МОСТЫ, сооружения, при помощи к-рых дорога или путь для перемещения грузов может проходить через препятствия (реки, овраги и т. п.) или через пространства, которые по тем или другим соображениям не могут пересекаться непосредственно дорогой (напр., другая дорога, складская территория). Мосты, пропускающие одну дорогу через другую, носят название путепроводов; мосты, пересекающие овраг или долину, называются виадуками (см.); виадуки, служащие для пропуска водопроводного канала, называются акведуками (см.); мосты, служащие для пропуска водной дороги-канала, называются каналами; М., служащие для перемещения грузов над складской территорией, называются М.-перегружателями, а для перемещения массовых грузов (земли, руды и т. д.) при их выработке — М.-транспортерами; М., служащие для периодической переправы пассажиров и грузов помощью подвижной тележки, называются мостами-трансбордерами. М. состоят из пролетного строения и опор; основными элементами пролетного строения являются продольная конструкция, служащая для передачи воздействий нагрузки опорам (главные фермы, балки, своды или арки и т. п.), и поперечная конструкция. Назначение поперечной конструкции: 1) принимать давления нагрузки, расположенной обычно вне плоскостей продольной конструкции, и передавать их в поперечном направлении продольной конструкции и 2) связывать продольную конструкцию в одно пространственное жесткое целое. Первой цели служат проезжая часть, второй — связи, вместе составляющие поперечную конструкцию пролетного строения. По материалу пролетного строения М. делятся на металлические (стальные или чугунные), деревянные, железо-бетонные и каменные. Опоры делаются или из того же материала, что и пролетные строения, или из другого (напр., каменные опоры стальных и деревянных мостов). Промежуточные опоры носят название быков,
Рис. 1 Новый мост в Сухуми. крайние (береговые) — устоев. Пролетные строения мостов по своему воздействию на опоры делятся на безраспорные, балочные, положенные на опоры сверху и передающие на них при вертикальной нагрузке только вертикальные давления, и распорные, зажатые или подвешенные к опорам и передающие поэтому опорам при вертикальной нагрузке вертикальное и горизонтальное давление. Распорные пролетные строения делятся на арочные, зажатые между опорами и потому передающие на них распор, направленный наружу, и висячие, подвешенные и потому передающие распор, направленный внутрь пролета. Мосты, служащие для пропуска дорог, по своему назначению делятся на мосты железнодорожные, под обыкновенную дорогу, или авто-гужевые, и под городскую езду. По размещению езды мосты разделяются на М. с ездой поверху, когда проезд расположен в уровне верха пролетного строения, понизу
Рис. 2. Мост через р. Луганку у завода «Октябрьской революции» (Ворошиловград, Донбасс). и посредине. Наконец, М. могут быть неподвижные, когда неподвижно пролетное строение и опоры, и подвижные, когда подвижно пролетное строение на неподвижных (разводные М.) или подвижных опорах (М.-перегружатели, транспортеры и т. д.). По конструкции опор М. могут быть на жестких постоянных опорах и па опорах пловучих (наплывные М.). По сроку службы различаются постоянные и временные М. Основными (генеральными) размерами М. являются: 1) расстояние в свету между лицевыми гранями опор, называемое отверстием моста; если мост многопролетный, отверстие равняется сумме расстояний в свету между опорами; 2) расстояние, параллельное оси М. между опорными точками, которыми пролетное строение опирается на опоры, называемое расчетным пролетом пролетного строения; 3) ширина проезда, определяемая габаритами перемещающихся по М. экипажей или грузов; 4) расстояние между осями элементов продольной конструкции (главных ферм), определяемое шириной проезда; 5) высота опор над горизонтом высоких вод или над уровнем пересекаемого М. пространства, определяемая профилем пересечения или высотой подмостового габарита (судоходного или иного); 6) строительная высота — разность отметок верха проезда М. (или головки рельса) и верха подмостового габарита; строительная высота и является основной величиной, определяющей конструкции М.; 7) высота продольной конструкции пролетного строения, определяемая экономическими и архитектурными соображениями и профилем пересечения.
Рис. 3. Мост через Оку в Горьком.
Размещение М. на месте определяется результатами окончательных изысканий мостового перехода. Направление перехода, если препятствие несущественно, обычно остается без изменения и определяется направлением пересекающей дороги. При пересечении большой реки может явиться необходимость искривления направления дороги для возможности пересечения реки в наиболее удобном месте. Наименьшие искривления допускаются на автострадах; далее идут ж.-д. магистрали и линии, затем авто-гужевые дороги. Основными условиями, определяющими выбор места пересечения большой реки, являются условия: а) гидрологические, требующие выбора участка роки, устойчивого в отношении направления струй как в высокую воду, так и в межень, и по возможности прямого и неперекатного с достаточно равномерным распределением скоростей течения по сечению реки; б) геологические, требующие устойчивых, мало размываемых и не имеющих оползней берегов, а также залегания на глубине надежных материковых пород, допускающих устройство надежных оснований; в) судоходные, требующие, помимо указанных гидрологич. условий, достаточной прямизны и глубины судового хода и перпендикулярности его к оси моста в высокую воду и в межень; г) экономические, требующие наименьшей стоимости, наименьшей длины перехода, сравнительно высоких берегов, небольшой глубины материкового слоя и достаточной надежности грунтов. Все эти данные устанавливаются окончательными изысканиями.
Расчет отверстия М., пересекающего водоток, основывается на определении наибольшего расхода воды и наивысшего, т. н. «высокого исторического» горизонта. Расход устанавливается во время весенних наблюдений определением при разных отметках скоростей
Рис. 4. Химкинский мост через Москва — Волга канал. струй или по эмпирич. формулам, из которых наиболее распространена формула Шези. Зная расход, живое сечение под М., рассчитывают, исходя из предпосылки, что скорость под М. равняется средней скорости в русле до постройки М. Во время окончательных изысканий, кроме высокого исторического горизонта, устанавливаются еще следующие необходимые для проектирования опор отметки: меженних вод, высокого и низкого ледоходов, расчетного судоходного горизонта. Последняя отметка устанавливается в зависимости от частоты появления высоких горизонтов и согласуется с органами Наркомвода. Малые мосты (при бассейне, меньшем 60 км²) рассчитывают на пропуск ливневых вод и проверяют на пропуск вод снеговых.
Разбивка М. на пролеты производится на судоходных участках по условиям судоходства; на прочих, — гл. обр., по условиям экономическим. В городских пересечениях на разбивку пролетов очень сильно влияют
Рис. 5. Мост им. Володарского в Ленинграде. архитектурные требования. По условиям судоходства и сплава наши реки делятся на 7 категорий (ОСТ № 6432), устанавливающих число и размеры судоходных подмостовых габаритов, определяющих наименьшие размеры судоходных и сплавных пролетов. Размеры эти зависят от числа судоходных пролетов (один или два) и продолжительности службы моста (мосты постоянные или временные). Габариты, как правило, имеют прямоугольное со срезанными углами очертание, что облегчает применение арочных систем, и по высоте отсчитываются от расчетного судоходного горизонта. Вне судоходных пролетов, к-рые располагаются по линии судовых ходов, пролеты разбиваются по соображениям наименьшей стоимости. В том случае, когда наивыгоднейший пролет больше судоходного, должен быть принят наивыгоднейший пролет.
Выбор материала и системы М. является основной задачей эскизного проектирования. Обычно материал в известной степени является предрешенным общими соображениями (в более редких случаях он выясняется сравнением вариантов по стоимости) и архитектурными соображениями. Для временных М. наиболее удобным и распространенным материалом является дерево, поскольку отрицательные качества его (загниваемость и загораемость) для временных сооружений являются ослабленными, а положительные (простота обработки и сооружения деревянных конструкций) — особенно ценными. При соответствующих условиях, например, в зоне лесов, дерево может рассматриваться как основной мостостроительный материал. Кроме того, дерево широко используется как материал малых и
Рис. 6. Москворецкий мост. средних М. под легкие нагрузки (авто-гужевые), что объясняется простотой конструкции и возведения М. При простейшей своей конструкции деревянные М. перекрывают малые пролеты до 12—16 м, в более сложной форме деревянных ферм — до 40 м. Современные новейшие (достаточно сложные) деревянные М. могут давать пролеты до 100 м (см. Деревянные мосты). Камень, если он в избытке имеется на месте, является прекрасным мостостроительным материалом как непосредственно в виде постелистого камня, так и в виде щебня для бетона. Каменные и бетонные (неармированные) М. удачны только в распорной, арочной форме. Основное их преимущество — крайне простая эксплоатация (при хорошо продуманной конструкции, в к-рой ослаблено влияние температурных деформаций) и большой вес, благодаря к-рому они мало чувствительны к возможному нарастанию нагрузки и ее динамич. воздействие. Они особенно хороши для не очень широких железнодорожных М. Основной недостаток каменных и бетонных М. — необходимость устройства подмостей для их возведения и сложность конструкции подмостей. Соответствующими приемами возведения и раскружаливания эти недостатки могут быть существенно ослаблены. Каменные и бетонные М. рациональны как для малых, так и для больших пролетов (в наст. время — св. 100 м). В горных условиях при наличии камня и скалистых грунтов при не очень больших пролетах они должны считаться наиболее целесообразными (см. Каменные мосты). Железо-бетон является универсальным мостовым материалом, пригодным для любой системы. В этой универсальности — основное достоинство железо-бетонных М., к-рые сочетают с нею все преимущества массивных конструкций, а именно: большой вес и малую восприимчивость к возрастанию и воздействию нагрузок, распространенность и дешевизну основных строительных материалов — песка и щебня, сравнительную простоту и стандартность изготовления и небольшие эксплоатационные расходы. В железо-бетоне также с течением времени нарастает прочность. Основным недостатком железо-бетонных М. являются сравнительно большие сроки возведения, меньшая приспособленность процессов изготовления и возведения к индустриализации и трудность перевозки пролетных строений, из-за чего они в ряде случаев должны уступить место стальным М. В настоящее время пролеты железо-бетонных М. достигают 200 м. Наиболёе удобен железо-бетон для арочных мостов, однако и балочные (притом даже тяжелые городские) железо-бетонные М. сейчас достигают пролетов в 100 м. В результате малые пролеты постоянных М. (до 30—40 м) полностью завоеваны железобетоном для всех систем, в области средних пролетов (80—100 м) идет борьба со стальными М., причем в арочных решениях победа обычно остается за железо-бетоном, а в балочных — чаще за металлом. В области больших пролетов (100—200 м) железо-бетон конкурирует с металлом только в арочных мостах. Наконец, самые большие пролеты (более 200 м) остаются преимущественно металлическими (стальными) (см. Железо-бетонные мосты). — Сталь является лучшим мостовым материалом. Главные преимущества стальных М. — высокие сопротивления стали, а потому сравнительно небольшой вес и индустриальные методы изготовления и сборки. Сталь является основным материалом подвижных М. — разводных, перегружателей, транспортеров и т. д. — и больших пролетов,
Рис. 7. Каменный мост в Москве. особенно балочных висячих, к-рые в наст. время достигают 1.300 м. Точно так же сталь является основным материалом для ж.-д. М., гл. обр. балочных. Но стальные М. имеют и большие недостатки. Основными являются значительно бо́льшие эксплоатационные расходы (окраска) вследствие необходимости защиты стали от коррозии и ослабления сопряжений элементов М. Из-за последней причины прочность стальных М. несколько уменьшается с течением времени. Вследствие своего меньшего веса стальные М. значительно более восприимчивы к динамич. воздействию нагрузки и возрастанию веса нагрузок. Интенсивное возрастание нагрузки в стальных железнодорожных мостах часто лимитирует срок их службы. Однако недостатки стальных мостов всецело покрываются их практическими преимуществами.
По системе пролетных строений М., как было указано, могут быть балочными, арочными и висячими. Все эти системы по способу
Рис. 8. Решотка Каменного моста. перекрытия пролетов могут быть разрезными, т. е. перекрывающими каждым пролетным строением только один пролет, неразрезными, перекрывающими одним пролетным строением несколько пролетов, и консольными, в к-рых пролетные строения выходят за пределы пролетов (свешиваются консолями) и сопрягаются с соседним пролетным строением вне опор в пределах пролета. Неразрезные и консольные системы имеют важное свойство уравновешиваемости, благодаря к-рому влияние постоянной нагрузки и собственного веса в этих системах является резко ослабленным; особенно это относится к балочным системам. Таким образом, консольные и неразрезные М. являются экономически выгодными при большой постоянной нагрузке, т. е. в тяжелых М. под городскую езду или при постройке из тяжелых материалов (железо-бетона) или при больших пролетах. Пролеты, достигаемые стальными консольными М., превосходят 500 м. С точки зрения эксплоатационных качеств консольные и неразрезные М. неравноценны. Неразрезные М. имеют преимущества по сравнению с консольными вследствие их большой жесткости плавности линии прогиба. В консольных. М. в точках, сопряжений пролетных строений, располагаемых в пределах пролетов, образуется при проходе нагрузки перегиб линии прогибов, что является причиной ударов. Этот недостаток особенно значителен в металлических и деревянных мостах. Разрезные мосты, вообще говоря, тяжелее консольных и неразрезных М. (за исключением малых пролетов), но они проще в конструкции, изготовлении и сооружении, легче перевозятся и потому широко распространены, особенно для ж.-д. пересечений, для к-рых указанные преимущества особенно существенны.
Балочные М. являются наиболее распространенной системой. Пролетное строение балочных М. тяжелее арочных и висячих, но зато опоры легче; в конечном счете по стоимости балочные М. оказываются выгоднее арочных при наличии высоких опор, при слабых грунтах и глубоких основаниях, что является типичным случаем для равнинных участков, и при большой разности между отметками горизонтов высоких вод и межени, т. е. для большинства пересечений в Советском Союзе. Все это приводит к широкому распространению балочных М.
Рис. 9. Висячий мост через Ист-Ривер в Нью Иорке. в мостовой практике СССР и вместе с тем к широкому распространению металлических и деревянных мостов, наиболее приспособленных для балочных конструкций. Наиболее распространены разрезные балки. Пролеты разрезных стальных балок в наст. время превосходят 200 м. Консольные балки широко применяются в большепролетных и тяжелых М., благодаря удобным методам монтажа (навесной сборкой) и меньшему весу, и имеют пролеты более 500 м.
Арочная форма является наиболее совершенной мостовой формой. Арочные М. наиболее экономны по затрате материала, жестки, обладают очень красивой внешностью, весьма удобны в монтаже и более удобны с эксплоатационной точки зрения. Но как распорные системы они требуют очень тяжелых опор и потому дают
Рис. 10. Крымский мост в Москве. удобные решения преимущественно при хороших грунтах и невысоких опорах. Наиболее удачны разрезные арки. Консольные и неразрезные деревянные и металлические арки менее совершенны. Лишь неразрезные арки массивных и железо-бетонных М. в виде непрерывной аркады дают прекрасные решения, удобные с точки зрения производства работы и обычно достаточно экономные. Т. о., арочное решение должно считаться наилучшим и применяться всюду, где оно возможно. При невозможности применения арочного М. переходят к балочному.
Висячие М. являются специфическими М. для перекрытия больших пролетов. Основные преимущества висячих М.: очень красивый внешний вид, легкость и удобство перекрытия больших пролетов. Основным недостатком является большая гибкость и потому возможность работы только при сравнительно легкой временной нагрузке или при такой большой постоянной (при больших пролетах), при к-рой временная является несущественной. Таким образом, мы имеем две области рационального применения висячих М.: область легких М. и область очень тяжелых город ских М., особенно больших пролетов (св. 300 м, в наст. время — до 1.300 м). Экономически висячие М. обычно невыгодны вследствие большой стоимости кабеля или цепи. Системы, в к-рых связаны два основных типа М., называются комбинированными; чаще всего применяется комбинация балки с аркой или комбинации цепи с балкой, а иногда с аркой. Комбинированные системы применяют преимущественно по эстетическим соображениям, по весовым же своим показателям они обычно невыгодны.
Нагрузка М. делится на постоянную и временную. Постоянной нагрузкой является собственный вес конструкции моста; он определяется в окончательной форме по законченному проекту составлением спецификации, т. е. ведомости всех входящих в конструкцию элементов. Для расчетов собственный вес определяется предварительно на основании общих соображений, сравнений с существующими М. и эмпирических формул. Предварительный вес не должен отличаться от окончательного более чем на 5%. К постоянной нагрузке должны быть причислены воздействия, зависящие от деформаций пролетного строения (напр., осадок опор или осадок при снятии с подмостей) или от свойств материала (напр., усадка бетона). Временной нагрузкой является основная вертикальная нагрузка (вес перемещающихся экипажей, толпы и грузов), ветровая, тормазная и температурная. Временная экипажная вертикальная нагрузка рассчитывается по нормам и технич. условиям в виде схем, имеющих некоторое сходство с действительными нагрузками. Близость расчетной нагрузки с действительной весьма затруднительна в виду крайнего разнообразия фактич. нагрузок. Важно только, чтобы расчетная нагрузка по своим воздействиям покрывала воздействие фактич. нагрузок с нек-рым запасом, оставляемым на возможное возрастание нагрузок в течение службы М. Поэтому схемы расчетных нагрузок имеют совершенно условное значение. Более существенны величины эквивалентных нагрузок, таких равномерно распределенных нагрузок, к-рые по своим воздействиям эквивалентны с данной; расчетная эквивалентная нагрузка является объемлющей по отношению к фактич. эквивалентным нагрузкам; эквивалентные нагрузки являются функциями пролета, убывающими с увеличением пролета М. За последнее время замечается стремление упростить схемы и привести их к стандартному, сравнимому между собой типу. В СССР тенденция эта наиболее резко выявлена в ж.-д. нагрузках, к-рые все построены по одному типу и получаются из типового единичного поезда умножением на постоянные коэффициенты, равные числу тонн вагонной нагрузки. Такой способ применяется при исчислении авто-гужевых нагрузок и городских, где трамваи имеют стандартную схему. Кроме экипажной нагрузки, авто-гужевые и городские мосты имеют нагрузкой толпу в виде равномерно распределенной нагрузки с интенсивностью, уменьшающейся с увеличением пролета. Вертикальные мостовые нагрузки являются подвижными нагрузками, производящими на пролетное строение динамич. воздействие. Последнее учитывается специальным динамич. коэффициентом, большим единицы, на к-рый умножаются числовые значения нагрузок. Динамический коэффициент зависит от материала М. и является наибольшим для металлических М. Он задается обычно в виде функции, убывающей с увеличением пролета. Динамическое воздействие нагрузки зависит от следующих факторов: 1) ударов вследствие неровностей колеи и пути движения экипажей, 2) недостаточной уравновешенности механизма двигателя экипажа и потому периодических ударов неуравновешенных частей, 3) колебаний кузовов на рессорах, 4) скорости продвижения нагрузки и проявляющихся вследствие этого сил инерции при быстрых нарастаниях прогибов и колебаний. Из этих факторов является наиболее существенным второй в том случае, когда периодич. удары неуравновешенных частей двигателя по своей частоте совпадают с частотой собственных колебаний пролетного строения. Тогда происходит нарастание колебаний до тех пор, пока энергия колебаний не будет погашена внутренними сопротивлениями сопряжений пролетного строения (явление резонанса). Оно наиболее резко проявляется на авто-гужевых М. при проходе толпы в ногу; для М. со средними размерами пролетов оно настолько резко, что этот вид движения толпы должен быть на металлических и деревянных М. запрещен. Аналогичное явление возможно на железнодорожных М. при совпадении периода ударов неуравновешенных частей механизма (противовесов паровоза) с периодом колебаний М., что возможно для пролетов более 30 м в балочных металлич. М. Однако явление резонанса проявляется здесь значительно слабее вследствие того, что М., при проходе нагрузки разного веса (паровозы, вагоны), не имеют постоянного периода колебаний, который долгое время мог бы отвечать периоду ударов нагрузки. В массивных мостах резонанс, вследствие большой частоты колебаний пролетного строения, невозможен. Нормативными данными динамич. воздействие покрывается с избытком, за исключением воздействий толпы. Последнее покрывается тем, что расчетная интенсивность толпы берется в несколько раз (3—4) больше действительной. Формулы динамич. коэффициентов зависят от материала М. Ветровая нагрузка является основной горизонтальной нагрузкой, покрывающей все остальные горизонтальные нагрузки (боковые удары и пр.). М. рассчитываются на интенсивности ветра, наибольшие из возможных. Лишь городские мосты рассчитываются на интенсивности ветра по единым нормам, согласно своему местоположению. Тормазная нагрузка имеет значение только для железнодорожных М. Температурная нагрузка имеет значение только для статически неопределенных систем и зависит от материала и его теплопроводности.
Расчет М. Технические условия и нормы расчета М. обычно аналогичны технич. условиям и нормам расчета типовых конструкций, отличаясь от них лишь частностями и иногда большей строгостью, учитывающей ответственность сооружения. Особенностью работы мостовых конструкций является подвижность нагрузки и связанная с этим динамичность, знакопеременность усилий и возрастание нагрузки с течением времени. Первое учитывают динамическим коэффициентом, второе — понижением напряжений, исходя из представлений об усталости материала. Однако учет знакопеременности усилий сохранился в немногих нормах (между прочим, ё нормах на ж.-д. металлических мостах СССР). Возрастание нагрузки учитывается тем, что прочность старых М., работающих с возросшей нагрузкой, разрешается рассчитывать при повышенных напряжениях. Допускаемые напряжения в М. берутся такими же или более низкими (тарифно-учетные нормы на железнодорожные М. СССР), чем в промышленных конструкциях; как правило, устанавливаются две градации напряжений: первая — для обычных силовых воздействий, постоянной и временной нагрузок, вторая — для обычных и случайных, к к-рым причисляются ветер, тормажение и температура. Вопросы устойчивости в М. имеют особо серьезное значение, хорошо изучены и во многом сведены к рабочим формулам. Расчет М. производится, гл. обр., по методу упругого расчета и допускаемых напряжений. В обычных расчетах в мостах, точно так же как и в других конструкциях, учитываются, только основные напряжения; произведенные исследования показывают, что расчет М. достаточно близко отвечает их действительной работе и дает запас прочности.
Лит.: Николаи Л., Мосты, 4 изд., СПБ, 1907; Стрелецкий Н. С., Курс мостов. Металлические мосты, ч. 1—2, 2 изд., М., 1931; Передерий Г. П., Курс мостов, ч. 1, 5 изд., М. — Л., 1931, ч. 2, 2 изд., М. — Л., 1933; Патон Е. О., Железные мосты. Составление эскиза, [ч. 1—3], Киев, 1925; Гибшман Е. Е., Герцог А. А. и Скрипко А. Ф., Материалы для вариантного проектирования автодорожных мостов, М. — Л., 1936; Ильясевич С. А., Новости городского мостостроения, М. — Л., 1935; его же, Основы динамического расчета балочных металлических мостов, М. — Л., 1934; Стрелецкий Н. С., Законы изменения веса металлических мостов, М., 1926; Waddell J. A. L., Bridge engineering, 2 vls, N. Y. — L., 1916; Mehrtens Cr. C., Vorlesungen uber Ingenieur-Wissenschaften, T. 2 — Eisenbrückenbau, Bd I — III, Lpz., 1908—23; Melan J., Der Brückenbau, Bd I — III, 2—3 Aufl., Wien, 1921—24; Gay, Ponts en maçonnerie, Paris, 1925; Résal J., Cours de ponts métalliques, t. I — II, Liège — Paris, 1908—22.
