont de Québec был введен в эксплуатацию. Сейчас он носит почетное звание исторического памятника гражданского строительства. А в Квебеке существует легенда о том, что куски разрушенного моста на протяжении многих лет используются для ковки стальных колец, которые торжественно вручаются будущим канадским студентам-инженерам.

Эти кольца, надетые на мизинец, призваны напоминать студентам о социальных обязанностях и этике их профессии. Стальное кольцо изначально шероховатое, но со временем оно полируется работой, что символизирует опыт, приходящий с возрастом.

Арочные мосты

Арочные мосты относятся к так называемым распорным системам. Они отличаются от балочных тем, что их пролетные строения передают опорам как вертикальную, так и горизонтальную нагрузку. Основными несущими конструкциями такого сооружения являются арки.

Арочный мост — каменная классика, и от нее первый арочный металлический мост отстает на 33 столетия! Арочные конструкции в мостостроении использовались не только древними греками, но и этрусками. А древние римляне оказались именно теми, кто полностью осознал весь потенциал таких систем.

Современные историки и архитекторы насчитывают три с лишним сотни каменных римских мостов, три десятка деревянных сооружений и полсотни акведуков, значительная часть которых не только полностью сохранилась до наших дней, но и до сих пор используется как пешеходами, так и автомобилистами!

Римские арочные мосты были в большинстве своем просто полукруглыми, некоторые представляли собой ряд арочных сегментов. Также следует отметить, что мостостроители Рима были первыми, кто начал использовать при возведении мостов бетон. В значительной степени римские наработки легли в основу успехов европейских архитекторов средних веков. Опоры становились все более узкими, арочные бочки – более тонкими, а пролеты – высокими. К XIV веку длина арочных мостов уже достигла 40 м в Испании, Италии и Франции.

В свою очередь Поднебесная гордится мостом Аньцзи – самым древним мостом, сохранившимся в стране. Объект построен еще в V веке и дошел до наших дней практически в неизменном виде (несмотря на 8 пережитых войн, 10 разрушительных наводнений и целый ряд сильных землетрясений). Длина моста – 50 м при пролете в 37 м, ширина составляет 9 м. Современники Аньцзи называли его чудом инженерной мысли. В конструкцию моста древний инженер Ли Чунь включил боковые арки, сделавшие сооружение более устойчивом. Интересно, что европейских мостостроителей аналогичная идея посетила не ранее XIV века.

В дальнейшем каменные и кирпичные мосты продолжают вдохновлять все новые поколения инженеров и строителей. Отцом-основателем современных принципов проектирования каменных арочных систем считается француз Жан-Родольф Перроне. Наиболее известная работа архитектора – пятипролетный арочный мост Согласия через р. Сену. Ныне через это сооружение времен французской революции идет один из самых напряженных транспортных трафиков Парижа.

И, наконец, не меньшего внимания заслуживают украинские металлические арочные мосты. Самый длинный из них – металлический мост через реку Днепр, соединяющий правый берег г. Запорожья с о. Хортица. Грубо говоря, он состоит из металлической арки, стальной мостовой балки жесткости, опирающейся на арку, и железобетонной плиты. Подобная конструкция позволила мостостроителям добиться рекордной для нашей страны длины сооружения в 320 м. А вообще гигант появился благодаря размаху социалистического строительства. С 1970 г. возводилась ДнепроГЭС-2, и на очередном этапе стройки возникла необходимость перекрыть проезд через плотину ДнепроГЭС-1.

Чтобы удовлетворить логистические нужды города, действующих харьковских мостов оказалось маловато. Решили построить еще один. Металлоконструкции моста делались на заводе им. Бабушкина в Днепре, монтировали сооружение тоже днепропетровские мостостроители. Вслед за монтажом начались испытания несущих конструкций, для чего пригнали полсотни грузовиков по 25 т каждый. Мост понадобилось усилить, и результат превзошел все ожидания. Тогда он стал единственным в своем роде в СССР, а возможно и в мире, по признанию архитекторов – сочетание настолько большого пролета с гибкой и жесткой стальной аркой было уникальным. Движение открыли в 1974 г., а в 2000-ных прошла реконструкция объекта, который успешно эксплуатируется до сих пор.

Преимущества стали в строительстве мостов

Изучая эволюцию отдельных мостовых переходов можно проследить, как каменные конструкции заменялись мостами из бетона и стали, а на смену им приходят полностью стальные конструкции. Так, в августе 2018 г. произошло обрушение 200-метрового участка моста Моранди в итальянской Генуе. Событие нанесло удар не только по инфраструктуре миллионного города, но и уверенности итальянцев в ключевой технологии страны – бетоне.

Чуть более 1 км длиной, он пересекал не только реку Польчевера, но и соединял ж/д депо, несколько заводов с густонаселенным районом и был одним из самых длинных бетонных мостов в мире к моменту своего открытия в 1967 г.. Минимальное использование стали в мосте Моранди стало своего рода символом итальянской инженерии.

Послевоенная Италия не имела ресурсов, чтобы производить или импортировать достаточное для строительных нужд количество стали из-за международных санкций. Тогда казалось, что итальянцы научились «превращать» бетон в сталь с ее долговечностью, прочностью и гибкостью. Но со временем становилось все более очевидным – бетон быстро «старится». Ряд проверок указывали на то, что мост чрезмерно изношен и требует срочной реконструкции. Но, как водится, власти закрывали глаза на проблему до последнего, пока не случилась трагедия, повлекшая за собой и человеческие потери. В результате, к лету прошлого года остатки моста были полностью демонтированы. На его месте сейчас возводится новое сооружение по проекту знаменитого итальянского архитектора Ренцо Пиано. Строительство, которое планируется закончить к августу 2020 г., ведет компания Fincantieri Infrastructurе. Львиную долю металла для нового моста – 15,7 тыс. т. толстолистового проката — поставил METINVEST TRAMETAL.

Собственно, и эта, и множество других «историй о мостах» снова и снова доказывают, что сталь является идеальным материалом для мостостроения. Она стала неотъемлемой частью современных мостов благодаря своей прочности, гибкости и длительному сроку службы даже в самых суровых условиях. Сталь мостовая – идеальный материал для строительства мостов любой длины из-за ее долговечности, простоты изготовления и легкости в обслуживании.

Что такое ферменный мост?

Ферменный мост — один из самых старых и сильных типов мостов. Базовая конструкция фермы состоит из трех основных компонентов: опор, аккордов и диагональных «перепонок», которые придают ферме особый вид треугольной перепонки. Более сложные мосты фермы могут также иметь спортивные распорки, крепление и ветер.

На первый взгляд, ферменный мост представляет собой конгломерат треугольников, соединенных в обтекаемую массу. Эти треугольники формируют опорную конструкцию конструкции фермы, но основание ферменного моста состоит из двух или более прямых горизонтальных балок, называемых «хордами». Более мелкие балки, называемые «паутинами», соединяют большие балки под диагональными углами, создавая вид треугольников, соединенных вместе в огромной мозаике. Пирсы образуют «ножки» моста, чтобы удерживать его над землёй или водой.

Конструкция фермы — это чудо мостовых технологий, некоторые очень старые мосты все еще находятся в отличном рабочем состоянии. Треугольные перемычки между длинными горизонтальными хордами предотвращают сгибание или сгибание хорд. В отличие от арочного моста, ферменный мост не поддерживает мост снизу проезжей части. В отличие от подвесного моста, ферма не поддерживает мост сверху проезжей части. Ферменный мост поддерживает саму конструкцию, используя растяжение и сжатие, чтобы сблизить отдельные элементы в плотную, прочную, жесткую конструкцию.

Самый ранний и самый простой тип ферменных мостов — это фермы King Post. Два луча наклоняются друг к другу, образуя треугольник. Длинная параллельная связующая балка, или хорда, образует основание треугольника. С вершины треугольника к хорде свисает крепкий стержень натяжения. Этот тип фермы до сих пор используется для коротких мостов и современного строительства дома и лучше всего подходит для пролетов длиной 35,6 м или менее.

Ферменная конструкция «Королева» — это более сложная адаптация «Королевской стойки», в которой маленький квадрат находится внутри большого треугольника. Дополнительные перемычки образуют более плотную и жесткую конструкцию, способную выдерживать более тяжелые нагрузки и более длинные пролеты до 70 футов (21,3 метра). В 1840 году инженер Уильям Хоу разработал конструкцию ферменных конструкций Howe, в которой несколько диагональных перемычек были соединены с двумя параллельными аккордами. Груз фермы Howe может обрабатывать пролеты длиной 150 футов (45,72 метра). Современные инженеры сконструировали множество вариантов ферменного моста, способного выдерживать даже более длинные пролеты.

Примеров связующих мостов предостаточно по всему миру. Мост через реку Нью-Форк в округе Саблетт, штат Вайоминг, является прекрасным примером ферменной фермы. В Таиланде мост через реку Квай, построенный заключенными времен Второй мировой войны и популяризированный по одноименному фильму, представляет собой стальной стропильный мост. Потрясающий арочный мост фермы под названием Навахо Бридж расположен в Лис Ферри, штат Аризона. Шотландский мост Ферт-оф-Форт, построенный в 1890 году и охватывающий 350 футов (106,68 метра), является примером консольной фермы, а в китайском Садовом мосту в Шанхае есть уникальная верблюжья ферма.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Мосты Фермы-Соединения — Энциклопедия по машиностроению XXL

При работе крана гайка 15 установлена в вертикальное положение, винт 16 ввернут до отказа.

В таком положении рессора сжата и задний мост жестко соединен с рамой и приподнят вместе с колесами. Таким образом, вес колес добавляется к весу фермы 1 и повышает устойчивость крана. В транспортном положении винт 16 должен быть вывернут настолько, чтобы гайку 15 вместе с пластиной 17 можно было легко откинуть в горизонтальное положение. [c.189]
Их устанавливают с помощью автомобильных или гусеничных кранов. После выверки и закрепления тележек на них собирают основание (мост) башни. Далее укрупняют элементы вертикальной и наклонной форм, а при отсутствии подходящих кранов производят их подъем по одной из следующих схем (рис. 101) [4, 5, 34] подъем наклонной фермы (с разворотом вокруг шарнира) при помощи неподвижной мачты и последующий подъем вертикальной фермы с разворотом и скольжение.м одновременный двухступенчатый подъем вертикальной и наклонной ферм, соединенных в верхних точках (сначала с помощью вспомогательной мачты до положения / и далее — стягиванием опор до положения //) подъем вертикальной фермы с разворотом вокруг шарнира при по.

мощи падающей мачты и последующий подъем наклонной фермы (см. рис. 101, г) с разворотом и скольжением. [c.215]

Заклепочные соединения широко применяют при изготовлении металлических конструкций мостов, ферм, рам, балок, а также в котлостроении, самолетостроении, судостроении и др. [c.345]

Опыт изготовления и эксплуатации цельносварных пролетных строений железнодорожных мостов показал, что применение в них нахлесточных соединений, характеризующихся высокой концентрацией напряжений, приводит к появлению местных разрушений в отдельных перенапряженных участках. Поэтому в современных условиях такие соединения в элементах главных ферм цельносварных пролетных строений железнодорожных мостов запрещаются. Соединения внахлестку допускаются только в узлах поперечных и продольных связей, которые являются слабонагруженными элементами. Многие цельносварные пролетные строения железнодорожных мостов, построенные в период после 1945 г. без нахлесточных соединений, а с применением стыковых соединений, не имеющих резких переходов в своих отдельных сечениях, успешно эксплуатируются. [c.13]

Мост крана состоит из двух ферм, соединенных между собой связями по верхнему и нижнему поясам. На верхнем поясе фермы уложены рельсовые пути, по которым передвигается грузовая тележка 5. [c.202]

Мост составляют две несущие балки или фермы, соединенные между собой двумя поперечными опорными концевыми балками, и кабина управления. [c.19]

Мост крана состоит из двух несущих сварных балок или ферм, соединенных между собой двумя поперечными опорными концевыми балками, к которым крепятся четыре ходовых колеса для передвижения по подкрановым путям кабин, подвешенных к мосту, для управления крана и для размещения электрооборудования. С каждой стороны моста устроены площадки одна для расположения [c.33]

Мост крана состоит из двух несущих ферм, соединенных концевыми, поперечными балками, опирающихся на четыре ходовых колеса.

[c.45]

Мост крана состоит из двух несущих балок двутаврового сечения и вертикальных ферм, соединенных между собой двумя концевыми опорными [c.55]

Жесткая нога представляет собой пространственную конструкцию, соединенную с фермами моста при помощи жестких узлов. Качающаяся нога выполняется в виде плоской фермы, соединенной с главными фермами моста при помощи шарниров, что устраняет возможность заклинивания ног у рельсов при температурных деформациях моста. [c.37]

Краны имеют решетчатый мост — ригель прямоугольного сечения, опирающийся на одну жесткую и одну шарнирную опоры. Ригель состоит из трех ферм, соединенных между собой связями. Внутри жесткой опоры крана помещена кабина управления, над которой внутри ригеля смонтированы грузовая и тяговая лебедки. [c.554]

Разновидностью мостовых кранов являются так называемые козловые краны. Мосты этих кранов опираются на две ноги, представляющие собой опоры крана. Обычно одна нога делается жесткой, а другая гибкой в виде плоской фермы, соединенной шарнирно с главными фермами. Такая конструкция ног устраняет возможность заклинивания их между рельсами при температурных расширениях моста или при изменениях расстояния между рельсами вследствие деформации основания подкрановых путей. [c.108]

Прочные швы применяются для соединения деталей машин и в строительных конструкциях (фермах, мостах, колоннах и др.) плотные — для открытых резервуаров жидкостей, дымовых труб, для обшивки судов прочно-плотные — для сосудов высокого давления (паровых котлов, газгольдеров и др.). [c.211]

Фермы. Графические методы удобно применять при расчете ферм. Фермой называется конструкция, составленная из стержней, концы которых соединены между собой шарнирами так, что стержни не могут иметь относительных перемещений, т. е. вся конструкция представляет собой неизменяемую систему места соединения стержней называются -узлами фермы. Фермы часто употребляются в различных сооружениях, например при постройке мостов, стропил. [c.265]

Напряжения, переменные во времени, возникают в элементах конструкций под действием нагрузок, переменных по величине или направлению, а также нагрузок, перемещающихся относительно рассматриваемого элемента. Так, например, вагонная ось изгибается под нагрузкой от веса вагона (рис. 15.1, а). В верхней части каждого поперечного сечения оси возникают нормальные напряжения растяжения (см. эпюру изгибающих моментов на рис. 15.1, б). При движении вагона колеса, а также жестко соединенные с ними оси вращаются и каждая точка оси оказывается то в верхней (растянутой), то в нижней (сжатой) половине сечения. Переменные напряжения возникают также в валах различных машин, в элементах фермы моста при движении по нему поезда и т. п. [c.544]

Примеры типовых опорных узлов стропильной фермы и кранового моста даны на фиг. 75 и 76. Прохождение опорной реакции через центр соединений — обязательное условие в правильно сконструированных опорных узлах. [c.884]

В случае замкнутых сечений моста поперечная (пространственная) жёсткость обеспечивается наличием горизонтальных связей в плоскостях верхнего и нижнего поясов, а также поперечными связями. При незамкнутых сечениях основная плоскость горизонтальных ветровых связей располагается между верхними поясами, а для соединения ездовых балок с нижними поясами фермы устанавливаются дополнительные тормозные связи. Вертикальные (главные) и горизонтальные фермы соединяются в пространственную систему посредством поперечных рам. [c.835]

Опоры пролётного строения перегрузочных мостов подразделяются на жёсткие и гибкие. Жёсткие опоры представляют собой пространственные конструкции, соединяемые с мостовыми фермами при помощи жёстких узлов или вертикальными шарнирами. Гибкие опоры изготовляются в виде плоских ферм и соединяются с главными фермами моста с помощью шарниров.

Шарнирное соединение обусловливает статическую определимость системы и компенсирует температурные деформации моста. [c.963]

Вертикальные сжатые стержни ферм составлялись из уголков и полос подвески, а растянутые стержни фермы делались из обычных стальных полос. Визуально можно было четко разделить элементы фермы на сжатые и растянутые, оценивая их поперечное сечение и соединение в узлах при этом сжатые стойки, соединяющие верхний и нижний пояса, выполняли из уголков цельного сечения. Заполнение между поясами, несмотря на множество пересечений и спаренных элементов, являлось сквозным. Для восприятия больших поперечных сил, возникающих от нагрузок, приложенных перпендикулярно плоскости ферм, и обеспечения пространственной неизменяемости конструкции моста совместно с горизонтальными связями над опорами моста устанавливали поперечные рамы со сплошными стенками. [c.140]

Восстановление ферм. Перед началом ремонта производят полный технический осмотр ферм моста с целью выявления дефектов сварных швов и заклепочных соединений, наличия погнутых элементов и других повреждений. Осмотр ненадежных мест соединений сопровождается обстукиванием молотком. [c.900]

На практике целый ряд деталей конструкций работает главным образом на сдвиг, вследствие чего основное значение приобретает проверка прочности их по касательным напряжениям. Простейшими примерами подобных деталей являются болтовые н заклепочные соединения. Заклепки во многих случаях уже вытеснены сваркой однако они имеют еще очень большое применение для соединения частей всякого рода металлических конструкций стропил, ферм мостов, кранов, для соединения листов в котлах, судах, резервуарах и т. п. [c.147]

Прочные швы применяются Для соединения деталей машин и в строительных конструкциях (фермах, мостах, колоннах и др.). [c.292]

По-своему назначению клепаные швы делятся на прочные, плотные и прочно-плотные. Прочные швы применяются для соединения частей ферм, мостов, колонн и т. п. Плотные швы применяются при клепке различных резервуаров для жидкости и газов под небольшим давлением. Прочно-плотные швы применяются в котлостроении. [c.151]

В 1877 г. в Берлине началась реорганизация местной Строительной академии с целью повышения ее значения до уровня других германских политехнических институтов, и Винклер был приглашен туда для участия в проведении этой реформы и чтения курсов по теории сооружений и мостам. Именно здесь он заинтересовался вопросами экспериментального исследования напряжений. Он пользовался каучуковыми моделями для изучения напряжений в заклепочных соединениях, исследовал распределение давления песка на подпорные стены и давления ветра на фермы с решетками различных типов, определял экспериментальным путем напряжения в арках. С этой целью, в частности, во дворе Строительной академии была сооружена опытная арка. [c.185]

Прочные швы, применяемые для соединения частей ферм мостов, колонн и т. п. [c.181]

Балочные мосты изготовляют как со вспомогательными фермами, так и без них. Для соединения верхних поясов главных и [c.183]

Больнше удобства могут представить и катучие подмости (фиг. 297), представляющие собой металлический решетчатый мост, состоящий из двух ферм, соединенных связями, по верхнему поясу которых сделан дощатый настил. По сторонам моста устроены перила. Мост лередвигаетсз ао подкраиодым балкам. [c.527]

Основная трудоемкая операция при монтаже галерей — монтаж мостов. Фермы мостов прибывают на монтаж из двух, трех марок (отправочных элементов) или россыпью. Эти марки на монтажной площадке соединяют между собой на временных болтах с последующей сваркой стыков с обеих сторон. Если по принятой схеме монтажа мосты монтируют целиком, то укрупнительную сборку ферм можно производить в вертикальном положении при условии возможности наложения сварных швов в местах всех соединений элементов. Стропят отдельные элементы ферм во время укрупнительной сборки универсальными стропами с подкладками под острые места уголков. При укрупнительной сборке мост собирают целиком из двух ферм и системы балок и связей. [c.149]

Мост крана состойт из двух несущих ферм, соединенных между собой двумя поперечными, опорными концевыми балками, к которым крепятся четыре ходовы колеса для-передвижения по подкрановым путям. [c.36]

С1950 г. заводы металлоконструкций приступили к изготовлению сварных балочных пролетных строений длиной до 33,5 м с 1952 г. началось изготовление сварных мостовых ферм. В 1953 г. такие фермы со сварными заводскими соединениями и с клепаными монтажными стыками были применены, в частности, в пролетном строении одного из крупнейпгих л елез-нодорожных мостов через Волгу с пролетами 159 м. В 1959 г. при постройке моста через р. Тезу на линии Иваново — Коноша впервые в отечественном металлическом мостостроении была произведена замена клепаных монтажных соединений сварных конструкций болтовыми соединениями (с использованием так называемых фрикционных болтов). [c.225]

Различают два основных типа соединения ферм моста с опорами. В первом из них фермы жёстко соединяются с пространственной опорой, образуя полупортал, опирающийся на ходовую тележку моста и гибкую плоскую опору (фиг. 11). Сопряжения ферм с гибкой опорой осуществляются в этом случае при помощи шарниров—болтовых (фиг. 12, а) или балансирных (фиг, 12, 6). Во втором типе соединения ферма свободно опирается на обе опоры, получая возможность занимать в плане положение под углом (обычно в пределах 5°) при забегании одной опоры относительно другой (фиг. 13). [c.835]

Фиг. 11. Жёсткое соединение ферм пеоегрузочного моста с пространственной опорой.

Наличие в сварных металлоконструкциях различных типов сварных соединений, в том числе с конструктивным оформлением узлов и элементов, предусматривающих передачу усилий от внешней нагрузки в направлении толщины элемента, обусловливает возможность разрушений вследствие слоистого растрескивания (СР).

Опасность слоистого растрескивания должна учитываться при эксплуатации морских платформ для бурения, строительных конструкций (фермы, мосты), экскавационной и подъемно-транспортной техники и других видов сварных конструкций. В процессе эксплуатации возможно развитие трещин в плоскостях, параллельных направлению прокатки, относительно которых материал обладает пониженным сопротивлением развитию трещины. [c.90]

Первые цельнометаллические фермы были построены в Соединенных Штатах в 1840 г. ). Рис. 103 дает представление об одном из таких мостов, построенном Уипплом верхний пояс в нем иа чугуна, нижний пояс и раскосы из сварочного железа. На рис. 104 показан мост, сооруженный Уипплом в 1852—1853 гг. для желез- [c.223]

Расположение ферм и балок моста таково, что тележки при работе не мешают друг другу. Вспомогательная тележка свободно проходит под глаглгой тележкой. Такое расположение тележек и ферм позволяет наклонять ковш, взятый механизмом главного подъема, в обе стороны. Механизм главного подъема литейного крана имеет два грузовых барабана, которые приводятся в действие двумя двигателями через редукторы (рис. 14). Поскольку канаты барабанов поднимают траверсу, на крюках которой висит ковш с расплавленным металлом, необходимо, чтобы частоты вращения обеих грузовых барабанов были строго одинаковыми. Для этого два зубчатых венца, соединенные с грузовым барабаном, находятся в зацеплении. [c.23]

Фермы — простейшие геометрически неизменяемые стержневые системы, используемые в качестве неподвижных сооружений (например, ферма моста) или жестких звеньев механизмов (например, ферма поворотной стрелы подъемного крана). тepнiни в ферме обычно соединяют сваркой или клепкой в жесткие узлы, но при силовом анализе используют следующую расчетную схему узлы условно принимают за шарнирные соединения внешние силы прикладывают к центрам шарниров (узлов) считают, что на стержни действуют только продольные растягивающие или сжимающие силы. Структуру фермы выбирают из условия получения геометрически неизменяемой и статически определимой шарнирно-стержневой системы. Статическая определимость относительно действующей системы сил (плоской или пространственной) позволяет определить все силы в стержнях и реакции опор на основании условий равновесия статики, а также исключает появление дополиительиых нагрузок в шарнирно-стержневой системе вследствие отклонений в размерах стержней и температурных деформаций. [c.37]

Динамическая устойчивость решетчатой фермы моста с учетом местных колебаний

Аннотация:

Пропускная способность железной дороги и срок службы искусственных сооружений прежде всего зависят от эксплуатационной категории сооружения и динамического состояния: динамической устойчивости, условию не появления опасных вибраций и опасного резонанса амплитуды колебаний. Исследования по динамике железнодорожных мостов приобрели актуальность в связи с новым строительством и реконструкцией мостов скоростных и высокоскоростных железнодорожных магистралей. При выборе восстановительных мероприятий по реконструкции существующих железнодорожных линий или при проектировании и строительстве новых конструкций с учетом актуальных повышенных требований по эксплуатации необходима тщательная оценка работоспособности и надежности пролетных строений с учетом типа конструкции и анализе динамического воздействия. В статье производится анализ факторов, влияющих на возможную потерю динамической устойчивости стержней решетчатых ферм под воздействием кинематических возмущений концов стержня при общих вибрациях пролетного строения, вызванных динамическими факторами, сопровождающими перемещение временной нагрузки по мосту. Новизну составляет учет взаимовлияющих общих и местных вибраций пролетного строения при оценке динамической устойчивости стержневых решетчатых ферм. Исследован спектр параметрических колебаний стержней решетчатых ферм в условиях удаленности от областей динамической неустойчивости. Применен метод разложения решения дифференциальных уравнений колебаний по функциям Бесселя с целым значком. Получено практическое ограничение спектра частот вблизи значения несущей частоты, равной частоте свободных колебаний с учетом влияния продольных сил, а также относительно малое влияние параметрических колебаний в областях, удаленных от живого параметрического резонанса. Учет динамической устойчивости, представленный авторами, позволяет расширить возможности использования действующих норм и актуализировать их для динамических расчетов железнодорожных металлических мостов с решётчатыми фермами, а также учитывать основные факторы, влияющих на возникновения дополнительных динамических воздействий.

Мост у Сылвицы. Фермы Журавского — Наш Урал

Утро – это всегда начало. Начало дня и маленьких открытий. Помню наше первое утро в Коноваловке. Сылвицкий камень прятался в дымке. Небо, где ещё вчера полыхали огни заката, было блёкло-голубым.

Берег Чусовой в Коноваловке. Автор — Михаил Латышев

Стала рыжеть трава, ощутив холодное дыхание августовских ночей. Цветы по-прежнему были приветливы. Они выстроились вдоль дороги, приглашая нас в путешествие. Чусовая застыла величественным зеркалом. Дорога уходила к Двум Соснам, обещая нам что-то новенькое.

Река Чусовая перед Сылвицким камнем. Автор — Михаил Латышев

Путешественники согласятся со мной, что идти впервые по незнакомому маршруту – особенный кайф. Одно дело, когда прекрасно знаешь путь. И совсем другое, когда не знаешь – что же там, за поворотом?

Дорожка пробежала мимо Двух Сосен и нырнула вниз, в перелесок.
Автор — Михаил Латышев

Дорожка пробежала мимо Двух Сосен, вскарабкалась в поля и нырнула вниз, в перелесок. К нему надвигались склоны горы, заросшей густым лесом. Заинтригованные, мы шли по дороге, глядя во все глаза и слушая во все уши. Река Теснин глухо рокотала слева, обтекая большой остров.

Странные башни виднелись в океане иван-чая. Автор — Михаил Латышев

Путь вывел на крутояр. Мы подошли к обрыву, чтобы рассмотреть остров и Сылвицкий камень. Снизу раздался голос – нам прокричал напутствие Полубородый Капитан. Справа, в зарослях заболоченной низины наше внимание привлекли странные башни. Они виднелись в океане иван-чая, выглядывали из белых барашков таволги.

Близ устья Сылвицы в 1915-1916 годах был построен железнодорожный мост.
Автор — Михаил Латышев

Мы нашли, что искали – «быки моста Гау». Из мудрёных слов понятно только, что здесь был мост. Быками называют опоры моста. А как он выглядел, и кто такой Гау – вопрос, конечно, интересный.

Мы нашли, что искали – «быки моста Гау». Автор — Михаил Латышев

Здесь в 1915-1916 годах был построен железнодорожный мост! Составам, отправляющимся с нижней ветки вблизи берега Чусовой, нужно было преодолевать болотину, чтобы попасть на горную часть дороги перед депо.

Составы с нижней ветки у берега Чусовой заезжали на гору перед депо.
Автор — Михаил Латышев

Быки расположились по прямой между высокими башнями. Когда-то на них стояли ажурные фермы. По буйному разнотравью мы пробрались к ближайшей из них.

Быки моста. Перед башней выросла новогодняя ель.
Автор — Михаил Латышев

Перед башней выросла новогодняя ель, на вершине монументального сооружения выросли сосны и берёзы. Я оглядывал идеально ровные стены, откосы и углы. Поразительно, они сложены вручную из камня! На башнях сохранилась облицовка большими белыми плитками – до сих пор держится! Не то, что на некоторых новостройках в городе, где год прошёл — и отпала.

На башнях сохранилась облицовка большими белыми плитками.
Автор — Михаил Латышев

Вот тебе и «лапотная Россия»! На века строили русские инженеры, и по самой современной науке. Хоть сейчас наново фермы ставь да пускай по мосту поезд. В опорах прорублены стоки для воды. Вблизи они выглядят, как стены средневекового замка.

Опоры выглядят, как стены средневекового замка. В них прорублены стоки для воды. Автор — Михаил Латышев

Рой из мошки, слепней и оводов атаковал нас. На окраине болотца из леса выдавались стены «ответной» башни. Мы поднялись на горушку, по которой колея шла дальше. У торца башни осталось бревно для гимнастических упражнений — «А ну-ка, заберись!» Со стороны это напоминало форпост с одинокой пушкой.

На окраине болотца из леса выдавались стены ответной башни.
Автор — Дмитрий Латышев

С вершины «крепости» видно, как опоры моста чётко выстраиваются в одну прямую. Осознаёшь масштаб строительства Усть-Сылвицкого завода! Неудивительно, что требовалось много рабочей силы, пополнявшейся пленными австрийцами и венграми с фронтов Первой мировой. Нужны были нестандартные решения, чтобы среди косогоров и болот сотворить чудо.

С вершины башни видно, как опоры моста чётко выстраиваются в одну прямую.
Автор — Михаил Латышев

Быки и башни моста стоят, как обелиски в память об Усть-Сылвицком заводе. Над ними больше не летят поезда, не открываются семафоры навстречу гудящим паровозам. Теперь их окружают красавицы ели и волнующееся море таволги. По каменным откосам карабкаются берёзы.

Быки и башни моста стоят, как обелиски в память об Усть-Сылвицком заводе.
Автор — Михаил Латышев

Я прикоснулся рукой к шершавой стене башни. Камни были тёплыми. Обточенные и отполированные, они сложены в одну крепость. Эта крепость – символ заводской цивилизации на Чусовой. Символ несокрушимого духа и воли уральцев, помноженных на инженерное искусство.

Эта крепость – символ заводской цивилизации на Чусовой.
Автор — Михаил Латышев

И всё же, как выглядел раньше мост в Коноваловке? Для ответа на этот вопрос обратимся к истории строительства железных дорог. Вот что удалось найти в энциклопедиях.

Первые мосты для железных дорог

В XIX веке мосты для железных дорог поначалу строили «на глазок», не производя расчёт ферм, не учитывая свойства материалов и нагрузки на мост. Мосты в Филадельфии (1811 год) и Брайтоне (1833 год) рушились, восстанавливались — и снова рушились. Катастрофа на огромном мосту в Шотландии через Тейсский залив привела к большому количеству жертв. 29 декабря 1879 года по мосту шёл скорый поезд. Ураганный ветер обрушил тринадцать пролётов, и поезд целиком ушёл в воду.

Подобное крушение моста в Англии едва не унесло жизнь Чарльза Диккенса. Он оказался в вагоне, повисшем над фермой. Другие вагоны упали в воду. Количество крушений мостов в одной только Европе ставило крест на железных дорогах.

Невозможно было эмпирическим путём определить, предугадать влияние собственного веса моста, давление земли и воды, центробежную силу движущегося поезда и силу его торможения. В бурю давление ветра на мост достигает от 200 до 700 килограммов на квадратный метр! Нужен был инженерный расчёт, теория.

В 1776 году проект деревянного моста через Неву составил Иван Кулибин.
Литография В. Тимма, 1860 год

Первенство в решении задачи железнодорожного моста принадлежит мысли русских инженеров! Мосты изначально строились деревянными. К середине XVIII века появились мосты из гнутых брусьев и косяков, соединенных в арки. Кулибин предложил знаменитую модель арочного моста через Неву.

Иван Петрович Кулибин. Литография В. Тимма, 1860 год

Д.И. Журавский оценил по достоинству Кулибинскую арку: «На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукой самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб её предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою«.

По неизвестности того, что делается в России

Кулибин, к тому же, первым высказал мысль о применении железа в строении мостов. И с чего же раскосные мосты стали считать американскими? Дело в том, что американский инженер Уильям Гау позже предложил похожую модель мостов.

К кулибинской идее сквозных раскосных деревянных ферм Уильям добавил растянутые тяжи из железа круглого сечения. Однако американец делал их одинаковой мощности и сечения. Предложение Гау было плохим — испытания моделей заканчивались «неудом».

В 1840-х годах Россия вступила в эпоху железных дорог. Предстояло строить первую, Николаевскую дорогу из Петербурга в Москву. Как вести мосты через наши широкие реки и глубокие овраги? Нужно было возвести 184 моста! Некоторые из них, такие как мост через Веребьинский овраг, должны были достигать длины в полкилометра. Кто их будет проектировать?

Веребьинский мост. Фото второй половины ХIХ века

В 1840 году в строительной комиссии Петербургско-Московской железной дороги оказался молодой инженер Дмитрий Журавский. Уроженец курского села Белого, он окончил Нежинскую гимназию высших наук и в 1836 году приехал в Петербург в поисках карьеры.

В это время выдающиеся математики Остроградский и Буняковский читали знаменитые лекции в Институте инженеров путей сообщения. Дмитрий Иванович поступил в этот Институт, выбрав математику и инженерию вместо службы, и блестяще его окончил в 1840 году. В изыскательных работах на путях Николаевской дороги Журавский проявил глубокие знания железнодорожного строительства.

Американские «успешные» опыты, с другой стороны, внушали в России опасение. В результате строительная комиссия доверила проектирование мостов двадцатитрёхлетнему русскому инженеру! Самым сложным был Веребьинский мост, имевший 9 пролетов по 54 метра.

Николай I у Веребьинского моста. Горельеф памятника императору в Санкт-Петербурге. Автор — Витольд Муратов

К Журавскому приставили американского консультанта Дж. Уистлера. Тот привёз в Россию чертежи мостов системы Гау. Но Дмитрий Иванович отступил от образцов Гау при постройке Веребьинского моста. Молодой инженер смело применил неразрезные фермы над опорами с пересечениями раскосов. Более того, Журавский нашёл способ расчёта сил, которые при проходе поезда сжимают или растягивают каждый стержень, составную часть фермы.

Дмитрий Журавский опроверг модель Гау, показав, что неверно делать все тяжи и раскосы одного и того же размера. Оказалось, что ближайшие к середине пролёта тяжи и раскосы подвергаются меньшим усилиям. Стало быть, им можно дать и меньшие поперечные сечения, а тем, что расположены близ опор – побольше.

Скрипка в руках инженера

Это было настоящим открытием, которое спасло будущие мосты на железных дорогах!
Русский гений впервые определил верное отношение крайнего и среднего пролётов неразрезной фермы. Впоследствии Дмитрий Иванович пишет в предисловии к сочинению «О мостах раскосной системы Гау»:

«Исследование балок, состоящих из брусьев, раскошенных и связанных между собой, было сделано в России прежде, чем о том было напечатано на английском, немецком или французском языках; сочинения американского инженера Лонга и австрийского Гега вовсе не давали понятия о распределении напряжений по всем частям составной балки».

Дмитрий Иванович Журавский был назначен членом совета Главного общества российских железных дорог и произведён в чин полковника

Уистлер протестовал. Доморощенный юнец смеет опровергать американскую идею мостов?! Решалась не только судьба Веребьинского моста, но и судьба Журавского. К американскому консультанту прислушались и созвали комиссию. В ответном выступлении Дмитрий Журавский сопроводил свою теорию остроумным опытом.

Для высокой комиссии им была построена небольшая модель фермы. В ней русский инженер вместо болтов использовал проволоки одинаковой толщины. Нагрузив модель, Журавский… повернулся к скрипке! Обычная скрипка со смычком.
Дмитрий Иванович водил смычком по этим проволокам. Присутствующие услышали, что проволоки вблизи опор дают более высокий тон. Это значило, что они натянуты сильнее, чем находившиеся в середине.

Слава русской науке

Постройкой Веребьинского моста молодой инженер принёс славу русской науке. По его методу возводились мосты через реки Цну и Мсту. Так строили все мосты Петербургско-Московской дороги. За труд «О мостах раскосной системы Гау», изданный в 1855 году, Дмитрий Журавский получил Демидовскую премию Академии наук. Его теорию высоко оценил великий русский математик Чебышев.

Мост через реку Мста на Петербург-Московской железной дороге

В 1856 году Станислав Валерьянович Кербедз построил для Петербургско-Варшавской железной дороги мост из сквозных металлических ферм через реку Лугу. Это был первый в мире мост, построенный на расчётах по методу Журавского. За ним последовали другие, в том числе мосты в конце XIX века на Транссибе.

Железнодорожный мост через Лугу инженера С.В. Кербедза

Дмитрий Иванович намного опередил время, создав способ строить не только мосты, но и высотные сооружения. Он решил задачу сквозных пирамидальных конструкций. Проводя опыты, Журавский определил характер напряжений в тонкой стенке сгибающейся металлической двутавровой балки. Так впервые было обнаружено явление «косого скалывания».

Металлический шпиль собора Петропавловской крепости.
Автор фото — Андрей Паневин

Это позволило русскому инженеру возвести знаменитый металлический шпиль собора Петропавловской крепости взамен деревянного. Высота крепости вместе с сорокаметровым шпилем составила 122 с половиной метра. Петропавловский шпиль принёс Журавскому мировую известность. За заслуги он был назначен членом совета Главного общества российских железных дорог и произведён в чин полковника.

Пророки в Отечестве

Теперь я могу представить себе, каким был уникальный мост в Коноваловском заводе на берегу Чусовой. И это был не «мост Гау», это был мост Журавского!
К сожалению, имя Уильяма Гау было упомянуто в названии трудов русского инженера и закрепилось. Благодаря нашей любви к иностранщине вместо заслуженных имён Кулибина и Журавского в краеведческой литературе упоминаются сплошь и рядом «быки моста Гау». Ну нет, и не было никогда пророка в нашем Отечестве!

Испытание моста через реку Томи системы инженера Боровика, верста 479

Почти неизвестна работа профессора А.С. Ершова «О значении механического искусства и о состоянии его в России» от 1859 года. В ней профессор восстановил историческую правду в отношении многих русских механиков. Кулибин, Журавский, Кербедз, Боровик – вот чьи имена заслуживают памяти нашей. Благодаря им во всём мире пассажиры состава, въезжающего на мост, беспечно глядят на реку в окошко. Они не покрываются от страха холодным потом, как Чарльз Диккенс.

Станислав Валерьянович Кербедз

Русские инженеры работали за идею. Кербедз получал скромное жалованье ассистента по математике, прикладной механике и строительному искусству. На свадьбу он не смог купить золотое обручальное кольцо. До конца жизни Станислав Валерьянович носил серебряное кольцо и говорил о нём: «Пусть оно напоминает мне о бедности!» Бедность – не порок.

Николаевский мост через Неву в Санкт-Петербурге,1903 год

Повышение инженеров в чине порождало в народе легенды.
Вот одна, о стройке Николаевского моста через Неву:
«Николай I велел за постройку каждого быка повышать Кербедза в следующий чин. Узнав об этом, Кербедз якобы сделал изменения в проекте и поставил мост на шести быках — вместо четырёх по проекту. Начав строительство инженер-поручиком, он закончил его инженер-генералом».

Мост в Коноваловке

… На Кушво-Сылвицкой дороге торжественно открывали движение по мосту. Герман Брезинский, руководивший строительством, волновался. Американский паровоз «Болдуин» блестел на солнце голубой краской. В кабине локомотива ждал сигнала пожилой машинист Петрович. Его помощник Мишка высунулся в окно. Всем было интересно поглядеть на испытание! Мишка выискивал взглядом Ольгу в толпе служащих. Юная телефонистка зарделась и помахала ему платочком.

На Кушво-Сылвицкой дороге Герман Брезинский торжественно открывал движение по мосту.

Автор — Михаил Латышев

Далеко отсюда, в Петербурге наступил полдень. Солнце блистало на золочёном шпиле Петропавловской крепости. Ангел на его вершине словно светился. Часы Центральной телеграфной станции передали сигнал часам в кабинете коменданта крепости, который по электрической цепи в мгновение добежал до пушки бастиона Нарышкина. Как и в первый раз, 24 сентября 1873 года, пушка ахнула над Невой полуденным выстрелом.

Спустя век мы оказались у моста системы Журавского.
Автор — Михаил Латышев

Крыло семафора у коноваловского моста поднялось. Мишка, едва не подпрыгнув от радости, доложил Петровичу: «Путь на мост открыт!». Машинист улыбнулся и продублировал: «Вижу, путь открыт».

Крыло семафора у коноваловского моста поднялось.
Автор — Михаил Латышев

Мишка дал длинный гудок, и снова высунулся. Ольга восторженно смотрела на него. «Голубая стрела», пыхтя парами, торжественно въехала на новенький мост. Замелькали одна за другой ажурные фермы, пронеслась справа Чусовая – паровая машина исчезла в лесу на горе, направляясь к депо.

В лугах Коноваловки молчаливо стояли памятники в честь русской инженерной мысли. Автор — Михаил Латышев

«Поздравляю!» – управляющий Яблонский первым подошёл к Брезинскому. Герман Германович продолжал недвижно стоять перед мостом. Глаза его блестели. Наверное, от солнца.

Спустя век мы оказались у моста системы Журавского. В лугах Коноваловки молчаливо стояли памятники в честь русской инженерной мысли. И мне не хотелось уходить.

Предыдущие рассказы из серии «Затерянные миры»:

1. Тень вогульского пня. Дорога в Копчик

2. Первозданный Копчик. Чусовские вогулы

3. Грань красоты. Деревня по имени Копчик

4. Коноваловский плёс. Река Чувашка

5. От блеска к забвению. Дом Яблонского

6. Поворотный круг

7. Веер для пароходов. Депо в Коноваловке

8. Вечер в Коноваловке. Полубородый капитан

Мост — мосты с деревянными фермами

Железнодорожные мосты

Между Гражданской войной в США и Первой мировой войной ,Железные дороги достигли своего пика в Соединенных Штатах и в других странах, что увеличило потребность в мостах, которые могли бы выдерживать эти более тяжелые нагрузки. Новые процессы производства стали привели к появлению многих важных мостов, таких как мост Идс через реку Миссисипи в Сент-Луисе, мост Форт через залив Ферт-оф-Форт в Шотландии , мост Адских ворот и мост Байонна в Нью-Йорке , а также Sydney Harbor Bridge в Австралии .

1874 г. Мост Идс был первым крупным мостом, полностью построенным из стали, за исключением фундамента пирса. РазработаноДжеймс Бьюкенен Идс , он имеет три арочных пролета, каждая из которых имеет длину 151 метр (502 фута), а средняя — 156 метров (520 футов). Мосту Идс придал дополнительный прочность прочный фундамент, для которого впервые в США были использованы пневматические кессоны вместо коффердамов . Еще одним нововведением, осуществленным Идсом по предложению Телфорда, было строительство арок консольным методом. Арки поддерживались тросами, поддерживаемыми временными башнями над опорами, которые были удалены, когда арки стали самонесущими.

В Форт-Бридж через Ферт-оф-Форт в Шотландии , спроектированныйБенджамин Бейкер имеет два консольных пролета по 513 метров (1710 футов), что сделало его самым длинным мостом в мире после его завершения в 1890 году. Стальная конструкция возвышается на 103 метра (342 фута) над каменными опорами. Хотя со стороны он кажется плотным и массивным, в профиль он демонстрирует удивительную легкость. Бейкер спроектировал мост с темпераментом художника. В своих трудах он критиковал мост Британия за его башни, которые, как признал Стивенсон, были оставлены на месте только в том случае, если мосту потребовались подвесные цепи, а не по конструктивной необходимости. С другой стороны, Форт-Бридж — это чистая структура; ничего не добавлено для эстетикивнешний вид, не имеющий структурной функции. Более века по мосту проходила железная дорога, и действительно, это был один из последних крупных мостов, построенных для этой цели в 19 веке.

Форт-Бридж через залив Ферт-оф-Форт, Шотландия, спроектированный Бенджамином Бейкером и завершенный в 1890 году, этот стальной консольный мост имеет два пролета по 513 метров (1710 футов) и возвышается на 103 метра (342 фута) над каменными опорами.
© А. Ф. Керстинг
В Мост Адских Врат , завершенныйГустав Линденталь в 1916 году тоже имел эстетические намерения. Каменные башни и увеличенное расстояние между двумя поясами у опоры сделали его массивным, но конструктивно башни не служат никакой цели; нижний пояс дуги фактически шарнирно закреплен на опорах, и вся нагрузка переносится наосновы этим нижним аккордом. Тем не менее, мост впечатляет, а его арка длиной 293 метра (978 футов) была самой длинной в мире на то время.
По форме арки похож на Hell Gate модель 1931 года. Байоннский мост , спроектированный бывшим соратником Линденталя,Отмар Амманн . Между Стейтен-Айлендом , Нью-Йорк, и Байонной , Нью-Джерси.Байонский мост, хотя и длиннее, чем мост Адских ворот, на 496 метров (1652 фута), значительно легче. Для главного пролета Врат Ада требовалось 39 миллионов кг (87 миллионов фунтов) стали по сравнению с 17 миллионами кг (37 миллионов фунтов) для Байонны. Частично причина — более низкие временные нагрузки; для Врат ада загрузка поезда была принята из расчета 36 000 кг на метр (24 000 фунтов на фут) длины моста, тогда как для Байонны загрузка вагона составляла 10 000 кг на метр (7 000 фунтов на фут). Но это уменьшение также связано с попытками сделать арку более изящной, а также более экономичной. Массивные на вид абатменты с облицовкой из камня были спроектированы ради внешнего вида, но никогда не были построены, оставив довольно бесполезный клубок легкой стальной решетки на абатментах. Тем не менее,целостность .
По всему миру в Сиднейская гавань, Новый Южный Уэльс , Австралия ,Сэр Ральф Фриман спроектировал стальной арочный мост пролетом 495 метров (1650 футов), который был начат в 1924 году и завершен в 1932 году. Из-за большой глубины воды в гавани временные опоры были непрактичными, поэтому стальная арка была собрана консольным способом. выходят из каждого банка и встречаются посередине. Использовалась высокопрочная кремнистая сталь, что делало ее самой тяжелой стальной конструкцией в своем роде. Мост Харбор-Бридж в Сиднее представляет собой двухшарнирную арку, палуба которой находится на высоте 52 метра (172 фута) над водой. Он имеет четыре железнодорожных пути, проезжую часть шириной 17 метров (57 футов) и две пешеходные дорожки. На каждом берегу он поддерживается парой больших каменных башен, которые, как и башни Адских Врат, скрывают тот факт, что почти вся нагрузка переносится на нижний пояс арки.
Сиднейский мост Харбор-Бридж, 495-метровая стальная арка, соединяющая Сидней и Северный Сидней, Новый Южный Уэльс, Австралия.
© Лэнс Нельсон / Фондовый рынок
Подвесные мосты в окрестностях Фермы
Скрипящие и раскачивающиеся, продуваемые и вибрирующие, страшные и грозящие скинуть вниз. Но тем не менее необыкновенно романтические подвесные мосты! Они построены в прошлых веках и почти всегда находятся в красивых и уединенных местах. На них назначаются свидания и снимаются фильмы. А еще там можно сидеть, свесив ножки, и ждать закат.
Хоть термин «подвесной мост» и неправильный – в архитектуре и строительстве используется «висячий», привычней и грациозней назвать их подвесными.
Мало кому из столичных жителей случалось пройти по настоящему подвесному мосту. Крымский не в счет — слишком уж он монументален. А ведь в Подмосковье их более 50! При чем одни из самых красивых и необычных находятся по дорогу на Ферму в Потапово из Москвы.
Предлагаем посетить несколько из них – погулять, помечтать, поразмышлять – они этому очень импонируют!
1. Подвесной мост через реку Москва в Тучково
Соединяет Тучковский Автотранспортный колледж (ТАТК) и д.Игнатьево.
Координаты: 55°37’11″N 36°29’21″E
2. Мост у села Каринское у Звенигорода
Мость через Москва-реку между сёлами Аниково и Каринское — самый длинный в Подмосковье подвесной мост, с которого открывается захватывающий вид на пойму Москва-реки (длина около 94 метров, ширина реки 72 метра). Мост у c. Каринскоe попал в несколько фильмов: «Самоубийцы», «Дети понедельника», «Петербургские тайны».
Координаты: 55°42’20″N 36°41’19″E
3. Подвесной мост через Москву-реку у села Васильевское
Посреди реки у моста есть два маленьких острова с которыми связана интересная история. В 1825-ом году на Полушкинских каменоломнях подготовили 30 барж с мраморным известняком. Груз предназначался для строительства Храма Спасителя на Воробьевых горах. По первому проекту он должен был располагаться именно там. Едва стронувшись с места, две баржи затонули. Легенда говорит о том, что они были намеренно просверлены. Суда сгнили, камни занесло песком и илом и со временем они превратились в островки, которые вы можете увидеть с этого очень интересного подвесного моста.
Мост соединяет поселок санитория им. Герцена, где расположена удивительная по красоте усадьба князей Щербатовых в стиле английской «викторианской» неоготике XIX века и село Васильевское, где на берегу реки расположена каменная церковь Воскресения Словущего XVIIIв. Замечательное место для прогулок!
Координаты: 55°36’33″N 36°35’19″E
4. Подвесной мост на Марс!
Спроектирован и построен в конце 60-х простым советским мужиком Юрием Соколовым из соседней деревни Марково. В начале двухтысячных мост слегка обновили и подремонтировали. Соединяет деревни Марс и Марково через Москва-реку.
Координаты: 55°36’30″N 36°25’35″E
5. Подвесной мост через ручку Рузу
Находится в очень красивом месте в санатории «Дорохово». Мало кто знает, что на его территории есть два моста. Один – через речку, другой — через овраг, соединяющий корпуса 1-4, с 5-м и 6-м
Координаты: 55°38’29″N 36°18’16″E
6. Мостик в селе Кожино через Москва-реку.
Если повезет, можете послушать колокольный звон церкви Воскресения Христова в деревне Кожино.
Координаты: 55°37’10″N 36°14’52″E
Источник: http://ottenki-serogo.livejournal.com
NCDOT: Truss Bridges

Принципиальная схема, изображающая типичные компоненты ферменного моста (источник: Historic American Engineering Record (HAER)). Ферменные мосты характеризуются соединением множества относительно небольших конструктивных элементов в серию соединенных между собой треугольников. Сначала они были построены из дерева, затем железа, затем стали или иногда из комбинации материалов.
Многие мосты с деревянными балками обслуживали дороги Северной Каролины в 19-м и начале 20-го веков.Мост Банкер-Хилл 1895 года возле Клермонта в округе Катоба — единственный мост, который сохранился в значительной степени неповрежденным, хотя он больше не обслуживает автомобильное движение и не является частью системы автомагистралей.
Все остальные ферменные мосты представляют собой металлические конструкции, которые претерпели взрыв дизайнерских и технологических новшеств, начавшийся в середине 19 века.
Основные типы мостов с фермами в Северной Каролине (источник: HAER). Мост с фермами можно охарактеризовать по расположению проезжей части. На пони-ферме поверхность движения проходит по нижним поясам ферм, стоящих по обе стороны, которые не соединены наверху.Эти фермы рассчитаны на более легкие нагрузки.
На мосту со сквозными фермами настил снова переносится по нижнему поясу, но фермы с обеих сторон обычно выше и соединяются поперечными распорками на своих вершинах. Эта ферма, предназначенная для больших нагрузок и более длинных пролетов, является наиболее распространенной.
Наименее распространенной является ферма палубы, которая полностью переносит палубу и движение наверху конструкции фермы.
Металлические фермы также можно различать по способу соединения их конструктивных элементов.Самые ранние образцы в штате были связаны с булавками. Впоследствии штифтовое соединение было заменено болтовым, а затем сварным.
Существует множество типов деревянных и металлических ферм. Деревянный мост Банкер-Хилл представляет собой ферму Haupt, тип которой был изобретен в 1839 году. Есть много типов или подтипов мостов с металлическими фермами, но только пять из них были распространены в Северной Каролине — Пратт, Уоррен, Паркер, Кэмелбэк и Пенсильвания.
Схема фермы Pratt (источник: HAER) Ферма Pratt идентифицируется простым расположением перемычки диагоналей при растяжении и вертикалей при сжатии.Запатентованный в 1844 году инженером Томасом Праттом и его отцом-архитектором Калебом, Pratt предлагал простоту проектирования и изготовления за счет использования экономичных, стандартных, катаных угловых и швеллерных профилей, пластин, стержней, стержней и двутавровых балок.
Фермы Pratt были доминирующими в последней четверти XIX века и продолжались вплоть до XX века. В большинстве более поздних примеров использовались заклепочные или болтовые соединения, а не штифтовые. В Северной Каролине в начале 21 века сохранилось больше неповрежденных ферм Pratt, чем любого другого типа.
Схема фермы Уоррена (источник: HAER). Ферма Уоррена отличается равными размерами элементов и способностью некоторых диагоналей действовать как при растяжении, так и при сжатии. Тип обычно характеризуется толстыми выступающими диагональными элементами, хотя для повышения жесткости можно добавить вертикальные. Ферменные мосты
Уоррена приобрели популярность после 1900 года, когда инженеры начали видеть структурные преимущества клепаных или болтовых соединений по сравнению с штифтовыми. Конструкция хорошо подходила для различных применений на автомобильных мостах и была очень популярна примерно до 1930 года.
Схема фермы Parker (источник: HAER) Ферма Parker — это ферма Pratt с многоугольным верхним поясом. Он назван в честь инженера К. Х. Паркера, который участвовал в разработке дизайна в середине 19 века.
Многоугольные верхние пояса обеспечивают экономию материала и обеспечивают наибольшую глубину фермы в центре пролета, где это больше всего необходимо. Клепанная ферма Parker превосходно подходила для относительно длинных пролетов и оставалась популярной в первые десятилетия 20-го века.
Схема фермы Camelback (источник: HAER) Ферма Camelback — это разновидность фермы Parker, имеющая многоугольный верхний пояс ровно с пятью уклонами. Это обеспечивает некоторую экономию материала при наибольшей глубине фермы там, где это наиболее необходимо, в центре пролета. Государственная дорожная комиссия, которая использовала этот тип только ограниченно и только на длинных переходах, использовала вариант Camelback в качестве центрального пролета моста Nash County Bridge 271, возведенного над рекой Тар к востоку от Spring Hope в 1921 году.
Схема фермы Пенсильвании (источник: HAER) Ферма Пенсильвании названа в честь Пенсильванской железной дороги, инженеры которой разработали конструкцию в 1875 году. Это еще один вариант фермы Пратта с многоугольными верхними поясами и панелями, которые дополнительно разделены связями и стойки.
Наклон верхних поясов экономит материалы и наилучшим образом размещает ферм по глубине в центре пролета, в то время как составные панели равномерно распределяют нагрузки и хорошо справляются с вторичными напряжениями.
Ферма Пенсильвании хорошо подходила для длинных пролетов и оставалась популярной в первые десятилетия 20-го века. Штат использовал его на нескольких перекрестках в середине 1950-х годов, что свидетельствует о консервативном применении ферменной технологии Комиссией по шоссейным дорогам.
Что такое ферменный мост
Ферма — это серия отдельных элементов, действующих на растяжение или сжатие и действующих вместе как единое целое. На ферменных мостах на натяжной элемент действуют силы, тянущие наружу на его концах.Даже на «деревянном» мосту с фермами эти элементы часто представляют собой отдельные металлические детали, такие как стержни или стержни. Сжимающие силы сдвигаются или сжимаются вместе и являются более тяжелыми. Отдельные элементы образуют треугольный узор.
Один историк описывает ферменный мост следующим образом: «Ферма — это просто соединенный между собой каркас из балок, который удерживает что-то. Балки обычно расположены в повторяющемся треугольном узоре, поскольку треугольник не может быть искажен под действием напряжения.В ферменном мосту две длинные — обычно прямые части, известные как пояса — образуют верх и низ; они связаны паутиной вертикальных столбов и диагоналей. Мост поддерживается на концах опорами, а иногда и посередине опорами. Правильно спроектированная и построенная ферма будет распределять нагрузки по всей своей конструкции, позволяя мосту безопасно выдерживать собственный вес, вес транспортных средств, пересекающих его, и ветровые нагрузки. Ферма не поддерживает проезжую часть сверху, как подвесной мост, или снизу, как арочный мост; скорее, он делает проезжую часть жестче и прочнее, помогая ей выдерживать различные нагрузки, с которыми она сталкивается. «(Эрик Делони, Золотой век, изобретения и технологии, 1994).
Узор, образованный элементами в сочетании с распределением напряжений (растяжение и сжатие), создает фермы определенного типа, например фермы Уоррена или Пратта. Большинство типов фермы носят имя человека (лиц), разработавшего узор, например ферма Пратта, названная в честь Калеба и Томаса Пратта, запатентовавших ее в 1844 году. Например, появляется конфигурация или узор фермы Пратта и Хоу. идентичны (серия прямоугольников с крестиками), но диагонали Хау сжаты, а вертикали — растянуты.В случае с Праттом все наоборот.
Теоретически ферменный мост не содержал лишних элементов. Строители считали каждый член или элемент важным для функционирования фермы, хотя некоторые из них были важнее других. В то время как большинство ферм могут получить значительные повреждения и потерять поддержку некоторых элементов без разрушения, серьезное повреждение элемента может привести к обрушению моста.
Четыре оставшихся исторических крытых моста Теннесси используют один из трех типов ферм:
Kingpost (Крытый мост в парках
Квинпост (Крытый мост Харрисберга и Крытый мост Библии
Хау (Крытый мост Элизабеттона)
Kingpost
Строители впервые разработали Kingpost как самый простой и самый ранний тип фермы. Контур состоял из двух диагоналей при сжатии и нижнего пояса при растяжении, которые вместе образовывали треугольную форму. Вертикальный стержень натяжения (названный Kingpost и отсюда происхождение названия фермы) разделил треугольник пополам. После середины 19 века в качестве натяжных стержней строители использовали металл (а не дерево). Строители обычно использовали ферму Kingpost для более коротких пролетов, примерно до 35 футов.
Queenpost
Queenpost, еще один ранний и базовый тип фермы, является разновидностью фермы Kingpost.Ферма Queenpost содержит два вертикальных элемента (а не один в Kingpost). Эти вертикальные элементы требуют использования верхнего пояса для их соединения. Эта компоновка образует трехпанельный пролет, в котором центральная прямоугольная область может иметь или не иметь пересекающиеся диагонали. Опять же, внешние элементы действуют на сжатие, а вертикальные стержни (деревянные или металлические) действуют на растяжение. Этот тип фермы может поддерживать пролеты до 70 футов.
Ферма Howe
Уильям Хоу запатентовал ферму Howe в 1840 году.Концевые диагонали соединяют верхние и нижние пояса, и все деревянные элементы действуют при сжатии. Каждая панель имеет диагональный деревянный сжимающий элемент и вертикальный металлический натяжной элемент, материал, который проводит растягивающие усилия лучше, чем дерево. Металлический натяжной элемент устранил тяжелый деревянный элемент и снизил вес собственного груза, и строители могли легче соединять винты и гайки между железом и деревом, чем между деревянными элементами. Строители могут использовать несколько панелей для увеличения длины моста, обычно от 100 до 150 футов.
История ферменного моста
Когда люди размышляют об «исторических мостах», они чаще всего представляют себе крытые деревянные ферменные мосты. Деревянный мост с фермами своим живописным дизайном имеет почти универсальную привлекательность. В течение многих лет путешественники и историки документировали их и способствовали их сохранению больше, чем любой другой тип мостов.
На протяжении веков строители использовали древесину в качестве строительного материала для ферм, возможно, даже для ферм мостов.Однако только в 1570 году Андреа Палладио опубликовал «Четыре книги по архитектуре», первую письменную документацию, касающуюся деревянных мостов с фермами (Hayden 1976: 51). Палладио, первый, кто продвигал использование деревянных ферм для проектирования мостов, описал несколько деревянных ферм, включая основные конструкции Kingpost и Queenpost. Однако строители в Европе возводили несколько деревянных мостов с фермами до восемнадцатого века, а затем чаще всего в странах с густым лесом, таких как Швейцария.
Начиная с конца 1700-х годов, строители активно возводили мосты с деревянными фермами в Соединенных Штатах, а к середине 1800-х годов эта страна стала мировым лидером в проектировании мостов с деревянными фермами (Steinman and Watson 1957: 114). Сочетание факторов способствовало быстрому развитию Соединенных Штатов в дизайне деревянных ферм. В середине 1700-х годов в Соединенных Штатах была очень ограниченная транспортная система, и Война за независимость фактически разрушила эту и без того несовершенную систему. К концу 1700-х годов недавно сформированным Соединенным Штатам потребовалась значительно расширенная и улучшенная система. Кроме того, в то время как железная промышленность не имела широкого влияния, древесина и люди для ее пиления казались безграничными. Идеальным решением казались деревянные ферменные мосты, в которых использовались короткие бревна, построенные секциями.
В начале девятнадцатого века различные строители разработали различные конструкции мостов, которые они продвигали. В высококонкурентной и подвижной сфере каждый строитель пытался изобрести «ферму», которая была бы экономичной, простой в изготовлении и пригодной для использования при большей длине. Из большого числа строителей Тимоти Палмер (1751-1821), Луи Вернваг (1770-1843) и Теодор Берр (1771-1822) возглавили развитие деревянного ферменного строительства мостов в Соединенных Штатах (Steinman and Watson 1957: 117-120). В течение этого периода строители мало знали о конкретных механизмах работы мостов с фермами и их точных ограничениях. Таким образом, для большей прочности и дополнительной длины строители обычно использовали комбинированную конструкцию арки и фермы, которую часто называют «верблюжьими» или «горбатыми» мостами из-за появления арки (Ortega 1991: 2-5). И Палмер, и Вернваг использовали в качестве основного компонента арку, дополненную фермой. В 1806 году Берр представил первую запатентованную мостовую систему, широко используемую в Соединенных Штатах, ферму, дополненную аркой (DeLony 1994: 10).В то время как Берр был самым известным из трех, Палмер также оказал длительное и значительное влияние на конструкцию моста с деревянными фермами.
Вопреки распространенному мнению, строители изначально не покрывали мосты с деревянными фермами. Палмер был одним из первых строителей в Соединенных Штатах, предложившим покрыть деревянную ферму (несущую часть моста) конструкцией, напоминающей сарай. В некоторых случаях покрытие обеспечивало боковые распорки, делая всю конструкцию более устойчивой к сдвигу ветра.Тем не менее, покрытие в первую очередь предназначалось для защиты фермы от атмосферных воздействий. Известный инженер Генри Тиррелл заявил в 1909 году, что нормальная продолжительность жизни крытого деревянного ферменного моста составляет от тридцати до сорока лет, в то время как открытый мост может прослужить одну треть (Tyrrell 1911: 121). Однако химические консерванты, такие как креозот, нанесенные на деревянные элементы, также могут обеспечить защиту от процесса атмосферного воздействия. К началу двадцатого века строители все чаще использовали креозот вместо покрытия деревянных мостов с фермами.
В 1820 году Итиэль Таун получил патент на решетчатую ферму Town, первую настоящую ферму, которая действовала независимо от любого действия арки (Hayden 1976: 52-54). Из-за простоты и легкости конструкции многие строители решили возвести решетчатую ферму города. Интересно, что, похоже, Таун более активно занимался продажей своей конструкции фермы, чем ее строительством. Он продвигал свою ферму различными способами, включая публикацию в 1831 году брошюры о том, что его ферма может быть сделана из железа, но ни один строитель не пробовал это до 1859 года (DeLony 1994: 11).Таун даже нанял агентов для осмотра новых мостов и сбора гонораров за его дизайн (Allen 1970: 4).
В 1840 году Уильям Хоу запатентовал ферму Howe, еще одну ферму, которая пользовалась широкой популярностью. Хоу основал свой проект на ограниченной информации по анализу напряжений, доступной в то время, и был первым проектировщиком, который сделал это, поскольку предыдущие фермы были непригодны для анализа (Edwards 1976: 156-157). Ферма Howe использовала металлические вертикальные натяжные стержни и деревянные диагональные сжимающие элементы. Это совместное использование металлических и деревянных материалов для компонентов моста, названного «комбинированной фермой», стало важной переходной чертой в конечном итоге развития цельнометаллической фермы.Популярность фермы Howe отчасти объясняется ее сравнительно простой установкой. Конструкция фермы Howe устранила необходимость в квалифицированных плотниках для надрезания и закрепления деревянных сочлененных мостов за счет использования стержней с резьбой для вертикалей и простых распределительных коробок в качестве соединений (Kemp and Anderson 1987: 19). Как писал историк мостов Эрик ДеЛони: «Ферма Howe, возможно, является наиболее близкой к совершенству конструкции деревянного моста. По простоте конструкции, скорости возведения и легкости замены частей она не имеет себе равных» (ДеЛони 1994: 11 ).
В 1844 году архитектор Калеб Пратт и его сын инженера Томас спроектировали ферму Пратта, еще одну ферму того периода, имевшую широкое распространение. Хотя конфигурация, похоже, такая же, как у фермы Howe, вертикали фермы Pratt функционировали как элементы сжатия, а диагонали — как элементы растяжения. Ферма Pratt требовала большего количества железа, чем ферма Howe, и из-за повышенной стоимости и менее жесткой конструкции строители не стали широко использовать ее для деревянных ферм. Однако по мере того, как стоимость железа снизилась, его популярность возросла, и это сильно повлияло на конструкцию моста с металлическими фермами. К началу двадцатого века фермы Pratt и их производные стали самыми популярными металлическими фермами в Соединенных Штатах.
Мосты с деревянными фермами позволили эффективно преодолевать большие переходы. Эти новые мосты не только облегчили транспортировку, но и повысили осведомленность и интерес к строительству мостов. В результате строители разработали множество типов ферм и построили множество деревянных мостов из ферм на протяжении девятнадцатого века, периода расцвета дизайна деревянных ферм.В то же время строительство деревянных мостов с фермами повысило осведомленность о потенциале конструкций с фермами и привело к появлению новых вариаций железных, а затем и стальных мостов. Несмотря на то, что в двадцатом веке строители возвели небольшое количество деревянных мостов с фермами, начиная с середины девятнадцатого века, развивающиеся конструкции из металла в конечном итоге затмили использование деревянных мостов с фермами и сделали их практически устаревшими к концу девятнадцатого века.
Источники:
Ферменный мост — Факты и типы ферменных мостов
Ферменный мост — это тип моста, основным элементом которого является ферма, которая представляет собой конструкцию из связанных элементов, образующих треугольные блоки.Ферма используется, потому что это очень жесткая конструкция, которая передает нагрузку с одной точки на гораздо более широкую область. Ферменные мосты появились очень рано в истории современного мосты и экономичны в строительстве, потому что они эффективно используют материалы.
До промышленной революции (XIX век) почти все мосты были каменными. Но дерево и железо лучше сопротивляются растяжению и сжатию и камень и Соединенные Штаты имели много дерева, поэтому они сделали много деревянных мостов в те времена, и большинство из них были мостами с фермами.Ферма решетки города, очень простой вариант фермы, был запатентован в 1820 году. В первой половине 19 века было очень мало железных мостов с фермами, хотя первый патент на железный ферма невесты была выдана сквайру Уипплу в 1841 году. Но металл постепенно начал вытеснять дерево, и в США стали появляться мосты из кованого железа. 1870-е годы заменяются сталью только в 1880-х и 1890-х годах. Со временем в некоторых местах (например, в Пенсильвании) продолжали строить ферменные мосты для длинных пролетов в 1930-х годов, в то время как другие (например, Мичиган) начали строительство бетонных балок и мостов стандартного плана.
Начиная с первого ферменного моста, инженеры экспериментировали с различными формами ферменных мостов, пытаясь найти лучшую форму и ту, которая подойдет им для конкретные проблемы. Из-за этого сегодня у нас есть много видов ферм мостов. Ферменный мост может иметь настил (полотно) сверху (ферма настила) посередине. (через ферму) или внизу фермы. Если стороны фермы выступают над полотном дороги, но не соединяются, она называется пони-фермой или полупроходная ферма.
Вот еще несколько распространенных вариантов конструкции ферм для мостов:
Ферма Allan : ферма для пони на основе фермы Howe. Первая ферма Аллана была закончена 13 августа 1894 года.
Ферма Bailey : предназначена для военных и легко комбинируется в различных конфигурациях.
Ферма Baltimore : сделана так же, как ферма Pratt, но имеет дополнительную распорку в нижней части фермы, которая предотвращает коробление в элементах сжатия.
Ферма Bollman : цельнометаллическая ферма с множеством независимых натяжных элементов, обеспечивающая прочный мост, который легко собрать.
Арочная ферма Burr : комбинация арки и фермы, которая дает прочный и жесткий мост.
Ферма Howe : имеет вертикальные элементы и диагонали, которые наклонены вверх к центру моста.
Ферма K : имеет один вертикальный элемент и два наклонных элемента в каждой панели (которые образуют букву «K»).
Линзовидная ферма : используется ферма в форме линзы, имеющая верхний и нижний изгиб и диагональные элементы между ними. Если изгибы проходят выше и ниже дорожного полотна, это «Линзовидная ферма пони».
Длинная ферма : вариант фермы Howe, но сделанный из дерева и используемый для крытых мостов.
Ферма Parker : вариант фермы Pratt с многоугольным верхним поясом. Если аккорд состоит ровно из пяти сегментов, его называют верблюжьей спиной.
Ферма Pegram : имеет более широкие пояса внизу, но одинаковой длины вверху.
Ферма Pratt : имеет вертикальные элементы и диагонали, которые наклонены вниз к центру. Это вариант, обычно используемый для железнодорожных мостов.
Ферма Vierendeel : имеет элементы не треугольной, а прямоугольной формы. Мосты, выполненные в этом варианте фермы, встречаются редко, потому что он стоит недешево.
Ферма Уоррена : продольные элементы соединяются только угловыми поперечинами. Они образуют равносторонние треугольники. Это относительно легкая, но прочная и экономичная ферма.
ресурсов, которые помогут вам построить модельный мост
«Ферма» — это то, что вы видите, когда смотрите на ферменный мост с одной из его сторон. Ферма обычно состоит из множества треугольников, но в некоторых необычных конструкциях фермы их нет. Назначение фермы — помочь мосту выдержать нагрузку (автомобиль, поезд, человека) из любой точки вдоль пролета моста.Без фермы у вас просто балочный мост.
Обзор терминов
Давайте определим пару терминов, которые помогут вам понять, как изучать конструкцию фермы.
Здесь красным показан каркас фермы. Каркас — это самые внешние части фермы.
Рама состоит из нескольких частей: верхнего пояса, нижнего пояса и двух концевых стоек. Эта диаграмма показывает рамку в расширенном виде, поэтому вы можете легко увидеть каждую часть. На практике вы можете использовать древесину разных размеров или форм для каждой из этих частей, потому что сила, прикладываемая к каждой части, разная.
Теперь мы добавим элементы фермы, которые показаны на этой схеме черным цветом. Элементы фермы — это просто набор треугольников (в большинстве случаев), которые передают силу, приложенную к мосту, на землю. То, как эти треугольники расположены или имеют форму, является сутью конструкции фермы. Далее на этой странице вы увидите примеры наиболее распространенных дизайнов.
Эти термины будет полезно иметь в виду, когда мы будем больше говорить о конструкции фермы. Теперь давайте кратко рассмотрим историю конструкции фермы, особенно в Соединенных Штатах.
Краткая история конструкции фермы
В то время как фермы использовались как для крыш, так и для мостов на протяжении многих веков, в 19 веке в Америке произошел взрыв в развитии ферм. Потребность в том, чтобы в эту эпоху мосты могли преодолевать большие расстояния, а также выдерживать все более тяжелые нагрузки, привела к появлению множества творческих решений в виде новых конструкций ферм.
Три имени выделяются как истинные пионеры этих ранних мостов с фермами: Тимоти Палмер (1751-1821), Луи Вернваг (1770-1843) и Теодор Берр (1771-1822).Эти люди вместе с другими строителями мостов, которые последовали за ними, спроектировали и построили множество мостов, особенно в Новой Англии. Теодор Бёрр придумал дизайн, который использовался во многих культовых крытых мостах, и некоторые из них до сих пор стоят. Эти люди придумали практические решения для строительства мостов, но не знали и не имели доступа к теории, лежащей в основе их проектов.
Интересно, что возведение мостов в XVIII и начале XIX веков было связано с качеством строительства. Нужны были квалифицированные плотники, и большая часть инженерных работ носила практический, а не теоретический характер.Древесина была основным материалом, доступным в те ранние годы, но появились железо, а затем сталь и все изменили.
Из-за чугуна и стали и расширения железных дорог, несущих все более тяжелые грузы, потребовались новые конструкции мостов. Фермы Howe и Pratt, в частности, были разработаны для включения в ферму железных стержней. Эти две конструкции, которые вы можете увидеть на оригинальных изображениях патента, не совсем похожи на конструкции фермы, которые мы сегодня связываем с этими названиями.Для меня это немного загадка, но вы можете увидеть подобие оригинального рисунка в современных изображениях. И патенты Пратта, и Хоу были очень озабочены методологией строительства больше, чем фактическим дизайном.
История моста увлекательна, и есть еще много чего узнать. Этот короткий раздел предназначен для того, чтобы подогреть ваш аппетит, но теперь мы переходим к применению конструкции фермы для моделирования строительства моста.
Общие фермы, используемые при строительстве модельного моста
Каждая из следующих конструкций фермы очень часто встречается как в реальных, так и в модельных мостах из-за их качественной инженерии и простоты конструкции.Как я упоминал ранее, ключевым для нас, строителей моделей, является то, как эти конструкции передают силы по всему мосту и, в конечном итоге, на опоры моста. Каждый из этих дизайнов делает это по-своему.
Найдите время, чтобы прочитать каждый из этих проектов, прежде чем выбирать один для своего моста. Возможно, вы закончите тем, что не будете использовать ни один из этих дизайнов, а создадите что-то свое, основываясь на принципах передачи силы.
Уоррен Ферма
Узнайте о ферме Уоррена.
Ферма Pratt
Узнайте о ферме Pratt.
Ферма Howe
Узнайте о ферме Howe.
K Ферма

Узнайте о K-ферме.
Я решил выделить эти четыре примера различных ферм, чтобы вы начали с некоторых очень надежных примеров, которые вы можете легко использовать на своем мосту. Есть и другие, более сложные конструкции, которые здесь не показаны. Вы можете выполнить поиск в Интернете по конструкции фермы и увидеть множество других примеров.Я сторонник простоты, но возможно, что ваш уникальный проект моста выиграет от одного из более экзотических дизайнов.
Если вам интересно узнать больше о фермах и конструкции ферм, ознакомьтесь с Truss Fun, Second Edition от Amazon. Это всестороннее исследование инженерных принципов, лежащих в основе проектирования мостов. Его легко понять и следовать, и он отлично подходит для студентов, которые только учатся, но достаточно продвинут, чтобы стать отличным ресурсом для тех, у кого больше опыта.Дополнительные полезные ресурсы можно найти в этом списке других замечательных книг по бриджу.
Определение автомобильного сборного моста со стальной фермой
Постоянная задача руководителей инфраструктуры нашей страны и их инженерных партнеров — определить наиболее экономичную и долговечную конструкцию моста, которая будет соответствовать многим ограничениям сегодняшнего проекта замены моста. Множество несовершенных мостов по всей Америке можно найти на сельских дорогах с небольшой интенсивностью движения, которые идеально подходят для мостов из сборных стальных ферм.
Эти ограничения могут включать в себя экологически уязвимые пересечения ручьев или дорогостоящие проекты разделения уровней железных дорог, объединение общественного мнения и поддержки, или проекты, в которых потребность в скорости является императивной. Многие из них повышают стоимость проекта без какой-либо ощутимой выгоды. Доказано, что длинный и чистый промежуток времени решает многие из этих проблем. Благодаря впечатляющему соотношению пролета к массе мосты со стальными фермами могут устранить опоры, улучшить гидравлику и снизить затраты на установку, в отличие от мостов других типов.Кроме того, часто повторяемая причина для определения мостов со стальными фермами заключается в том, что они нравятся людям; они улучшают пейзаж и производят фирменное впечатление на путешественников.
Преимущество стальной фермы
Мосты со стальными фермами продолжают оставаться одним из самых эффективных и экономичных типов мостов, выбранных разработчиками и менеджерами местной инфраструктуры для отдельных пролетов более 100 футов. Для сельских автомагистралей через ручьи или железные дороги мост на стальных фермах часто является лучшим универсальным решением.Благодаря расположению элементов каркаса перекрытия, соединяющихся в элементы фермы, конструктивная глубина моста может быть минимизирована по сравнению с многолинейными системами подпалубных балок. Эта компоновка характеризуется подпалубными элементами балок перекрытия, охватывающими меньший размер по ширине моста до основных балок фермы за пределами проезжей части или настила моста. Поскольку эти балки перекрытия перекрывают более короткое направление, они намного мельче, чем было бы необходимо для перекрытия всего зазора между опорами.Фермы, перекрывающие зазор, могут быть значительными глубокими элементами фермы, но поскольку они находятся за пределами проезжей части, они выступают над проезжей частью, обеспечивая минимальную глубину от поверхности проезжей части до нижней стороны самого нижнего элемента каркаса. Это экономит расходы за счет меньшего количества материала насыпи, меньшего количества возведения тротуаров, меньшего воздействия на близлежащих владельцев недвижимости и упрощения процедуры получения разрешений.
Условия площадки — залог внимания
Условия и ограничения площадки обычно приводят к поиску самой малой глубины надстройки.Для сельских дорог или городских улиц с малой интенсивностью движения, где желателен один пролет или где необходимо минимизировать количество опорных конструкций, пролет или пролеты из стальных ферм должны рассматриваться как очень осуществимая альтернатива.
Помимо небольшой глубины надстройки, которую предоставляет ферменный мост, при оценке учитываются некоторые другие особенности или соображения стоимости. Это в первую очередь включает в себя возможность доставить и установить элементы моста. Поскольку мост из стальной фермы может быть предварительно изготовлен на готовые сегменты и соединен вместе на стройплощадке, он обеспечивает меньшие поставки, более простую доставку и менее дорогостоящие разрешения на транспортировку.После соединения они могут также означать более легкие подъемные краны. Обычно эти подъемные краны могут быть сделаны с проезжей части, что опять же ограничивает площадь воздействия проекта. Для сравнения: одиночный сборный короб или двутавровая балка может весить до трех раз больше, чем элемент фермы эквивалентной длины. Это требует более тяжелого крана на более длительный срок и, вероятно, потребует места для крана и площадки рядом с пролетом моста. Для переходов через ручьи это может означать дамбу в ручье; для железнодорожных пролетов это может означать более высокие расходы на страхование работы на полосе отчуждения железной дороги со специальными средствами контроля за наличием оборудования и рабочих рядом с путями.
Рисунок 1: Конфигурация фермы Уоррена
Рисунок 2: Конфигурация фермы Pratt
Определение стиля
Сборные стальные мосты с фермами могут быть изготовлены в различных стилях, отделках и конфигурациях. Они могут быть утилитарными по своему внешнему виду, или они могут быть предназначены для улучшения развитой территории или стать эстетическим ориентиром для пользователей объекта. Есть много возможностей. Это вопрос решения того, что важно, и каким вы видите свой проект.
Стиль фермы — это в основном форма, которую можно увидеть на вертикальном виде моста. Вообще говоря, геометрия современных сборных ферменных мостов различается по двум основным направлениям: форма верхнего пояса и расположение элементов перемычки. Верхний пояс может быть изогнут по дуге, он может быть плоским или может быть сегментирован в виде многоугольника или верблюжьей спины. Каждый из них имеет различное визуальное воздействие. Элементы перемычки, диагонали и вертикали, как правило, расположены либо в конфигурации фермы Уоррена, либо в конфигурации фермы Пратта (см. Рисунки 1 и 2).Эти элементы паутины регулярно размещаются по высоте в панелях, размер которых обычно составляет от 10 до 18 футов. Независимо от выбранного стиля, нагрузки моста обычно одинаковым образом перетекают с настила на каркас пола и ферму, переходя в силовые реакции на опоры.
Определение диапазона и конфигурации
Обычный диапазон пролетов для сборных стальных мостов с фермами составляет от 75 до 250 футов и определяется размером в плане между осевой линией каждой опоры на переднем и заднем упорах.Этот размер иногда путают с «длиной моста». В общем, общая длина моста может рассматриваться как промежуток, который необходимо преодолеть или заполнить; или проем между задними стенками абатмента. Разница между пролетом и длиной требует понимания деталей конца моста, которые описывают расширение конструкции за пределы ее точек опоры, когда она достигает подконструкции (рис. 3). Это определяется во время проектирования абатмента и зависит от требований любого требуемого компенсатора.
Мосты с фермами могут быть ориентированы с перекосом, что означает, что начальная точка левой фермы не совпадает с правой, как в шахматной конфигурации. Существует некоторая гибкость в расположении каркаса пола скошенного пролета фермы, поскольку он может следовать за перекосом выравнивания или может располагаться перпендикулярно фермам. Каждый из этих атрибутов присущ стали и значительно увеличивает гибкость моста, чтобы он соответствовал геометрии площадки, сохраняя при этом экономичность.
Рисунок 3: Общая деталь конца моста
Указание ширины
Сборные стальные мосты с фермами различаются по ширине от одной до трех полос, в зависимости от ширины полосы и обочин, но имеют практический предел ширины около 50 футов. Ширина моста определяется как поперечный размер между перилами, парапетами или бордюрами и должен быть достаточным для размещения полос и обочин приближающейся проезжей части. Тротуары также можно рассматривать как часть ширины моста, как показано в разрезах сквозной и полупроходной фермы на рисунках 4 и 5.Их можно разместить либо между ферм на приподнятом бордюре, либо вне ферм с помощью консольного каркаса. Если требуется внутренний тротуар, разработчик должен уделить некоторое внимание разделению движения и пешеходов в виде барьера или неприступного бордюра, в зависимости от объекта и ожидаемого количества пешеходов.
Еще одним фактором при проектировании поперечного сечения ферменного моста является определение того, потребуются ли для моста портальные и поперечные связи.Секция сквозной фермы, показанная на рис. 4, обычно используется на мостах с более длинными пролетами для фиксации верхних поясов фермы, что позволяет им достигать большей грузоподъемности без потери устойчивости. Сочетание пролета, ширины моста, перекоса и заданных нагрузок определит необходимость этих элементов и должно быть определено на ранней стадии предварительного проектирования. После определения для этих подвесных элементов жесткости необходимо указать вертикальный зазор над проезжей частью.
Рисунок 4: Сквозная секция фермы
Рисунок 5: Полупроходное сечение фермы
Определение конструкции
После определения пролета и ширины конструкция перекрытия или настила моста становится следующим ключевым атрибутом, который должен выбрать спецификатор.Выбор конструкции перекрытия или настила имеет наибольшее влияние на остальные детали и затраты на строительство моста. Здесь мостовой «пол» определяется как перекрытие, состоящее из бетонных, деревянных или гофрированных стальных досок. Настил моста обычно заполняется или покрывается дорожным покрытием. «Настил» моста будет означать железобетонную плиту настила. Существуют различные варианты пола или настила, которые оказывают большое влияние на детали кромок, поддержку перил, прочность и долговечность. Перед определением конструкции пола или настила необходимо ответить на несколько вопросов:
Мне нужна бордюрная секция для отвода дренажа от моста?
Мне нужна система ограждений, прошедшая краш-тест?
Перевешивает ли более низкая начальная стоимость долгосрочное обслуживание и производительность более качественного строительства?
Перевешивают ли безопасность рабочих или скорость строительства скрытые затраты на менее качественное строительство?

Определение стальной системы защиты
Долговечность моста и ожидаемые работы по техническому обслуживанию — важные проблемы для владельца моста.Таким образом, стальные мосты требуют защиты поверхности от агрессивных сред. Как и другие стальные мосты, сборные мосты могут быть изготовлены с использованием атмосферостойкой стали (Фото 1), защитной стали, оцинкованной горячим способом (Фото 2) или многослойной окраски (Фото 3). У каждого из них есть свои достоинства и недостатки, и их следует тщательно указывать.
Атмосферостойкая сталь
имеет деревенский, естественный вид, подходящий для живописных пейзажей. Поскольку в производственном процессе требуется выполнить меньше операций, он обычно считается наименее дорогостоящим.Его основным ограничением является близость к открытой воде, но иногда бывает трудно добыть его в короткие сроки.
Горячее цинкование обеспечивает превосходную защиту от коррозии и является наиболее специализированным. Оцинковка имеет серебристо-серый цвет и очень хорошо сочетается с фоновой сценой. Некоторые производители предлагают 35-летнюю гарантию на гальванику, которая обеспечивает период до «первого обслуживания» (см. Ссылки для дополнительных учебных ресурсов).
Определение системы окраски также является жизнеспособным и часто используемым методом защиты.Он обеспечивает качественную защиту с внешним видом, которого иначе невозможно достичь. Производители должны быть одобрены AISC и иметь большой опыт окраски мостовых конструкций, чтобы гарантировать долговечность качественного покрытия. Окрашенные конструкции обычно используются там, где важна эстетика, а мост рассматривается как фокус.
Системы защиты от коррозии можно комбинировать различными способами, например: покраска поверх гальваники, или частичная окраска участков из атмосферостойкой стали, или даже комбинация каркаса пола из оцинкованной стали с элементами фермы из атмосферостойкой стали.Выбор комбинированных систем должен быть сделан таким образом, чтобы усилить конкретное преимущество одной из этих отдельных систем.
Фото 4: Техническая помощь на месте
Процесс проектирования
Когда вы думаете о выборе современной стальной фермы для вашего проекта, может показаться, что ответы на вопросы найти немного сложнее. Насколько неглубокая балка перекрытия? Какая конструкция ограждения доступна? Стоит ли рассматривать обочину? Сколько грузовиков потребуется, чтобы доставить? Сколько весят фермы? Какой диапазон затрат я должен выбрать для своего бюджета? Как возводятся эти мосты?
Первоначальный процесс определения объема обычно включает в себя обращение специалиста по спецификации моста к сертифицированному AISC производителю для помощи в определении основных параметров, общих деталей и опций.Из этого первоначального разговора инженер с производителем может начать разработку предварительных размеров элементов и реакции на нагрузку для конструкции основания. Опытные производители сделают дополнительный шаг, разработав планы каркаса и поперечные сечения на этом раннем этапе, чтобы схематично изобразить проект. Если проект будет публичным, производитель может предоставить агентству-собственнику чертежи САПР для их использования при заполнении тендерных документов. Спецификации модели также доступны для редактирования и обычно предоставляются на этом этапе.
Часто мостовую сталь необходимо закупать до окончательного утверждения из-за критических сроков, связанных со сроками прокатки стана. В связи с этим крайне важно точное указание моста в исходной контрактной документации. Если эти документы нечеткие или неполные, сборщик должен разобраться в намерениях владельца с помощью вопросов, запросов на информацию (RFI) или интерпретаций, которые замедляют этапы проектирования и закупки. Чтобы гарантировать качество процесса, в спецификациях также должно содержаться требование, чтобы сборщик был сертифицирован AISC в качестве основного изготовителя мостов, а также обладал необходимым опытом и подтвержденной способностью поставить указанный мост.Эти спецификации должны быть продемонстрированы в квалификационном пакете, поставляемом заводом-изготовителем.
Официальный процесс проектирования обычно начинается после заключения контракта. Критерии проектирования будут соответствовать проектным спецификациям AASHTO: либо Стандартные спецификации для проектирования автомобильных мостов, 17-е издание, либо Спецификации проектирования мостов LRFD, 6-е издание. Кроме того, необходимо учитывать государственные руководства, регулирующие требования DOT. В этих документах содержатся сотни требований к конструкции моста.Очень важно выбрать изготовителя мостов, который обладает глубокими знаниями этих проектных норм и опытом для правильной интерпретации положений. Это помогает предотвратить задержки и обеспечивает безопасную и законченную конструкцию. Монтажные чертежи подготовлены и должны рассматриваться как продолжение строительных чертежей по контракту. Специалист по проекту дополнительно разрабатывает чертежи, на которых изготовленные элементы изображены на традиционных рабочих чертежах. Этот двойной план помогает подрядчику завершить полевые работы и направляет цеховое производство каждого стального элемента.Типичный набор планов для планов установки и рабочих чертежей будет содержать от 15 до 40 листов, в зависимости от размера, перекоса, симметрии и характеристик моста. Пакет расчета и чертежа затем опечатывается профессиональным инженером, имеющим лицензию на практику в штате, где расположен мост, и передается заказчику на утверждение.
Изготовление и установка
Два инструмента, которые позволяют производителям мостов повысить производительность и качество, — это оборудование с ЧПУ и программное обеспечение для информационного моделирования мостов (BrIM).
Компоненты конструкции моста, которые обрабатываются на оборудовании с ЧПУ, сначала программируются с помощью программного обеспечения, которое определяет операции, инструменты и количество для каждой детали. Информационное моделирование мостов (BrIM) позволяет беспрепятственно обмениваться проектными данными с машинами. Указание того, что сталь обрабатывается с помощью оборудования с ЧПУ и запрограммирована с использованием полной 3D-модели моста, сократит время производства и повысит качество изготовленного моста.
После того, как сталь поступает с заводов, она обрабатывается в цехах по производству стали с использованием оборудования и рабочей силы для сверления, резки и изгиба компонентов, а затем сваривания или скрепления транспортируемых узлов вместе.Другие элементы для строительства, которые могут быть заказаны для проекта, такие как деревянный пол, перила, подшипники и легкие бетонные формы, закупаются и готовятся к отправке на объект.
Меры контроля качества используются для проверки точности изготовления и сборки деталей в соответствии с установленными стандартами. Эти стандарты должны включать Руководство по стальным конструкциям Американского института стальных конструкций (AISC), Руководство по изготовлению стальных мостов S2.1 AASHTO / NSBA, D1 Американского общества сварки (AWS).5 Кодекс по сварке мостов и технические требования Исследовательского совета по конструкционным соединениям (RCSC) для конструктивных соединений с использованием болтов A325 или A490.
В зависимости от размера моста, элементы будут собираться на заводе в сборные единицы для ускорения строительства. Размер и вес этих устройств будут показаны на строительных чертежах, чтобы помочь подрядчику в планировании установки. Эти агрегаты вместе с другими отдельными компонентами прибудут на площадку на нескольких грузовиках.Компоненты маркируются в соответствии с чертежами, которые затем используются подрядчиком при установке. Техническая помощь со стороны персонала сборного завода, который имеет опыт возведения стальных мостов, рекомендуется во время определения спецификаций для обеспечения беспрепятственного монтажа.
Заключение
История мостов со стальными фермами восходит к 1800-м годам, а сборных мостов со стальными фермами — с 1930-х годов, когда для военных целей были разработаны модульные системы.Современный мост со стальными фермами снова и снова доказывал, что это выполнимое, привлекательное и экономичное решение для мостовых участков, которые сталкиваются со сложными инженерными проблемами. Спецификацию современного стального моста с фермой можно упростить с помощью производителя мостов, у которого есть ресурсы и опыт, чтобы быть лидером.
Деннис Л. Гонано, P.E., — технический директор и менеджер отдела компании U.S. Bridge в Кембридже, штат Огайо.
Джеймс Г.Бауэр, B.S./M.B.A., , является менеджером по продукции для мостовидных конструкций компании Contech Engineered Solutions. Его девять лет в Contech включали должности в сфере продаж, обучения и управления производством сборных железобетонных мостов.
ССЫЛКИ
Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO):
AASHTO, Технические требования к конструкции моста LRFD, стандартные единицы США, 6-е издание, 2012 г.
AASHTO / NSBA Steel Bridge Collaboration, S2.1 — 2002 Руководство по изготовлению стальных мостов, 2002.
AASHTO, Стандартные спецификации для автомобильных мостов, 17-е издание, 2002 г.
AASHTO / Американское сварочное общество (AWS), D1.5M / D1.5: 2002, Правила мостовой сварки, 2002.
Американская ассоциация гальванизаторов (AGA): Преимущества и долговечность горячеоцинкованной стали.
Как долго действует HDG ?, 2012.
Горячее цинкование для защиты от коррозии, Руководство по спецификациям,
Американский институт стальных конструкций (AISC), Руководство по стальным конструкциям, 14-е издание, 2010 г.
Рекомендации по погодоустойчивой стали в строительстве мостов: FHWA, Технические рекомендации 5140.22, Погодостойкая сталь без покрытия в конструкциях,
Исследовательский совет по конструкционным соединениям (RCSC), D-014 Спецификация RCSC для конструкционных соединений с использованием болтов ASTM A325 или A490, июнь 2004 г.
Определение системы защитной окраски, The Society for Protective Coatings (SSPC), How to Use SSPC Standards and Guides,
Основы мостов — Справочное руководство по проектированию мостов
Основы мостов
В связи с широким диапазоном структурных возможностей в этом Руководстве Споттера показаны только наиболее распространенные типы фиксированных (неподвижных) мостов.Другие типы перечислены на странице Терминология моста . Чертежи выполнены не в масштабе. Дополнительная информация по теме находится на других страницах Терминология , которые связаны слева.
При описании моста используются четыре основных фактора. Объединив эти термины, можно дать общее описание большинства типов мостов.
пролет (простой, сплошной, консольный),
материал (камень, бетон, металл и др.),
размещение проезжей части по отношению к конструкции (палубе, пони, сквозной),
Форма
(балка, арка, ферма и т. Д.).
Ниже показаны три основных типа пролетов. Любой из этих пролетов может быть построен с использованием балок, балок или ферм. Арочные мосты бывают простые или неразрезные (навесные). Консольный мост может также включать в себя подвесной пролет.
Примеры трех распространенных конфигураций рабочей поверхности показаны на чертежах типа фермы ниже. В конфигурации Deck трафик перемещается поверх основной конструкции; в конфигурации Pony трафик перемещается между параллельными надстройками, которые не скреплены поперечными распорками наверху; в конфигурации с по трафик проходит через надстройку (обычно ферму), которая скреплена поперечными распорками над и под движением транспорта.
Типы балок и ферм
Простые палубные балочные мосты обычно бывают металлическими или железобетонными. Другие типы балок и балок изготавливаются из металла. Концевая часть конфигурации с двумя настилами показывает поперечные распорки, обычно используемые между балками. Концевая часть пони показывает распорки для коленей, которые предотвращают прогиб в местах пересечения балок и настила.
Один из методов увеличения несущей способности балки при минимизации глубины ее стенки — это добавление бедер на поддерживаемых концах.Обычно центральная секция имеет стандартную форму с параллельными фланцами; изогнутые или угловые фланцевые концы приклепываются или скрепляются болтами с помощью соединительных пластин. Из-за ограничений, возникающих при транспортировке больших балок на строительную площадку, более короткие и удобные в использовании отрезки часто соединяются на месте с помощью соединительных пластин.
Многие современные мосты используют новые конструкции, разработанные с использованием компьютерного анализа напряжений. Жесткая рама Тип имеет интегрированные надстройку и основание.Обычно ножки или пересечение ножки и деки представляют собой единую деталь, которая приклепывается к другим частям.
Ортотропные балки — это модульные конструкции, которые выдерживают нагрузки сразу в нескольких направлениях. Они различаются по поперечному сечению и могут быть открытой или закрытой формы.
Типы арок
Классифицировать арочные мосты можно несколькими способами. Расположение палубы по отношению к надстройке обеспечивает описательные термины, используемые во всех мостах: палуба, пони и проходной мост.
Также можно использовать тип соединений, используемых на опорах и в средней точке арки — — подсчитывая количество петель , которые позволяют конструкции реагировать на изменяющиеся напряжения и нагрузки. Показана сквозная арка, но это относится ко всем типам арочных мостов.
Другой метод классификации — конфигурация арки. Показаны примеры сплошных ребристых, раскосно-ребристых (ферменная арка) и ребристых арок .Полностью ребристая арка обычно строится с использованием изогнутых секций балок. Ребристая арка имеет изогнутую сквозную ферму, возвышающуюся над настилом. Арка с перемычкой или открытая арка с перемычкой несёт настил поверх арки.
Некоторые металлические мосты, которые выглядят как открытые перемычки палубной арки, на самом деле консольные ; они опираются на диагональные связи. Настоящий арочный мост опирается на вертикальные элементы, которые передают нагрузку, которую несет арка.
Тип связной арки (тетива) обычно используется для мостов , подвесных, ; арка может быть шпагатной или цельной.Фермы, составляющие арку, будут различаться по конфигурации, но обычно используют лямки Пратта или Уоррена. В то время как типичный арочный мост передает свою нагрузку на опоры у опоры; Связанная арка сопротивляется растяжению (сносу) в своих опорах за счет использования деки в качестве стяжки.
Каменные мосты, построенные из камня и бетона, могут иметь открытые или закрытые перемычки. Закрытые перемычки обычно заполняются щебнем и облицовываются обработанным камнем или бетоном. Иногда железобетон используют при строительстве пони-арок.
Фермы — простые виды
Ферма — это конструкция, состоящая из множества более мелких деталей. Когда-то построенные из деревянных бревен, а затем и железные натяжные элементы, большинство мостов с фермами строятся из металла. Типы мостов с фермами также обозначаются терминами «палуба », «пони » и с по , которые описывают размещение поверхности перемещения по отношению к надстройке (см. Рисунки выше). Ферма для королевских столбов — самый простой тип; Ферма стойки фермы добавляет горизонтальный верхний пояс для увеличения пролета, но центральная панель имеет тенденцию быть менее жесткой из-за отсутствия диагональных распорок.
Крытые мосты (фермы)
Крытые мосты обычно представляют собой деревянные ферменные конструкции. Ограждающая крыша защитила бревна от атмосферных воздействий и продлила срок службы моста.
Одним из наиболее распространенных методов, используемых для получения более длинных пролетов, была ферма с несколькими шкворнями. Простая деревянная ферма с шкворнем образует центр, а панели добавлены симметрично. Благодаря использованию железа в строительстве моста ферма Howe — в своей простейшей форме — кажется разновидностью фермы с несколькими шкворнями.
Стивен Х. Лонг (1784-1864) был одним из топографических инженеров армии США, отправленных исследовать и нанести на карту Соединенные Штаты по мере их расширения на запад. Работая на железной дороге Балтимора и Огайо, он разработал ферму X в 1830 году с дальнейшими улучшениями, запатентованными в 1835 и 1837 годах. Деревянная ферма была также известна как ферма Long , и его называют первым американцем, который использовал математические вычисления в конструкция фермы.
Теодор Берр построил мост через реку Гудзон в Уотерфорде, штат Нью-Йорк, в 1804 году.Добавив сегменты арки к ферме с несколькими шкворнями, арочная ферма Burr смогла получить более длинные пролеты. Его конструкция фермы, запатентованная в 1817 году, не является настоящей аркой, поскольку она основана на взаимодействии сегментов арки с элементами фермы, которые несут нагрузку. В районе Питтсбурга было много таких мостов, и они до сих пор остаются одним из самых распространенных типов крытых мостов. Во многих более поздних типах крытых мостовых ферм использовалась дополнительная арка, основанная на успехе фермы Burr.
Решетчатая ферма Town была запатентована в 1820 году Итиэль Таун.Решетка состоит из досок, а не из тяжелых бревен, которые требуются в конструкциях шкворней и шкворней. Его было легко построить, хотя и утомительно. Как сообщается, мистер Таун лицензировал свой дизайн по цене один доллар за фут — или два доллара за фут для тех, которые были найдены без лицензии. Второй Ft. Железнодорожный мост Уэйна через реку Аллегейни был необычным экземпляром городской решетки, построенной из железа.
Герман Хаупт спроектировал и запатентовал свою конфигурацию фермы в 1839 году. Он занимался инженерным менеджментом на нескольких железных дорогах, включая Пенсильванию (1848 год), и был призван на должность начальника военных железных дорог армии Союза во время Гражданской войны.Ферма Haupt концентрирует большую часть своих сжимающих сил через торцевые панели на опорах.
Другие проектировщики мостов были заняты на Среднем Западе. На веб-странице OhioDOT приводятся примеры конструкций, использованных для некоторых крытых мостов в этом штате. Роберт В. Смит из Типп-Сити, штат Огайо, получил патенты в 1867 и 1869 годах на свои конструкции. Три варианта фермы Smith до сих пор стоят на крытых мостах Огайо.
Рувим Л.Партридж получил патент на свою конструкцию фермы, которая, по всей видимости, является модификацией фермы Смита. Четыре из пяти мостов Partridge truss возле его дома в Мэрисвилле, округ Юнион, штат Огайо, все еще используются.
Гораций Чайлдс был спроектирован в 1846 году с несколькими королевскими столбами с добавлением железных прутьев. Ферма Чайлдса использовалась исключительно строителем мостов из Огайо Эвереттом Шерманом после 1883 года.
Ферма — варианты Пратта
Ферма Pratt — очень распространенный тип, но имеет множество вариаций.Ферма Pratt, первоначально спроектированная Томасом и Калебом Праттом в 1844 году, успешно превратила деревянную конструкцию в металлическую. Основными отличительными чертами являются диагональные элементы перемычки, образующие V-образную форму. Центральная секция обычно имеет пересекающиеся диагональные элементы. Могут использоваться дополнительные контр-распорки, которые могут затруднить идентификацию, однако Pratt и его разновидности являются наиболее распространенным типом всех ферм.
Чарльз Х. Паркер модифицировал ферму Pratt, чтобы создать ферму «верблюжьей спинки», имеющую верхний пояс, который не остается параллельным нижнему поясу.Это создает более легкую структуру без потери прочности; на концах меньше статической нагрузки и больше силы сосредоточено в центре. Это несколько сложнее построить, поскольку члены сети различаются по длине от одной панели к другой.
Когда к ферме Pratt добавляются дополнительные более мелкие элементы, различным подразделенным типам были даны имена от железнодорожных компаний, которые чаще всего использовали каждый тип, хотя оба были разработаны инженерами Пенсильванской железной дороги в 1870-х годах.
Ферма Whipple была разработана Squire Whipple как более прочная версия фермы Pratt. Запатентованный в 1847 году, он был также известен как «Пратт с двойным пересечением», потому что диагональные элементы натяжения пересекают две панели, а элементы Пратта — одну. Историческое бюро Индианы отмечает, что один мост является «тройным уипплом» — возможно, единственным — построенным с мыслью, что если два лучше, чем один, то три должны быть еще прочнее.
Ферма Уиппла чаще всего использовалась в трапециевидной форме — прямые верхние и нижние пояса — хотя также строились фермы Уиппла на тетиве.
Ферма Whipple сразу же завоевала популярность на железных дорогах, поскольку она была прочнее и жестче, чем Pratt. Он был менее распространен для использования на шоссе, но сохранилось несколько экземпляров из кованого железа. Обычно они строились там, где требуемый пролет был длиннее, чем это было практично с фермами Pratt.
Дальнейшее развитие разделенных вариаций Pratt, включая фермы Пенсильвании и Балтимора, привело к упадку фермы Whipple.
Ферма — варианты Уоррена
Ферма Уоррена , запатентованная Джеймсом Уорреном и Уиллоуби Монцони из Великобритании в 1848 году, может быть идентифицирована по наличию множества равносторонних или равнобедренных треугольников, образованных элементами перемычки, которые соединяют верхние и нижние пояса. Эти треугольники также можно разделить на другие части. Фермы Уоррена также можно найти в конструкции крытых мостов.
Ферма — другие типы
Другие представленные типы ферм реже встречаются на современных мостах.
Ферма Howe сначала кажется похожей на ферму Pratt, но диагональные элементы перемычки Howe наклонены к центру пролета, образуя А-образные формы. Вертикальные элементы находятся в состоянии растяжения, а диагональные элементы — в сжатом состоянии, что в точности противоположно конструкции фермы Pratt. Запатентованная в 1840 году Уильямом Хоу, эта конструкция была распространена на ранних железных дорогах. На трех рисунках показаны различные уровни детализации. Более толстые линии обозначают деревянные распорки; более тонкие линии — железные натяжные стержни.Ферма Howe была запатентована как усовершенствование фермы Long, которая обсуждается с типами закрытых мостов.
Фридрих Август фон Паули (1802–1883) опубликовал детали своей конструкции фермы в 1865 году. Вероятно, самая известная ферма Паули , более известная как линзовидная ферма — названная из-за формы линзы, — это мост на Смитфилд-стрит в Питтсбурге. Его противоположные арки сочетают в себе преимущества подвесного моста с преимуществами арочного моста.Но, как и у ивы, часть ее силы выражается в ее гибкости, которая часто заметна при движении по мосту.
До использования компьютеров взаимодействие сил на пролетах, пересекающих несколько опор, было трудно рассчитать. Одно решение проблемы было разработано Э. М. Вихертом из Питтсбурга, штат Пенсильвания, в 1930 году. Путем введения открытого шарнирного четырехугольника над промежуточными опорами каждый пролет можно было рассчитать независимо. Первой фермой Wichert был мост высокого уровня Homestead через реку Мононгахела в 1937 году.
Композитная литая и кованая ферма Bollman была распространена на железной дороге Балтимора и Огайо. Из сотни или около того, построенных Венделлом Боллманом, мост 1869 года в Сэвидже, штат Мэриленд, возможно, единственный уцелевший. Некоторые стойки внутри панелей не показаны на чертеже для ясности.
Также несколько распространенной на ранних железных дорогах, особенно B&O, была ферма Fink , разработанная Альбертом Финком из Германии в 1860-х годах.
Консольные типы — ферма
Консоль — это элемент конструкции, который выступает за пределы своей опоры и поддерживается только с одного конца. Консольные мосты строятся с использованием ферм, балок или балок. Использование консольных принципов позволяет конструкциям достигать более длинных пролетов, чем простые пролеты того же типа надстройки. Они также могут включать в себя подвесной пролет, который висит между концами противоположных консольных рычагов.
Некоторые мосты, которые кажутся арочными, на самом деле являются консольными фермами.Их можно определить по диагональным скобам, которые используются в открытой перемычке. Настоящий арочный мост полагается на вертикальные элементы для передачи нагрузки на арку. Связи Пратта и Уоррена являются одними из наиболее часто используемых типов ферм.
Классическая консольная конструкция — это сквозная ферма, выступающая над настилом. У некоторых есть фермы, которые простираются как над, так и под палубой. Конфигурация фермы может быть разной.
Типы подвесок
Самые длинные мосты в мире — это подвесные мосты или их родственники, вантовые мосты.Палуба подвешивается на подтяжках из троса, проушин или других материалов. Материалы для других частей также различаются: опоры могут быть стальными или каменными; палуба может быть балочной или ферменной. Связанная арка сопротивляется растяжению (сносу) в своих опорах за счет использования деки в качестве стяжки.
Хотя Питтсбург был пионером в проектировании и изготовлении мостов, в нем было мало подвесных мостов. Главный канал Пенсильвании вошел в город по первому подвесному мосту Джона Роблинга с тросом в 1845 году (заменив деревянную конструкцию 1829 года).