Основные особенности деревянных мостов.

Тема 4.1. Основные системы деревянных мостов.

Россия имеет самые большие в мире запасы древесины, большой опыт по исследованию, проектированию, строительству и содержанию деревянных мостов.

Дерево представляет собой хороший и широко распространенный строительный материал. Благодаря значительной прочности, малому объемному весу, легкости обработки, простоте изготовления и сборки конструкций деревом издавна пользуются для устройства мостов.

В настоящий период, несмотря на широкое распространение железобетонных мостов, в богатых лесом северных и восточных районах России на местных и сельских дорогах деревянные мосты могут оказаться целесообразными.

При этом, используя дерево для строительства современных мостов, необходимо создавать конструкции, позволяющие индустриализировать их изготовление и механизировать сборку.

Для деревянных мостов применяют хвойный и лиственный лес. Как строительный материал – лучше хвойный лес, имеющий прямые и ровные стволы, менее сучковатый, а также имеющий более мягкую, смолистую и упругую древесину. Из хвойных пород чаще всего употребляется сосна, ель, лиственница, кедр и пихта; из лиственных пород – дуб, бук, граб, ясень.

Выбор системы моста и характерные особенности его конструкции зависят, в первую очередь, от требующейся величины пролетов моста, имеющейся по условиям вертикальной планировки строительной высоты, величины расчетной нагрузки, а также от местных условий.

Рис.73. Основные системы деревянных мостов

При пересечении небольших рек и оврагов, а также при устройстве путепроводов применяют простую балочную систему (рис.73, а). Простейшей балочной системой могут быть перекрыты пролеты = 8ч10 м, а при применении составных или клееных балок - до 16-24 м. В однопролетных балочных мостах обычно = 4ч6 м; при меньших пролетах целесообразнее устройство железобетонной трубы. Мосты простейшей балочной системы имеют сравнительно небольшую строительную высоту.

Подкосные системы, имевшие в прошлом очень широкое применение на автомобильных дорогах для мостов и путепроводов, до сих пор встречаются в большом количестве на существующих дорогах, перекрывая пролеты от 8-10 до 20 м. (рис.73, б) Подкосная система представляет собой как бы балочную систему с дополнительными опорами, образованными подкосами. Подкосные мосты, рассчитанные на большую нагрузку или имеющие высокие опоры, часто устраивают с затяжкой, расположенной в уровне нижних узлов подкосов. В новом строительстве подкосные мосты применяют редко. В настоящее время их не строят из-за трудоемких плотничных работ.

Для перекрытия пролетов от 16-20 до 40-50 м применяют балочные пролетные строения с решетчатыми фермами различных видов. Наиболее часто такие пролеты перекрывают пролетными строениями с фермами Гау - Журавского (рис.73, в) из круглого леса или реже из брусьев со стойками в виде металлических тяжей. Для большей надежности и увеличения срока службы как нижний пояс, так и верхний могут быть изготовлены металлическими. Фермы Гау - Журавского можно монтировать из блоков заводского изготовления. Применяют также мосты с дощатыми фермами (рис.73, г) на гвоздевых соединениях. Дощатые фермы удобны для изготовления, но менее долговечны. Поэтому они целесообразны главным образом для мостов, рассчитанных на ограниченный срок службы.

Дощатые фермы тоже могут быть сборными из блоков, изготовленных на заводе.

Для перекрытия пролетов порядка 50-60 м возможно применение лишь комбинированной системы, состоящей из решетчатых ферм, усиленных арочным поясом (рис.73, д). Однако такая конструкция сложна и громоздка.

В отдельных случаях на автомобильных дорогах применяют и мосты распорных систем: арочные и висячие. Арочные мосты бывают целесообразны в горных районах, а иногда в городских переходах. Деревянными арками можно перекрывать пролеты от 15-20 до 40-50 м. Висячие мосты с деревянными фермами, поддерживаемыми стальными канатами, применяют в горных районах для перекрытия трудно преодолимых препятствий, при пролетах, достигающих 80-100 м и более.

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

Деревянные мосты — особенности строения

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

Строительство деревянного моста

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

для значений l/i > 100.

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

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

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

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

Указана в табл. 5 и 6.

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

В данном материале мы опишем основные варианты деревянного мостостроения и приведём наиболее известные примеры тех или иных конструкций. Речь идёт о принятой в Европе Тирольской классификации деревянных мостов, которая, к сожалению, мало используется в нашей стране.

Деревянный мост, имеющий самонесущую проездную поверхность

В данной категории мостов основные деревянные балки размещаются под настилом, что обеспечивает их защиту от осадков и прямого воздействия солнечных лучей. Для наибольшей защиты верхнее покрытие укладывается под уклоном, гидроизоляцию обеспечивает защитная мембрана или стальное листовое покрытие. Также используется асфальт или деревянный настил. Длина пролета составляет, как правило, до 25 м., ограждение находится выше мостовой конструкции.

Пример: мост возле г. Лютерн (Швейцария). Возведён в 2010 году вместо железобетонной конструкции 1933 года. Основные конструкции выполнены из клееного деревянного бруса GL24, GL28+LVL, выбранного по экономическим соображениям. Общая нагрузка моста - 40 тонн. Вертикальную нагрузку воспринимают BSH-балки из клееной древесины в продольной оси.

В поперечном направлении нагрузку воспринимают стальные балки размещенные в двух осях. Верхняя часть деревянная, по бокам закрыта бетонным покрытием с установленными перилами ограждения. В поперечном сечении опорная часть строения представляет собой 6 склеенных в блоки панелей и 5 слоев широкоформатных панелей LVL Kerto, приклеенных к неподвижному носителю BSH. Панели воспринимают продольные и поперечные нагрузки.

Деревянный мост коробчато-балочной конструкции

В данном варианте несущая часть представляет собой полый короб, составленный из клееных балок, что обеспечивает экономичность строительства и технические преимущества - блок балок поступает на место строительства в собранном виде, а в пустоте короба можно разместить различные коммуникации. В качестве настила можно использовать литой асфальт или стальной просечно-вытяжной лист. Поручни крепятся к основной опоре и обшиваются палубной доской. Длина пролета коробчато-балочного деревянного моста может достигать 35 метров.

Пример: мосты-близнецы в г. Снек (Нидерланды), возведённые в 2008-2010 годы. Идею конструкции мостов архитектор Ханс Ахтербош почерпнул из местного рыболовецкого промысла, а именно с изображения перевёрнутой вверх рыбацкой лодки. Основным материалом мостов-близнецов являются деревянные балки, изготовленные из ацетилированной аккойя - продукта современных высоких технологий. Этот материал выбран из-за его высоких показателей долговечности - не менее 80 лет службы, именно столько, сколько требуется для эксплуатации моста по законам Нидерландов. Для сравнения - стальной мост прослужит 55 лет, мост из дерева азобе - 45 лет. Мосты-близнецы имеют по две полосы автомобильного движения и по одной пешеходной дорожке.

Деревянный мост вогнутой конструкции

В данном варианте несущие части конструкции деревянного моста расположены на уровне перил. Для защиты от атмосферных воздействий верхняя часть основной несущей конструкции покрывается оцинкованным листом. В поперечине вогнутая конструкция моста крепится к расположенному внизу стальному каркасу с шагом между рамами 2500 мм. Верхняя часть моста может быть открытой или защищенной асфальтом. Перила крепятся к поперечной раме. Длина пролета вогнутого деревянного моста может достигать 35 метров.

Пример: мост Моисея (Нидерланды). Был построен в 2011 году при реконструкции форта 17-го столетия Де Роовер, расположенный на Брабантской линии фортификаций. Задачей архитектора из бюро RO&AD было обеспечить проход туристов через «невидимый» мост, т. е. незаметный с дальнего обзора и не нарушающий архитектурный ансамбль исторического форта. Идею моста почерпнули из эпизода Библии, когда Моисей заставил расступиться воды Красного моря. Для этого по обеим сторонам сооружения были созданы дополнительные валы для отвода лишней влаги способной затопить мост. В качестве материала были выбраны деревянные балки, изготовленные из ацетилированной аккойя и красного ангелима, что гарантирует эксплуатацию сооружения в воде в течении не менее чем 50 лет. Мост Моисея стал лучшим сооружением 2011 года, по мнению Союза голландских архитекторов.

Деревянный висячий мост

Несущая конструкция висячего моста представляет собой две балки, каждая из которых по отдельности состоит из 2-х горизонтальных и диагональных деревянных ферм их клееного бруса с нижней затяжкой. Так как опорная конструкция располагается на уровне перил и ниже, то палуба моста опирается на нижние хорды. Для дополнительного укрепления используется U-образная металлическая рама. В местах опирания древесину защищает оцинкованное стальное покрытие. Материалом настила может быть доска или асфальт. Установка перил осуществляется с упором на боковых фермах, ниже уровня верхней поверхности. Длина пролета может достигать 30 м.

Пример: мост в Нахабино (Россия). Построен в 2001 году, представляет собой висячий деревянный пешеходный мост длиной 29 м. с жесткими нитями. Конструкция моста традиционна для строений со стальными вантами за единственным отличием - все конструктивные части моста изготовлены из клееной древесины. Мост в Нахабино имеет три пролета длиной в 4, 20 и 4 метра, ширина для пешеходов составляет 3,5 метра. Крайние пролеты имеют прямолинейные деревянные оттяжки, средний устроен на стальных подвесках и подвешен к растянуто-изгибаемым жестким нитям. Стрела подъема гнутых клееных конструкций составляет порядка 4 м а радиус изгиба 15 м. Это дало возможность производить и транспортировать отдельные элементы целиком, без соединений по длине. Цельными являются и балки жесткости пролетного строения.

Деревянный арочный мост

Здесь основную нагрузку берут на себя арки или своды, которые изготовлены из деревянных ламелей, связанных между собой. Такие мосты устанавливаются на местностях со значительным уклоном рельефа. Так как опорная часть деревянного моста находится выше уровня перил, то перекрытие устанавливается на нижних затяжках. Жесткость конструкции придаёт вогнутый металлический каркас. Защиту дерева обеспечивают титановые листы металла. Перекрытие может быть деревянным и закрытым слоем асфальта. Длина пролета может достигать 50 метров.

Пример: пешеходный мост Леонардо (Норвегия). Возведён в 2001 году на автостраде между Осло и Стокгольмом. Прообразом этого моста стал проект Леонардо да Винчи 1502 года предусматривающей строительство каменного моста через бухту Золотой Род длиной 360 метров. Спустя пол тысячелетия эту идею реанимировал норвежский художник Вебьорн Санд, ставший инициатором строительства моста Леонардо. Для строительства использовалась уникальная методика «слоистого дерева», созданного из норвежской сосны склеенной определенным образом. В конструкцию входит три несущих арки, более широких в основании и сужающихся в месте соединения с полотном перехода. Арки поддерживают друг друга и являются опорой для 4-й арки - пешеходного полотна. Основные элементы строения были изготовлены в производственном цеху. Для сборки на месте понадобилось всего несколько дней.

Деревянный кабельно-вантовый мост

В кабельно-вантовом мосте главным несущим элементом является вантовая ферма, изготовленная из стальных канатов. Ванты крепятся к пилонам, которые устанавливаются непосредственно на опоры. Мостовое полотно находится на балке жесткости прикрепленной к вантам. Данная конструкция позволяет создать мост с длиной пролета до 70 метров.

Пример: пешеходный мост в Анкалии (Грузия). Самый длинный деревянный мост в Европе построенный в 2012 году. Масштабное строение длиной в 505 метров первоначально планировалось в качестве стального вантового. Однако из экономических соображений выбор пал на клееную древесину.

Вантовая ферма моста представляет собой триангулированную конструкцию в виде пространственного каркаса из 2 рядов диагональных балок размещенных под углом в 45° к горизонтальной панельной конструкции. Последняя состоит из клееных ригелей и панели LVL. Боковые части вантовой фермы закрыты прозрачным поликарбонатом для придания видимости и архитектурной выразительности конструкции.

Деревянный мост-ферма

В данном варианте конструкции деревянного моста клееная древесина используется для изготовления верхних и нижних затяжек, а также вертикальных связей, горизонтальные изготавливаются из стального проката. Для соединения отдельных частей моста используется болтовой крепёж и перфорированные пластины. Защиту дерева от осадков обеспечивает кровельная конструкция, покрытая деревянной черепицей, плиткой или другими кровельными листовыми материалами. Настил может быть открытым или асфальтным. Длина пролета может достигать 70 метров.

Пример: мост через р. Вихантасалми (Финляндия). Построен в 1999 году на месте стального моста и является одним из наиболее широких автодорожных мостов в мире. Конструктивно состоит из одностоечной фермы со стальными соединениями. Проезжая часть моста выполнена из составных бетонных, деревянных и стальных конструкций. Мост состоит из пяти пролетов. Длина крайних - по 21 метру каждый, трех центральных - по 42 метра. Общая длина моста - 182 метра. Ширина проезжей части моста составляет 11 метров, пешеходной и велосипедной зон - 3 м. Наибольшее расстояние от поверхности озера до самой высокой точки - 31 метр.

Деревянный жесткий рама-мост

Жесткая несущая плита моста представляет собой единый клееный блок или отдельные балки из клееного бруса с дополнительной опорой на промежуточные наклонные элементы в нижней части конструкции. Форма рам может быть П или Т-образной, иметь в своей конструкции две наклонные стойки и контрольные свесы. Главным преимуществом жесткого рама-моста является меньшее поперечное сечение и равномерность в распределении действующих на мост статических нагрузок. Настил защищается асфальтом или стальным листом. Длина пролета может достигать 40 метров.

Деревянный преднапряженный мост

Появление преднапряженной конструкции в деревянном мостостроении многими специалистами было воспринято как революция в отрасли. Сутью нововведения стала канадская разработка в середине 70-х годов 20-го столетия методики механического поперечного соединения обычного или клееного бруса. Для создания напряжения используются металлические стержни, создающие костяк системы поддержки. Несущая часть моста состоит из отдельных балок или блоков клееных ламелей, что обеспечивает сразу два преимущества:

• возможность создания палуб различной конструкции - блочной, коробчатой, Т-образной;
• возможность использования различных статических схем, от простых однопролетных до многокилометровых и многопролетных конструкций.

В качестве настила используется асфальт, стальной лист или композитные материалы с высокой стойкостью к износу. Длина пролета моста может достигать 70 метров.

Особенности российского деревянного мостостроения

К сожалению, в нашей стране действуют нормативы, разработанные ещё в 50-е годы прошлого столетия. Один из ярких примеров - требование выполнять ограждение из металла, хотя давно доказана большая безопасность деревянных ограждающих конструкций, используемых даже на гоночных трассах. Зарубежные нормативы более жесткие, учитывают, к примеру, волновой фактор, возникающий при движении автомобиля.

Российские нормы деревянного мостостроения регламентирует СНиП 2.05.03-84, а их строительство - СНиП 3.06.04-91 и 3.03.01-84. Согласно этим нормам (2.05.03-84) изгибаемые элементы пролетов деревянных мостов должны быть изготовлены из дерева 1 сорта, остальные - из дерева 2 сорта. Влажность бревен должна составлять не более 25%, остальных материалов - до 20%. Что касается минимальных размеров то они таковы:

• бревно в тонкой части - 18 см;
• сечение бруса - 16 см;
• толщина доски - 40 мм;
• наименьший диаметр сваи - 22 см;
• диаметр гвоздя - 4 мм.

В целом же, российское деревянное мостостроение укрепляет свои позиции, ежегодно пополняя свой список новыми интересными решениями.

По материалам журнала ЛесПромИнформ.

Еще с древности человек для перехода через ручьи, речки, овраги пользовался мостами примитивных типов. Ствол дерева, перекинутый с берега на берег, являлся простейшим видом балочного моста. Сплетенный из ветвей деревьев висячий переход через более широкое препятствие – это примитивный тип висячего моста.

С развитием цивилизации конструкции мостов становились все более совершенными, все более различаясь по своему функциональному назначению. Однако древесина, как и прежде, остается самым распространенным материалом для изготовления мостов несложной конструкции. Для самостоятельного же изготовления небольших мостиков древесина тем более незаменимый материал, т. к. она довольно легко поддается ручной и механической обработке, и соединение между собой частей деревянных конструкций не представляет особого труда.

Материал для строительства моста

При строительстве деревянных мостов преимущественное применение находит древесина хвойных пород, в первую очередь сосна, т. к. она обладает наиболее прямым и ровным по толщине стволом, менее сучковата, обладает хорошими физико-механическими свойствами и высокой устойчивостью к загниванию.

Для строительства деревянных мостов требуется как круглый, так и пиленый лес различных сечений. Применяемый для этого сортамент древесины имеет следующие названия:

• Бревно – круглый лес, очищенный от сучьев и коры, имеющий естественную толщину ствола дерева в тонкой части не менее 12 см, длиной от 4,0 до 9,0 м;
• Подтоварник – круглый лес диаметром от 8,0 до 12,0 см в верхнем конце;
• Жерди – толщина от 4,0 до 7,0 см;
• Пластины (распил) – это бревна, распиленные по оси на две половины;
• Четвертины – бревно, распиленное двумя продольными пропилами на 4 части;
• Лежень – бревно, отесанное на два канта;
• Брус – бревно, отесанное на 4 канта;
• Доски – пиломатериал, ширина которого превышает толщину более чем в 2 раза;
• Брусок – пиломатериал, ширина которого не более двойной его толщины;
• Горбыль (обапол) – неполная пластина, получаемая как отход при распиловке бревна на доски и брусья.

Балочный мост

Простейшим типом деревянных мостов являются балочные мосты . Они устраиваются для перекрытия незначительных пролетов, не превышающих 8–10 метров. Основными элементами балочного моста являются опоры и пролетные строения в виде балок (прогонов), перекрывающие расстояние между опорами. Поверх прогонов укладывают проезжую часть моста, которая служит для принятия подвижной нагрузки.

Таким образом, главным несущим элементом таких мостов являются прогоны, поддерживающие проезжую часть моста и работающие под действием постоянной или временной нагрузки на изгиб, как балки. Поэтому такие мосты и называются «балочными». Конструкция балочных мостов может быть различной и зависит от размера перекрываемых пролетов, нагрузки, интенсивности движения по мосту.

Рассмотрим устройство простейших балочных мостов. Мосты, изображенные на рисунках 1, 2, предназначены для пешеходного движения и проезда легкового транспорта через небольшие препятствия.

Строительство мостика через овраг шириной 5 м, показанного на рис. 1, начинается с разбивки и определения продольной оси моста и расположения лежней (см. рис. 5). Разбивка производится примитивным способом с помощью специального шаблона. Шаблон делается из остроганных и связанных в виде прямоугольного треугольника досок и необходим для разбивки прямых углов. Размер треугольника 1,5х2,0х2,5 м.

Намечается продольная ось моста путем вешения (установка вешек) и забивки колышков. Отмечается ширина моста, равная 3,0 метрам (по 1,5 м от продольной оси). По этим линиям будут проложены прогоны моста. Лежни располагаются на расстоянии 2,7 м от поперечной оси моста.

Перед укладкой лежней по обеим сторонам перекрываемого пролета выбирается грунт, который укрепляется утрамбованным щебнем. Затем для предохранения от проседания и загнивания лежня производится подсыпка щебнем или гравием толщиной 40–50 см. Поверхность грунта срезается с уклоном не менее 1:20 для стока просачивающейся сквозь щебень воды (см. рис. 6).

На подсыпку укладываются лежни, выполненные из бревен диаметром 30–32 мм, отесанных на два канта, длиной 4 м. Для предотвращения сдвига лежень укрепляют кольями, которые забивают по обе его стороны.

Прогоны моста из отесанных на два канта бревен диаметром 30 см, длиной 6 м укладываются на лежни по ранее размеченным линиям. Концы прогонов защищаются от загнивания просмоленной доской. Поверх прогонов укладывается сплошной настил из пластин, изготовленных из бревен диаметром 28–30 см. Пластины неподвижно укрепляются на прогонах прижимными бревнами диаметром 24 см, пришитыми заершенными гвоздями. Прижимные бревна служат для предохранения от падения с моста автомобилей и называются колесоотбойными брусьями.

Мост на опорах из свай

В случае необходимости пропуска по мосту более тяжелых грузов или проезда через небольшую реку или ручей приходится выполнять мосты на опорах из свай.

Строительство моста шириной 5,5 м с расчетным пролетом 4,25 м, показанного на рис. 3 и 4, также начинается с разбивки (см. рис. 5). При помощи шаблона намечается продольная ось моста, на ней отмечают середину и размечают колышками положение опор, состоящих из свай, соединенных насадкой.

Первым этапом постройки моста является возведение свайных опор . Забивка свай для простейшего типа мостика, каким является сооружаемый нами мост, может выполняться ручной бабой с простых подмостей на козлах, бочках, ящиках, если свая забивается на сухом месте. Если же сваи нужно забить в воду, работа производится с лодок или плотов.

Сваи выполняются из бревен диаметром 30–32 см. Центральные забиваются по намеченной продольной оси моста (пролетное расстояние 4,25 м). По обе стороны от них забивается еще по свае на расстоянии 1,8 м. Глубина забивки сваи в грунт не должна быть меньше 3–3,5 м. Нижнюю часть свай следует обработать любым антисептическим составом для предохранения от загнивания. По окончании забивки свай производится обрезка и обделка их концов.

Концы свай должны быть обрезаны на одном уровне с запасом на осадку в 2–3 см. Сверху свай необходимо вырубить шипы, которые потом войдут в гнезда, выбранные в насадке, соединяющей сваи. Размеры сторон шипа равняются 1/3 диаметра свай, высота шипа равна его стороне, заплечики свай скашиваются, для того чтобы в них не застаивалась вода. Насадка выполняется из бревен диаметром 30–32 см, длиной 5,5 м. В насадках вырубаются гнезда, глубина которых должна быть на 0,5–1 см больше высоты шипов свай, чтобы давление от насадки передавалось не через шип, а через всю площадь соприкосновения насадки со сваей (подробнее см. ).

Гнезда в насадках должны быть пригнаны к шипам соответствующих свай. Для этого разметку каждой насадки следует делать отдельно, применительно к шипам того ряда свай, на которые насадка будет надета. Иногда насадку скрепляют со сваями еще и хомутами из полосового железа. Хомуты обхватывают насадку и крепятся к свае болтами.

На насадки накладываются прогоны диаметром 30 см, длиной 5,5 м, расположенные над осями свай. Прогоны выполняются диаметром 26 см. В местах опирания в насадках и прогонах делаются вырубки. Вырубки в прогонах следует выполнить еще на берегу, стараясь произвести их разметку максимально точно.

Насыпь, примыкающая к мосту, поддерживается заборными стенками из наката диаметром 24 см, который пришивается к предварительно забитым коротким сваям (глубина забивки 1,5 м). Поверх прогонов укладывается настил из пластин размером 26 см. При желании можно поверх пластин, в пределах ширины проезда, пришить гвоздями верхний настил из досок любого размера, расположенных вдоль моста. Это делается для того, чтобы доски распределяли давление от перемещающейся по мосту нагрузки на несколько пластин.

По краям проезжей части на расстоянии 3,5 м укладываются отбойные брусья из пластин, обращенных плоской стороной к проезжей части, которые пришиваются заершенными гвоздями.

Данная конструкция моста предусматривает создание пешеходной зоны (тротуаров), огражденной по краю моста перилами. Тротуаром в данном случае будет являться расстояние между обращенной к проезжей части стороной отбойного бруса и перилами. Его размеры не должны быть меньше 0,5 м. Перила моста, высотой 1 м, состоят из поручня, укрепленного на перильных стойках с помощью шипов. Размеры шипов и пазов равны 5х5 см, глубиной также 5 см.

Стойки и перила выполняются из бруска размером 14х14 см. Нижними концами они опираются на выпущенные концы поперечин с помощью врубки в полдерева (подробнее см. ) и фиксируются болтами. Расстояние между перильными стойками 2–2,5 м. К перильным стойкам (по высоте) заподлицо пришивается одна или две рейки (размером 5х8 см), образующие перильное заполнение, необходимое для безопасности пешеходов. На концах моста перила примыкают к наклонно вкопанным в землю столбам-надолбам диаметром 26 см, служащим для предохранения перил от ударов въезжающих на мост автомобилей.