Арочный мост — это мост с устоями на каждом конце в форме изогнутой арки . Арочные мосты работают, частично передавая вес моста и его нагрузки на горизонтальную тягу, сдерживаемую опорами с обеих сторон. Виадук (длинный мост) может состоять из ряда арок, хотя сегодня обычно используются другие, более экономичные конструкции.
_Bridge_2011.jpg/1280px-Anji_(Zhaozhou)_Bridge_2011.jpg)
Возможно, самым старым существующим арочным мостом является микенский мост Аркадико в Греции, построенный примерно в 1300 году до нашей эры. Каменный арочный мост до сих пор используется местным населением. [1] Хорошо сохранившийся эллинистический Элевтернский мост имеет треугольную кокошную арку. [2] Родосский пешеходный мост IV века до н.э. опирается на раннюю арку вуссуар . [3]
Хотя настоящие арки уже были известны этрускам и древним грекам , римляне , как и в случае со сводом и куполом , были первыми, кто полностью осознал потенциал арок для строительства мостов. [4] Список римских мостов, составленный инженером Колином О'Коннором, включает 330 римских каменных мостов для движения транспорта, 34 римских деревянных моста и 54 римских моста-акведука , значительная часть которых до сих пор стоит и даже используется для перевозки транспортных средств. [5] Более полное исследование, проведенное итальянским ученым Витторио Гальяццо, выявило 931 римский мост, в основном каменный, в 26 странах (включая бывшую Югославию ). [6]
Римские арочные мосты обычно были полукруглыми , хотя некоторые из них были сегментными арочными мостами (например, мост Альконетар ), мостом с изогнутой аркой размером меньше полукруга. [7] Преимущества сегментного арочного моста заключались в том, что он позволял проходить под ним большому количеству паводковой воды, что предотвращало смыв моста во время наводнений, а сам мост мог быть более легким. [8] Как правило, римские мосты имели клиновидные первичные арочные камни ( вуссуары ) одинакового размера и формы. Римляне строили как одиночные пролеты, так и длинные многоарочные акведуки , такие как Пон-дю-Гар и Акведук Сеговия . Их мосты с давних времен имели отверстия для паводков в опорах, например, в Понс Фабрициусе в Риме (62 г. до н. э.), одном из старейших крупных мостов в мире, который до сих пор стоит.
Римские инженеры были первыми и до промышленной революции единственными, кто построил мосты из бетона , который они назвали Opus caementicium . Снаружи обычно покрывали кирпичом или тесаным камнем , как мост Алькантара.
Римляне также ввели в мостостроение сегментные арочные мосты. Мост Лимира длиной 330 м (1080 футов) на юго-западе Турции имеет 26 сегментных арок со средним соотношением пролета к высоте 5,3:1, [9] что придает мосту необычайно плоский профиль, непревзойденный на протяжении более чем тысячелетия. Мост Траяна через Дунай представлял собой сегментированные деревянные арки с открытыми перемычками (стоящие на бетонных опорах высотой 40 м (130 футов)). Это должен был быть самый длинный арочный мост за тысячу лет как с точки зрения общей, так и с точки зрения длины отдельных пролетов, а самый длинный сохранившийся римский мост - это Пуэнте Романо длиной 790 м (2590 футов) в Мериде . Позднеримский мост Карамагара в Каппадокии , возможно, представляет собой самый ранний из сохранившихся мостов с остроконечной аркой. [10]
В средневековой Европе строители мостов усовершенствовали римские конструкции, используя более узкие опоры , более тонкие арочные бочки и более высокие соотношения пролета и высоты на мостах. Также были введены готические остроконечные арки, уменьшающие боковую нагрузку, а пролеты увеличились, как и в случае с эксцентричным Пуэнте-дель-Дьябло (1282 г.).
В частности, в 14 веке строительство мостов достигло новых высот. Пролеты длиной 40 м (130 футов), ранее неслыханные в истории строительства каменных арок, теперь были достигнуты в таких разных местах, как Испания ( Пуэнте-де-Сан-Мартин ), Италия ( мост Кастельвеккьо ) и Франция ( Мост Дьявола и Великий мост ). ) и с такими разными типами арок, как полукруглые, заостренные и сегментные арки. Мост в Треццо-сулль-Адда , разрушенный в 15 веке, даже имел длину пролета 72 м (236 футов), чего не было до 1796 года. [11]
Такие конструкции, как знаменитый флорентийский сегментный арочный мост Понте Веккьо (1345 г.), сочетали в себе звукотехнику (отношение пролета к высоте более 5,3 к 1) с эстетической привлекательностью. Три элегантные арки Понте Санта-Тринита эпохи Возрождения (1569 г.) представляют собой старейший эллиптический арочный мост в мире. Такие невысокие конструкции требовали массивных устоев , которые на венецианском мосту Риальто и Фляйшбрюке в Нюрнберге (отношение пролета к высоте 6,4:1) были основаны на тысячах деревянных свай, частично вбитых под углом в землю для более эффективного противодействия боковым ударам. толкать.
В Китае самым старым существующим арочным мостом является мост Чжаочжоу 605 года нашей эры, который сочетал в себе очень низкое соотношение пролета к высоте 5,2: 1 с использованием перемычек (подкрепленных железными кронштейнами). Мост Чжаочжоу длиной 167 футов (51 м) и пролетом 123 фута (37 м) является первым в мире полностью каменным сегментным арочным мостом с открытыми перемычками, обеспечивающим больший проход паводковым водам. [12] Мосты с перфорированными перемычками можно найти по всему миру, например, в Китае ( мост Чжаочжоу , 7 век). Греция ( мост Арта , 17 век) и Уэльс ( мост Кенарт , 18 век).
В более современные времена каменные и кирпичные арки продолжали строить многие инженеры-строители, в том числе Томас Телфорд , Изамбард Кингдом Брюнель и Джон Ренни . Ключевым пионером был Жан-Родольф Перроне , который использовал гораздо более узкие опоры, пересмотренные методы расчета и исключительно низкие коэффициенты пролета к высоте. При строительстве арочных мостов все чаще используются различные материалы, такие как чугун , сталь и бетон .
Камень, кирпич и другие подобные материалы прочны на сжатие и в некоторой степени на сдвиг , но не могут противостоять большой силе растяжения . В результате каменные арочные мосты проектируются так, чтобы, насколько это возможно, постоянно находиться под сжатием. Каждая арка строится на временной опалубочной раме, известной как центрирующая . В первых компрессионных арочных мостах замковый камень в середине моста выдерживал вес остальной части моста. Чем больший вес был приложен к мосту, тем прочнее становилась его конструкция. В каменных арочных мостах над аркой используется некоторое количество наполнителя (обычно уплотненного щебня), чтобы увеличить собственный вес моста и предотвратить возникновение напряжений в кольце арки при движении нагрузок по мосту. Другими материалами, которые использовались для строительства этого типа моста, были кирпич и неармированный бетон. При использовании каменной кладки (обработанного камня) углы граней обрезаются, чтобы минимизировать силы сдвига. Если используется случайная кладка (необработанные и неподготовленные камни), их соединяют раствором, и раствору дают застыть до удаления опалубки.
Традиционные арки из каменной кладки, как правило, долговечны и в некоторой степени устойчивы к оседанию или подрыву. Однако по сравнению с современными альтернативами такие мосты очень тяжелые и требуют обширного фундамента . Их также дорого строить там, где высоки затраты на рабочую силу.
Арочный мост с выступом представляет собой каменный или каменный мост, в котором каждый последующий более высокий ряд (слой) имеет консоли немного больше, чем предыдущий. [13] Ступени каменной кладки можно обрезать, чтобы арка имела округлую форму. [14] Консольная арка не создает тягу или внешнее давление в нижней части арки и не считается настоящей аркой . Она более стабильна, чем настоящая арка, потому что в ней нет такой тяги. Недостаток – такой тип арки не подходит для больших пролетов. [15]
В некоторых местах необходимо перекрыть широкий разрыв на относительно большой высоте, например, когда канал или водопровод должны пересекать долину. Вместо того, чтобы строить чрезвычайно большие арки или очень высокие опорные колонны (сложно использовать камень), серия арочных конструкций строится одна на другой, с более широкими конструкциями у основания. Римские инженеры-строители разработали проект и построили изысканные конструкции, используя только простые материалы, оборудование и математику. Этот тип до сих пор используется в виадуках и дорогах через каналы, поскольку он имеет приятную форму, особенно при перекрытии воды, поскольку отражения арок создают визуальное впечатление кругов или эллипсов.
Этот тип моста представляет собой арку, настил которой полностью находится над аркой. Область между аркой и настилом известна как перемычка . Если перемычка сплошная, как правило, это каменный или каменный арочный мост, мост называется арочным мостом с закрытыми перемычками . Если палуба поддерживается несколькими вертикальными колоннами, поднимающимися из арки, мост известен как арочный мост с открытыми перемычками . Мост Александра Гамильтона является примером арочного моста с открытыми перемычками. Наконец, если арка поддерживает настил только в верхней части арки, мост называется соборным арочным мостом . [16]
Мост этого типа имеет арку , основание которой находится на уровне или ниже настила, но вершина которого возвышается над ней, поэтому настил проходит сквозь арку. Центральная часть настила поддерживается аркой с помощью подвесных тросов или анкеров, как в случае с арочным мостом . Концы моста могут поддерживаться снизу, как в случае с палубным арочным мостом. Любая часть, поддерживаемая аркой снизу, может иметь закрытые или открытые перемычки.
Мост Харбор-Бридж в Сиднее и мост Байонна представляют собой сквозные арочные мосты, в которых используется арка ферменного типа.
Этот тип арочного моста, также известный как арка на тетиве, включает в себя связь между двумя противоположными концами арки. Связь обычно представляет собой палубу и способна выдерживать горизонтальные распорные силы, которые обычно действуют на опоры арочного моста.
Палуба подвешена к арке. Арка находится в сжатом состоянии, в отличие от подвесного моста, где цепная связь находится в растяжении. Арочный мост также может быть сквозным арочным мостом.
Арочный мост со встроенными петлями, позволяющими перемещать элементы конструкции. Одношарнирный мост имеет шарнир на вершине арки , двухшарнирный мост имеет шарниры в обеих точках опоры, а трехшарнирный мост имеет шарниры во всех трех местах. [17]
Большинство современных арочных мостов изготавливаются из железобетона . Этот тип моста подходит там, где может быть установлено временное центрирование для поддержки форм, арматурной стали и неотвержденного бетона. Когда бетон достаточно застынет, формы и опалубки удаляются. Также возможно построить железобетонную арку из сборного железобетона , где арка состоит из двух половин, которые затем прислоняются друг к другу.
Многие современные мосты, изготовленные из стали или железобетона, часто несут часть нагрузки за счет напряжения внутри своей конструкции. Это уменьшает или устраняет горизонтальную нагрузку на опоры и позволяет строить их на более слабом грунте. Конструктивно и аналитически это не настоящие арки , а скорее балка арочной формы. Дополнительную информацию об этом типе см. в разделе «Арочный мост с фермами» .
Современной эволюцией арочного моста является сквозной арочный мост больших пролетов . Это стало возможным благодаря использованию легких, прочных на растяжение материалов, таких как сталь и предварительно напряженный бетон.
«Римляне были первыми строителями в Европе, возможно, первыми в мире, которые в полной мере оценили преимущества арки, свода и купола».
.jpg/1280px-Krumlov13(js).jpg)
