Арочный мост — это мост с опорами на каждом конце, имеющий форму изогнутой арки . Арочные мосты работают, передавая вес моста и его нагрузки частично в горизонтальную тягу, сдерживаемую опорами с обеих сторон, и частично в вертикальную нагрузку на опоры арки. Виадук (длинный мост) может быть сделан из ряда арок, хотя сегодня обычно используются другие, более экономичные конструкции.
_Bridge_2011.jpg/1280px-Anji_(Zhaozhou)_Bridge_2011.jpg)
Возможно, старейшим существующим арочным мостом является микенский мост Аркадико в Греции, построенный примерно в 1300 году до нашей эры. Каменный арочный мост с выступами до сих пор используется местным населением. [1] Хорошо сохранившийся эллинистический мост Элефтерна имеет треугольную арку выступа. [2] Родосский пешеходный мост 4 века до нашей эры опирается на раннюю клинчатую арку. [3]
Хотя настоящие арки были известны уже этрускам и древним грекам , римляне были первыми, кто полностью осознал потенциал арок для строительства мостов, как и в случае со сводом и куполом . [4] Список римских мостов, составленный инженером Колином О'Коннором, включает 330 римских каменных мостов для движения, 34 римских деревянных моста и 54 римских акведука , значительная часть которых сохранилась и даже использовалась для перевозки транспортных средств. [5] Более полное исследование, проведенное итальянским ученым Витторио Галлиаццо, обнаружило 931 римский мост, в основном каменный, в 26 странах (включая бывшую Югославию ). [6]
Римские арочные мосты обычно были полукруглыми , хотя некоторые из них были сегментарными арочными мостами (например, мост Альконетар ), мостом с изогнутой аркой, которая меньше полукруга. [7] Преимущества сегментарного арочного моста заключались в том, что он позволял проходить большому количеству паводковой воды под ним, что предотвращало смыв моста во время наводнений, а сам мост мог быть более легким. [8] Как правило, римские мосты имели клиновидные основные арочные камни ( voussoirs ) одинакового размера и формы. Римляне строили как однопролетные, так и длинные многоарочные акведуки , такие как Пон-дю-Гар и Сеговийский акведук . Их мосты с самого начала имели паводковые отверстия в опорах, например, в Понс Фабрициус в Риме (62 г. до н. э.), одном из старейших крупных мостов в мире, сохранившихся до наших дней.
Римские инженеры были первыми и до промышленной революции единственными, кто строил мосты из бетона , который они называли Opus caementicium . Снаружи мост обычно покрывали кирпичом или тесаным камнем , как в мосту Алькантара.
Римляне также ввели сегментные арочные мосты в строительство мостов. Мост Лимира длиной 330 м (1080 футов) на юго-западе Турции имеет 26 сегментных арок со средним отношением пролета к высоте 5,3:1, [9] что придает мосту необычно плоский профиль, непревзойденный более чем за тысячелетие. Мост Траяна через Дунай имел открытые сегментные арки из дерева (стоявшие на бетонных опорах высотой 40 м (130 футов)). Это должен был быть самый длинный арочный мост за тысячу лет как с точки зрения общей длины, так и длины отдельных пролетов, в то время как самый длинный сохранившийся римский мост — это Пуэнте Романо в Мериде длиной 790 м (2590 футов) . Поздний римский мост Карамагара в Каппадокии может представлять собой самый ранний сохранившийся мост со стрельчатой аркой. [10]
В средневековой Европе строители мостов усовершенствовали римские конструкции, используя более узкие опоры , более тонкие арочные стволы и более высокие соотношения пролета к высоте мостов. Также были введены готические стрельчатые арки, что уменьшило боковое давление, а пролеты увеличились, как в случае с эксцентричным Пуэнте-дель-Дьябло (1282).
В частности, в XIV веке строительство мостов достигло новых высот. Длина пролета в 40 м (130 футов), ранее неслыханная в истории строительства каменных арок, теперь была достигнута в таких разных местах, как Испания ( Пуэнте-де-Сан-Мартин ), Италия ( мост Кастельвеккьо ) и Франция ( мост Дьявола и Понт-Гранд ), и с такими разными типами арок, как полукруглые, стрельчатые и сегментные арки. Мост в Треццо-суль-Адда , разрушенный в XV веке, даже имел длину пролета в 72 м (236 футов), невиданную до 1796 года. [11]
Такие конструкции, как знаменитый флорентийский сегментный арочный мост Понте Веккьо (1345) сочетали в себе надежную инженерию (соотношение пролета к высоте более 5,3 к 1) с эстетической привлекательностью. Три элегантные арки ренессансного моста Санта Тринита (1569) представляют собой старейший эллиптический арочный мост в мире. Такие низкие конструкции требовали массивных опор , которые на венецианском мосту Риальто и Мясном мосту в Нюрнберге (соотношение пролета к высоте 6,4:1) были основаны на тысячах деревянных свай, частично вбитых наклонно в землю, чтобы более эффективно противодействовать боковому напору.
В Китае старейшим существующим арочным мостом является мост Чжаочжоу 605 г. н. э., который сочетал в себе очень низкое отношение пролета к высоте 5,2:1 с использованием арок-распорок (укрепленных железными кронштейнами). Мост Чжаочжоу длиной 167 футов (51 м) и пролетом 123 фута (37 м) является первым в мире полностью каменным сегментарным арочным мостом с открытыми распорками, обеспечивающим больший проход для паводковых вод. [12] Мосты с перфорированными распорками можно найти по всему миру, например, в Китае ( мост Чжаочжоу , 7 век), Греции ( мост Арта , 17 век) и Уэльсе ( мост Кенарт , 18 век).
В более поздние времена каменные и кирпичные арки продолжали строить многие инженеры-строители, включая Томаса Телфорда , Изамбарда Кингдома Брюнеля и Джона Ренни . Ключевым пионером был Жан-Родольф Перроне , который использовал гораздо более узкие опоры, пересмотренные методы расчета и исключительно низкие соотношения пролета к высоте. Различные материалы, такие как чугун , сталь и бетон, все чаще используются при строительстве арочных мостов.
Камень, кирпич и другие подобные материалы прочны на сжатие и в некоторой степени на сдвиг , но не могут выдерживать большую силу растяжения . В результате арочные мосты из каменной кладки спроектированы так, чтобы постоянно находиться под сжатием, насколько это возможно. Каждая арка возводится на временной каркасной раме, известной как центрирование . В первых арочных мостах с компрессией замковый камень в середине моста выдерживал вес остальной части моста. Чем больше веса было приложено к мосту, тем прочнее становилась его конструкция. Арочные мосты из каменной кладки используют некоторое количество заполняющего материала (обычно уплотненного щебня) над аркой, чтобы увеличить этот собственный вес на мосту и предотвратить возникновение напряжения в кольце арки при перемещении грузов по мосту. Другими материалами, которые использовались для строительства этого типа моста, были кирпич и неармированный бетон. При использовании каменной кладки (отесанного камня) углы граней обрезаются, чтобы минимизировать силы сдвига. При использовании случайной кладки (необработанных и неподготовленных камней) их скрепляют раствором, и раствору дают застыть, прежде чем демонтировать опалубку.
Традиционные каменные арки, как правило, долговечны и в некоторой степени устойчивы к осадке или подмыву. Однако, по сравнению с современными альтернативами, такие мосты очень тяжелые, требуют обширных фундаментов . Их также дорого строить везде, где высоки затраты на рабочую силу.
Мост с консольной аркой — это каменный или кладочный мост, где каждый последующий более высокий ряд (слой) выступает немного больше, чем предыдущий ряд. [13] Ступени кладки могут быть обрезаны, чтобы арка имела округлую форму. [14] Консольная арка не создает распоры или внешнего давления в нижней части арки и не считается настоящей аркой . Она более устойчива, чем настоящая арка, потому что не имеет этой распоры. Недостатком является то, что этот тип арки не подходит для больших пролетов. [15]
В некоторых местах необходимо перекрыть широкий зазор на относительно большой высоте, например, когда канал или водопровод должен перекрыть долину. Вместо того, чтобы строить чрезвычайно большие арки или очень высокие опорные колонны (что сложно сделать с помощью камня), ряд арочных конструкций возводится одна на другой, с более широкими конструкциями у основания. Римские инженеры-строители разработали проект и построили очень изысканные конструкции, используя только простые материалы, оборудование и математику. Этот тип до сих пор используется в виадуках каналов и дорогах, поскольку он имеет приятную форму, особенно при перекрытии воды, поскольку отражения арок формируют визуальное впечатление кругов или эллипсов.
Этот тип моста включает арку, где настил полностью находится над аркой. Область между аркой и настилом называется пазухами . Если пазуха сплошная, что обычно бывает в каменных или каменных арочных мостах, мост называется мостом с закрытой аркой . Если настил поддерживается несколькими вертикальными колоннами, возвышающимися над аркой, мост называется мостом с открытой аркой . Мост Александра Гамильтона является примером моста с открытой аркой. Наконец, если арка поддерживает настил только в верхней части арки, мост называется мостом с соборной аркой . [16]
Этот тип моста имеет арку , основание которой находится на уровне или ниже палубы, но чья вершина возвышается над ней, так что палуба проходит через арку. Центральная часть палубы поддерживается аркой с помощью подвесных тросов или стяжек, как в случае моста с завязанной аркой . Концы моста могут поддерживаться снизу, как в случае моста с палубной аркой. Любая часть, поддерживаемая аркой снизу, может иметь закрытые или открытые пазухи.
Мост Харбор-Бридж в Сиднее и мост Байонн представляют собой сквозные арочные мосты, в конструкции которых используется арка ферменного типа.
Также известный как арка-тетива, этот тип арочного моста включает в себя связь между двумя противоположными концами арки. Связь обычно представляет собой настил и способна выдерживать горизонтальные силы тяги, которые обычно оказываются на опорах арочного моста.
Настил подвешен к арке. Арка находится в состоянии сжатия, в отличие от подвесного моста, где цепная линия находится в состоянии растяжения. Мост с завязанной аркой также может быть сквозным арочным мостом.
Арочный мост с шарнирами, встроенными для обеспечения движения между структурными элементами. Одношарнирный мост имеет шарнир на вершине арки , двухшарнирный мост имеет шарниры в обеих точках пружинения, а трехшарнирный мост имеет шарниры во всех трех местах. [17]
Большинство современных арочных мостов изготавливаются из железобетона . Этот тип моста подходит для случаев, когда можно установить временное центрирование для поддержки форм, арматурной стали и невыдержанного бетона. Когда бетон достаточно застынет, формы и опорные конструкции удаляются. Также возможно построить арку из железобетона из сборного бетона , когда арка собирается из двух половин, которые затем опираются друг на друга.
Многие современные мосты, сделанные из стали или железобетона, часто несут часть своей нагрузки за счет натяжения внутри своей конструкции. Это уменьшает или устраняет горизонтальную тягу на опоры и позволяет строить их на более слабом грунте. Конструктивно и аналитически они не являются настоящими арками , а скорее балкой в форме арки. Подробнее об этом типе см. в разделе ферменный арочный мост .
Современной эволюцией арочного моста является большепролетный сквозной арочный мост . Это стало возможным благодаря использованию легких материалов, которые прочны на растяжение, таких как сталь и предварительно напряженный бетон.
«Римляне были первыми строителями в Европе, возможно, первыми в мире, кто в полной мере оценил преимущества арки, свода и купола».
.jpg/1280px-Krumlov13(js).jpg)
