Арочные мосты. Архитектурная композиция

Характерная особенность арок состоит в том, что при действии вертикаль­ной нагрузки на их опорах возникают вертикальные и горизонтальные реакции. Вертикальные усилия через фундамент передаются на грунт, а горизонтальные - могут восприниматься затяжкой или же передаваться на грунт. Арочные мос­ты, в которых распор принимается затяжкой, принято называть мостами внешне распорной системы, а передающие на грунт-распорными. Передача распора на грунт по существу эта замена грунтом растянутого пояса балочной фермы. По­этому передача распора на грунт требует устройства весьма мощных опор (вклю­чая фундаменты). Объем и стоимость опор в арочном распорном мосту всегда больше, чем в балочном мосту тех же пролетов.

Арочные мосты, благодаря их архитектурным и техническим достоинствам, нашли широкое применение. Их часто строят в городах, а также для оживления живописных загородных ландшафтов. Они использовались при строительстве крупных мостов в России, США, Панаме, Великобритании и др. странах (рис. 6.22).

Пролет моста через Морсей (330 м) является одним из наибольших в Европе среди мостов невисячих систем (рис. 6.23). Авторы проекта уделили большое внимание архитектурной композиции пролетного строения, очертаниям его по­ясов и ритму стоек и раскосов. Изящно прорисованная плавная линия верхнего пояса зрительно объединяет пролеты моста. Нижний пояс вблизи опор главного пролета опускается вниз: это улучшает распределение усилий в конструкции и создает особый эффект упругого и динамического «отталкивания» от опор. Та­кое впечатление еще более усиливается благодаря легкому наклону надопорных стоек. Описанный прием активно выраженной тектоники помогли авторам со­здать интересный архитектурный образ, раскрыв в нем напряженную работу материала.

Ряд интересных технических нововведений использован при конструирова­нии арочного пролетного строения моста через пролив Фемарн-Бельт, соединя­ющий остров Фемарн с материковой частью Дании (рис. 6.24).

Мост предназначен для совмещенного движения: по нему проходят автома­гистраль и железнодорожный путь, расположенный сбоку от автомагистрали. Такое несимметричное размещение нагрузок создавало определенные трудно­сти, которые были успешно преодолены авторами проекта.

Главный 248-метровый пролет перекрыт системой, представляющей собой комбинацию арок с балками. Балки выполняют две функции: воспринимают нагрузку от проезжей части и одновременно служат затяжками, воспринимаю­щими распор арок.

Арки имеют коробчатое сечение, наклонены друг к другу и жестко соедине­ны между собой вблизи вершины. Это позволило упростить конструкцию ветро­вых связей, увеличить продольную жесткость арок и, одновременно, равномер­но распределить усилия между арками.

Облик Фемарнского моста привлекает новизной и благородной строгостью форм. Наклонные арки его главного пролета придают всему сооружению совер­шенно особое, очень современное архитектурное звучание. Интерьер проезжей части выглядит на редкость эффектно: это результат вдумчивой дизайнерской проработки как моста в целом, так и каждого его элемента. Композиция инте­рьера строится на контрасте плавно вздымающихся объемов арок с цилиндри­ческими распорками и тонкой паутиной подвесок. Контрастность форм позво­ляет ясно прочувствовать разницу в конструктивных функциях элементов. Глад­кие поверхности арок создают ощущение мощи, а форма распорок выявляет их другую конструктивную роль. Мост через Фемарн-Бельт может быть, безуслов­но, отнесен к числу лучших образцов современного стиля в архитектуре мостов.

Среди крупных арочных мостов с ездой понизу и посередине следует отме­тить мост через Майн между Оффенбахом и Франкфуртом, проезжая часть ко­торого подвешена к трубчатым аркам диаметром 2,0 м. Пролет арки -220 м и не имеет верхних поперечных связей.

Стальные арки с ездой поверху в мостовых переходах через равнинные реки почти полностью были вытеснены балочными пролетными строениями. Лишь в редких случаях арки с ездой поверху используются в городах, и то, главным образом, по архитектурным соображениям.

При пересечении глубоких долин и ущелий в гористой местности, арки с ездой поверху оказываются очень рациональными и продолжают успешно ис­пользоваться в настоящее время. Среди мостов этой группы следует отметить мост через Гленн-Кеньон с арками решетчатого типа (пролет 313,3 м) и два мо­ста через Ниагару, построенный в 1941 г. имеет пролет -289,6 м, а в 1962 г. - 304,8 м. Пролеты этих мостов стали рекордными для стальных бесшарнирных арок.

Однако наибольший пролет среди арочных мостов с ездой поверху имеет мост через водохранилище на р. Влатве (бывшем ЧССР). Пролет двухшарнир­ной арки моста составляет - 330 м. С учетом же выносных железобетонных ус­тоев общая длина пролета равна - 380 м. Высота сечения арки 5,0 м, ширина 1,0 м, стрела подъема 42,5 м. Расстояние между осями арок в поперечном на­правлении 13 м. Стенки арок сварены из листов толщиной 14 мм и укреплены ребрами жесткости.

Силуэт моста строг и изящен. Удачно выбран ритм стоек надарочного стро­ения, расположенных с шагом 23,4 м и изготовленных из стальных труб диамет­ром от 45 до 100 см. Увеличение диаметра по мере удаления продиктовано в основном техническими соображениями, но в то же время улучшило их про­порции.

Высокие железобетонные столбы, поддерживающие полотно дороги над ус­тоями, введены в композицию моста в основном по архитектурным соображе­ниям. Их вытянутые массивы, контрастируя с легким абрисом стальных стоек, эффективно подчеркивают огромный размер пролета.

Хотя по архитектурно - художественному признаку арочные мосты имеют значительные преимущества, в отечественной практике они не нашли должнос­тного применения. Незначительное количество металлических мостов, в том числе и арочного типа, было связано с директивным правительственными доку­ментами, регламентирующими широкое внедрение сборного железобетона. Однако на территории бывшего СССР имеется достаточное количество ароч­ных мостов.

Примером чему могут служить два железнодорожных моста-близнеца, построенные в 1907г. в Москве по проекту проф. Л.Д. Проскурякова Анд­реевский (рис. 6.26) и Краснолужский. Для перекрытия руслового пролета была использована серповидная арка пролетом 135 м, а береговые каменные арки про­летами 18,5 м. Декоративные башни на мосту и береговые арки были облицованы массивными гранитными плитами.

Эти мосты эксплуатировались почти 100 лет. За это время был осуществлен перевод поездов на электрическую тягу, что зна­чительно увеличило нагрузку на пролетное строение и вызвало изменение его габаритов. Поэтому назрела необходимость их замены, а старые пролетные стро­ения наплаву переправлены примерно на два километра и смонтированы в но­вом створе и используются в настоящее время как пешеходные мосты.

Стальной арочный мост с ортотропной плитой в проезжей части построен через ущелье р. Арпы в Армении (рис. 6.27). Мост находится на высоте 2100 м над уровнем моря. Ущелье р. Арпы имеет глубину 100 м, его крутые склоны сложены из базальтов. Полная длина моста 168 м, причем аркой перекрыт про­лет 120 м. Пролетное строение моста состоит из многопролетной неразрезной балки, которая над ущельем опирается на арку. Легкая, почти невесомая под- пружная арка помогает сравнительно слабой балке (высота ее около 2 м) пере­крыть пролет в 120 м. Такая комбинация арки и балки оказалась очень удачной. Мост органически вписался в окружающий ландшафт, стремительным «прыж­ком» преодолев глубокое ущелье.

В поперечном сечении моста расположены две главные фермы, расставлен­ные на 8,1 м при ширине проезда 10,5 м и двух тротуарах по 2,25 м. Каждая главная ферма состоит из клепаной арки, сварных стоек и балки жесткости.

Мост через Старый Днепр (рис. 6.28) перекрывает русло с крутыми берега­ми высотой 30-50 м над уровнем воды, сложенными серыми гранитами, что так­же определило целесообразность возведения арочного моста. Общая длина мо­ста 320 м, ширина -18,5 м. Пролет, перекрываемый аркой - 196 м. Пролетное строение состоит из неразрезной балки, поддерживаемой над зеркалом воды двумя арками. Расстояние между арками - 7,5 м. Неразрезная конструкция со­стоит из четырех балок, каждая из которых имеет высоту -2,5 м (1/25 пролет).

Железобетонная плита включена в совместную работу с балками. Новый сталь­ной арочный мост, соединивший берег Днепра с островами Хортица, - безуслов­но, выдающееся достижение современного мостостроения. Его стройная арка, смело «перетекающая» с берега на берег, очень эффективна в живописном лан­дшафте Старого Днепра.

По проектам института «Пректстальконструкция» построено значительное количество разнообразных арочных мостов внешне безраспорного типа (рис. 6.29) для езды понизу и посередине с жесткими решетчатыми арками и затяжка­ми. Узлы поясов арки расположены на концентрических окружностях; каждый пояс состоит из прямых одинаковых элементов; все раскосы одинаковы.