Мост, пролетные строения к-рого выполнены из дерева. Осн. системы деревянного моста: балочная, балочно-подкосная, балочная с решетчатыми фермами, арочная и комбинированная. Д. м. широко применяются в качестве временных сооружений при постройке и восстановлении железных и особенно автомобильных дорог, а также при устройстве обходов на период стр-ва нового моста. Постоянные деревянные мосты строятся на автомобильных дорогах III, IV и V категорий, а также в городах и др. населенных пунктах.
Стр-во постоянных Д. м. на ж.-д. транспорте допускается только для линий III категории, причем с обязательным применением бал очно-эстакадных систем и конструкций, к-рые могут быть заменены капитальными сооружениями без перерыва движения поездов и без устройства обходного пути.
Стоимость стр-ва деревянных мостов обычно ниже, чем мостов из др. материалов, но эксплуатацион. расходы значительно выше, а срок службы короче (из незащищенной и непропитаннной древесины не превышает 5-10 лет).
Наиболее просты и удобны в эксплуатации балочные системы деревянных мостов, применяемые для пролетов 2-3 м на ж. д. и 8-10 м на автомобильных дорогах. В типовых проектах балочных автодорожных мостов с крестовой решеткой (т. н. фермы Гау ), дощато-нагельные и дощато-гвоздевые фермы.
Для перекрытия больших пролетов используются балочно-подкосные системы: треугольно-подкосная и двух- подкосная соответственно для пролетов 6 и 9 л в ж.-д. и 12 и 18 м в автодорожных
мостах; трапецеидально-подкосная и ригельно-подкосная для пролетов до 10-12 м и комбинированная подкосная до 18-20 м в автодорожных мостах. При длине пролета от 8 до 23 м в ж.-д. и 20-50 м в автодорожных мостах применяются пролетные строения с решетчатыми фермами, из к-рых наиболее распространены фермы пояса и раскосы из пиленого или круглого леса и вертикальные металлич. тяжи. Они бывают с ездой поверху и с ездой понизу. В последнем случае при перекрытии больших пролетов верхнему поясу придают полигональное очертание.
Слабое место в конструкции ферм с крестовой решеткой - стыки нижнего пояса, к-рые осуществляются при помощи металлич. накладок со шпонками.
Дощатые фермы представляют собой систему с параллельными поясами и решетчатым заполнением. Доски поясов охватывают с двух сторон вертикальную стенку (решетку) фермы, состоящую из двух перекрещивающихся слоев досок, и скрепляются пропущенными насквозь дубовыми нагелями (в дощато-нагельных) или гвоздями (в дощато-гвоздевых фермах). В дощато-гвоздевых фермах распространено устройство сплошной стенки. Дощатые фермы проще для изготовления по сравнению с фермами с крестовой решеткой и требуют меньшего расхода металла, однако они менее долговечны из-за ускоренного загнивания сплоченных досок. Арочные, преим распорные системы с ездой поверху имеют ограниченное применение на автомобильных дорогах. Для пролетов до 25 м арки делаются сплошного сечения из досок или брусьев, до 60 м - сквозными решетчатыми или дощато-гвоздевыми. Комбинированные системы применяются также на автомобильных дорогах для перекрытия больших пролетов (до 60 м). Наиболее распространены гибкая дощатая или брусчатая арки сплошного сечения в комбинации с балкой в виде фермы с крестовой решеткой или дощатой фермы, соединенной с аркой металлическими или деревянными подвесками. При стр-ве больших деревянных мостов речные пролеты перекрываются фермами или арками, а для береговых пролетов применяют балочные и балочно-подкосные системы.
Мостовое полотно ж.-д. деревянных мостов устраивается на деревянных поперечинах. Проезжая часть автодорожных Д. м. при слабом автомобильном движении делается в виде наката из окантованных бревен или пластин, уложенных по прогонам. Для улучшения условий движения на такую проезжую часть укладывается слой облегченного черного покрытия или одиночный дощатый настил. Другой разновидностью проезжей части автодорожных деревянных мостов является двойной дощатый настил (продольный, поперечный или косой) по деревянным поперечинам. На дорогах с интенсивным движением иногда используют настил из досок, уложенных на ребро, покрытый сверху слоем асфальтобетона.
Опоры деревянных мостов обычно деревянные - свайные, лежневые или ряжевые. В отдельных случаях, когда в дальнейшем предполагается замена деревянных пролетных строений железобетонными, опоры делаются бетонными или железобетонными. Защита деревянных опор от ледохода обеспечивается ледорезами, как правило, отдельно стоящими выше по течению на расстоянии 1,5-4,0 м. При большом ледоходе на расстоянии 30-50 м от первого ряда ставят второй ряд ледорезов, наз. аванпостным.
Основные породы дерева, применяемые для изготовления Д. м.: сосна, лиственница, кедр, а также ель и пихта (использование последних для ж.-д. мостов допускается только в отд. случаях). Для изготовления мелких деталей соединений применяются дуб, ясень, бук и граб. Учитывая, что ежегодный расход древесины на стр-во новых и капитальный ремонт существующих Д. м. в СССР превышает 10 млн. JH5, большое нар.-хоз. Значение имеет макс. продление срока их службы консервированием древесины. Деревянные мосты из такой древесины служат 15-20 и более лет.
Постоянные деревянные мосты должны удовлетворять требованиям индустриального стр-ва и долговечности: конструкция их должна быть достаточно проста, без врубок и сложных соединений, допускающая сборку из укрупненных элементов; при сборке необходимо полностью исключить пригонку и притеску изготовленных на заводах или стройдворах элементов. Этим условиям в наибольшей степени удовлетворяет простая балочная система с опорами и пролетными строениями, выполненными из пиленого леса. Ведутся опытные работы по применению в деревянных мостах клееных элементов (см. Клееные конструкции) из консервированных досок, бакелизированной фанеры или древесных пластиков, являющихся биостойкими и водостойкими материалами. Для клееных и клеефанер- ных пролетных строений наиболее рациональны балочные конструкции со сплошной стенкой двутаврового или коробчатого сечения. Возможно применение и сквозных конструкций. В США и Канаде построен и строится ряд автодорожных и ж.-д. мостов с клееными балками, арками и поясами ферм, пролетных строений длиной до 45-50 м. См. также Мост.
Лит.: Гибшман Е.Е., Деревянные мосты на автомобильных дорогах, М.-Л., 1948; Евграфов Г.К., Мосты на железных дорогах, 3 изд., М., 1955; Иванова Е. К., Клееные деревянные конструкции, М., 1961; Тен И. А. и Поспелов Н. Д., Внедрять клееные деревянные конструкции, «Автомобильные дороги», 1961, № 4.
Достоинствами деревянных мостов являются быстрота возведения в любое время года и невысокая строительная (первоначальная) стоимость, особенно для мостов небольших пролетов, значительно меньшая, чем для мостов из других материалов.
Указанные положительные качества деревянных мостов дают им существенное преимущество перед мостами из других материалов в многолесных районах, где дерево является местным материалом, а также в условиях, когда необходимо быстрое сооружение временной переправы, и т. п.
К недостаткам деревянных мостов следует отнести более высокую, чем в мостах из других материалов, стоимость содержания и ремонта, подверженность загниванию и сгораемость.
Стоимость ежегодного содержания и ремонта деревянных мостов составляет в среднем 2,5% от их первоначальной строительной стоимости, что в 2-3 раза превосходит стоимость содержания стальных и в 8-10 раз - каменных и железобетонных мостов.
Гниение является основным фактором, ограничивающим срок службы деревянных мостов. Для мостов из непропитанной древесины, не защищенной от непосредственного увлажнения, этот срок составляет 8-12 лет, причем у мостов из сырого леса он
иногда снижается до 5-6 лет; на дальнем севере.мосты, возводимые из лиственницы, служат значительно дольше.
Наряду с этим имеются (см. Введение) примеры большой долговечности крытых деревянных мостов (через реки Мету, Пскову, Пахру и др.). Своей долговечностью они обязаны применению распространенного в мостах прошлого времени конструктивного приема защиты от гниения путем устройства крыши и боковой обшивки, предохраняющих мосты от непосредственного увлажнения атмосферными осадками. Некоторое увеличение веса и стоимости пролетнего строения в связи с устройством крыши и боковой обшивки, составляющее примерно 10-12% (для ферм среднего пролета с ездой понизу), окупается увеличением надежности и срока службы моста.
В автодорожных мостах с ездой поверху роль крыши может выполнять водонепроницаемая проезжая часть с тротуарами на консолях, защищающими наружные фермы от косого дождя. При. большой высоте пролетного строения и малом вылете консолей необходимо, кроме того, устройство боковой обшивки.
Применяя в таких мостах для защиты от конденсационного увлажнения антисептические обмазки, которыми при сборке конструкции покрываются все сплачиваемые поверхности элементов, узловые сопряжения и пр., можно радикально защитить конструкцию моста от гниения и обеспечить любой (по условиям экономическим и морального износа) срок службы моста, доведя его в случае надобности до 40-60 лет. Аналогичные методы защиты от гниения могут быть применены без нарушения архитектурных требований и в мостах комбинированной системы с ездой понизу или посредине.
В тех случаях, когда описанные конструктивные методы защиты оказываются нецелесообразными из условия экономии материала или по соображениям конструктивно-производственного порядка, например в сквозных балочных фермах с ездой понизу и верхними решетчатыми связями, следует применять химические меры борьбы с гниением путем глубокой пропитки маслянистыми антисептиками всех деревянных элементов пролетного строения, что (по опыту мостостроения в США) обеспечивает срок службы в течение 30-35 лет, даже в неблагоприятных условиях.
Пожарная опасность в автодорожных мостах при езде по верху и несгораемом покрытии проезжей части незначительна. В железнодорожных мостах при паровозной тяге эта опасность больше; однако и здесь устройство проезжей части с балластным корытом и применение защитных мер против возгорания древесины почти исключают пожарную опасность деревянных мостов, сконструированных"из массивных брусьев.
Пролеты современных балочных железнодорожных и автодорожных деревянных мостов, как правило, ограничиваются 40-60 м.
Деревянные конструкции находят широкое применение при строительстве эстакад на подходах к мостам, на промышленных предприятиях (для транспортирования песка, известняка, руды, угля и др.), в виде пешеходных мостиков и т. п.
Эстакады, имеющие кровлю и стены, называются галереями; в случае необходимости они устраиваются утепленными. Эстакады и галереи бывают горизонтальные и наклонные; по своему конструктивному решению они аналогичны мостам.
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.
История деревянного мостостроения в нашей стране до сих пор не являлась предметом специального изучения. Этой теме посвящены лишь самые краткие упоминания и простые перечисления памятников в общих работах и популярных очерках, посвященных истории мостостроения в целом и русскому деревянному зодчеству. В настоящей статье сделана попытка систематизировать русские деревянные мосты исторически сложившихся и ныне существующих типов.
Краткая история. Искусство наведения мостов высоко развито с древнейших времен. Основным строительным материалом была сосна благодаря прямизне и ровности ствола, хорошим механическим свойствам древесины и устойчивости к загниванию, а также широкому распространению. Древние мосты, как и другие сооружения, рубили и обрабатывали при помощи топора: вырубали пазы и гнезда при связке брусьев; даже изготовление теса производилось раскалыванием клиньями бревен вдоль на несколько частей. Поэтому летописцы, говоря о постройках деревянных зданий или сооружений, употребляли вместо слова «построить» слово «срубить»: рубили избы, хоромы, мосты и т. д.
Первые упоминания о мостах в русских летописях относятся к концу X в. Совершенствование строительного искусства вызвало появление особого рода специалистов - строителей мостов и переправ, называвшихся «мостниками». Первые мосты представляли собой переброшенные с берега на берег деревья, на больших реках устраивались плоты-паромы. Несколько связанных между собой плотов, поверх которых укладывался бревенчатый настил, образовывали «живой», наплавной мост. Они были распространены на больших реках.
В 1115 г. при Владимире Мономахе в Киеве был построен наплавной мост через Днепр. Так как плавучие мосты быстро наводились и легко разбирались, то они играли большую роль в военных действиях. Известны два таких моста через Волгу, упоминаемые в сообщениях об осаде Твери при Дмитрии Донском, еще один мост для переправы через Дон во время битвы с татарами в 1380 г. «Живыми» были первые мосты Москвы: Москворецкий, Крымский и др. Надо отметить, что наплавные мосты широко применялись в России вплоть до конца XIX в. Главной тому причиной были значительная ширина и глубина рек, а также сильный ледоход; при таких условиях наплавные мосты без постоянных опор представлялись наиболее уместными, простыми и дешевыми по стоимости сооружениями.
1. Москворецкий «живой» - наплавной мост. Гравюра Пикара XVII в. (Фототека ГНИМА им. Щусева)
2. Однопролетный мост в г. Енисейске к. XIX в.
3. Консольно-балочный мост с арочным пролетом на р. Сие Архангельской обл. (снимок 1920 г., Фототека ГНИМА им. Щусева)
Наплавные мосты могли быть и разводными; для пропуска судов одну часть моста (плот) отводили в сторону. О плавучем разводном Москворецком мосте, существовавшем уже в 1498 г., дает представление гравюра Пикара XVII в. (рис. 1) и образное описание Павла Алеппского: «На реке Москве несколько мостов, большая часть которых утверждена на деревянных сваях. Мост близ Кремля, насупротив ворот второй городской стены, возбуждает большое удивление: он ровный, сделан из больших деревянных брусьев, пригнанных один к другому и связанных толстыми веревками из липовой коры, концы коих прикреплены к башням и к противоположному берегу реки. Когда вода прибывает, мост поднимается, потому что он держится не на столбах, а состоит из досок, лежащих на воде, а когда вода убывает, опускается и мост. Когда подъезжает судно с припасами для дворца из областей Казанской и Астраханской... из Коломны... к мостам, утвержденным (на сваях), то снижают его мачту и проводят судно под одним из пролетов; когда же подходят к упомянутому мосту, то одну из связанных частей его освобождают от веревок и отводят ее с пути судна, а когда оной пройдет к стороне Кремля, то снова приводят ту часть (моста) на ее место. Здесь всегда стоит множество судов, которые привозят в Москву всякого рода припасы... На этом мосту есть лавки, где происходит бойкая торговля; на нем большое движение; мы постоянно ходим туда на прогулку...по нему беспрерывно движутся взад и вперед войска. Все городские служанки, слуги и простолюдины приходят к этому мосту мыть платье в реке, потому что вода здесь стоит высоко, в уровень с мостом». Москворецкий «живой» мост находился напротив Водяных ворот стены Китай-города; во второй половине XVIII в. его заменили деревянным мостом на сваях.
В крепостных сооружениях применялись подъемные мосты. Первые летописные указания об их устройстве относятся к 1229 г.: «...и возводной мост и жеравец вожьгоша...», - сообщает Ипатьевская летопись. Пролет, примыкающий к городской стене, делался подъемным и назывался возводным мостом. Механизм, приводящий полотно моста в движение, состоял из коромысла, вращающегося между столбами (жеравцами), и цепей. В XVI в. мосты Кремля - Константино-Еленинский, Спасский, Никольский - были связаны со шлюзовой системой, регулирующей заполнение рва водой из реки Неглинной, и имели принятую для крепостей деревянную подъемную конструкцию. В XVII в. Троицкий мост имел подъемную часть.
Усиление мостов. В середине - добавочными устоями. Внизу - соответствующим направлением груза с помощью колесоотбойных брусьев (1 и 2) и усилением настила (3 и 4).
Описанные выше разновидности мостов по своему устройству относятся к подвижным мостам. Принципиально отличным типом были мосты постоянные. В зависимости от количества опор, на которые опирались пролетные строения, они различались на однопролетные или многопролетные. К древнему типу однопролетных мостов принадлежат мосты на «греблях», первое упоминание о них относится к 977 г.: во Вручии «мост через греблю». Гребли устраивались в широких поймах рек и представляли собой подобие грунтовой дороги. В средней части оставлялась прорезь для устройства однопролетного моста, устоями которых служили опоры-срубы с засыпкой землей и камнем. Вероятно, гребли могли также состоять из сплошных бревенчатых срубов с прорезью в средней части. В конце XIX в. Л. Ф. Николаи, анализируя чертежи деревянных мостов, обмеренных на Архангельском тракте в 1795 г., пришел к выводу: «Подобный способ пересечения широких пойм рек применяется и поныне...». Близкую конструкцию имели мосты конца XIX - начала XX в. в г. Енисейске (рис. 2) и на р. Сие в Архангельской области (рис. 3). Последовательно выступающие бревна береговых устоев образовывали почти арочную конструкцию. Для того чтобы мост не всплывал во время паводков, по краям настила были уложены булыжники.
В том случае когда в срубе оставлялось несколько отверстий на всю высоту забора, получался многопролетный мост с опорами в виде клеток или городней (Впоследствии такие опоры стали называть ряжами или быками). Для обеспечения необходимой степени неподвижности и невсплываемости срубы-городни, как правило, заваливали камнями. Поверх городней в продольном направлении укладывались прогоны из бревен, в свою очередь, на них в поперечном направлении укладывался сплошной накат из бревен - настил проезжей части. От плотников требовалось создать прочную опору для проезжей части, которая в то же время могла бы выдержать бурный поток воды в весеннее половодье. Эти задачи усложнялись тем, что мосты достигали значительных размеров.
Мастерством «древоделей» славились новгородцы. Знаменитый Великий мост через р. Волхов имел опоры в виде городней и был устроен через реку наискось (ширина Волхова близ Новгорода около 250 м). Под 1133 г. в Новгородской Первой летописи сообщается: «В том же лете обновиша мост чрес Волхово, рушивше». Начиная с этой даты летописи систематически сообщают о повреждении городней моста наводнением, бурей, ледоходом. Существует миниатюра Никоновской лицевой летописи XVI в., на которой изображен Великий мост, где происходит казнь стригольников в 1375 г.
Мосты, помимо своего основного назначения - переправы через какое-либо препятствие, использовались как рынки-улицы. На Москворецком мосту, о котором говорилось выше, стояли лавки. Воскресенский мост на р. Неглинке представлял собой кирпичное многопролетное сооружение, покрытое деревянной мостовой, и был застроен по обеим сторонам двумя рядами рубленых деревянных торговых лавок. Он располагался у Воскресенских ворот Китай-города и давал выход из города на Красную площадь близ нынешнего Исторического музея.
Каменно-деревянные мосты были логичны в системе оборонительных сооружений Кремля. Чтобы воспрепятствовать врагам перейти мост, достаточно было разобрать или даже сжечь деревянный настил моста. Затем он легко восстанавливался.
Изменения в экономике страны, вызванные преобразованиями Петра I, оказали положительное влияние на развитие мостостроения. Строительство столицы в устье Невы потребовало устройства большого количества переправ в сравнительно короткое время. Первый мост нового города, построенный в 1705 г., был наплавным. Вместо плотов там были применены барки-плашкоуты. Такие мосты наводились в Петербурге на протяжении всего XVIII и XIX вв., наиболее примечательным из них был Исаакиевский. Одновременно с наплавными через каналы строили постоянные мосты на свайных опорах. Интересно отметить тот факт, что в это время деревянные мосты часто строили по «образцам», т. е. типовым стандартным чертежам. К 1748 г. в Петербурге насчитывалось около 40 деревянных мостов, примерно половина из которых имела разводные подъемные пролеты. На р. Фонтанке по проекту В. В. Растрелли был построен акведук, который с помощью специальной машины снабжал водой фонтаны Летнего сада.
Выдающимся достижением русской технической мысли XVIII в. был проект И. П. Кулибина. Предлагалось перекрыть Неву огромной деревянной аркой с пролетом 294 м.
Наиболее ответственным и сложным инженерно-техническим сооружением среди мостов являются мосты-плотины, которые функционально связаны с целой системой гидротехнических сооружений. С конца XVII в. началось строительство водных путей, имевших государственное значение, таких, как Вышне-Волоцкая, Тихвинская, Мариинская системы. Все гидротехнические сооружения этих систем были деревянными. В Вытегорском краеведческом музее сохранились виды плотин и мостов Мариинской системы. Плотина Св. Павла (одновременно она выполняла роль моста), располагавшаяся на р. Вытегре у с. Девятины, имела ряжевой ступенчатый слив, разница высот отметок бьефа (Бьеф - участок реки между двумя соседними плотинами на реке)составляла 8,5 м. Значительный интерес представлял Аннинский поворотный мост на р. Ковжа, он существовал с 1810 по 1896 г. Средняя опора моста имела поворотный механизм, который мог разворачиваться вместе с пролетами моста на 90°, давая возможность встречным судам свободного прохода с двух сторон. В г. Вытегра на соединительном канале до 1961 г. существовал подъемный мост. Он был устроен на свайных опорах. Средняя часть моста имела две разные по величине подъемные части пролета. С введением Волго-Балтийского водного пути была проведена реконструкция Мариинской системы с заменой деревянных гидротехнических сооружений на бетонные.
Широкое строительство шоссейных, а затем и железных дорог в XIX в. обусловило подъем мостостроения. Появилось большое разнообразие конструктивных систем пролетных строений: подкосные, арочные, фермы и т. д. Вопросы инженерного строительства в России этого периода выходят за рамки данной статьи и заслуживают специального рассмотрения. С введением новых строительных материалов (чугуна, бетона, стали и т. д.) происходит постепенное вытеснение деревянных мостов, а затем в центральной части СССР почти полное их исчезновение.
Современное деревянное мостостроение . На Севере СССР деревянное мостостроение получило наиболее яркое и многогранное развитие. Устойчивость северного быта способствовала передаче из поколения в поколение строительных навыков народных зодчих, поэтому до настоящего времени здесь сохранились образцы деревянных мостов различных типов. Каковы же разновидности сохранившихся и строящихся в настоящее время мостов, каковы их технические и конструктивные особенности?
Деревянные мосты испытывают большие физические и атмосферные воздействия, поэтому чаще других сооружений подвергаются переборке или замене отдельных частей, но при этом первоначальные формы и конструктивная основа остаются прежними, сложившимися от режима реки и условий эксплуатации. Благодаря этим особенностям мосты в отличие от других сооружений сохраняют свои первоначальные формы, которые восходят к далеким временам.
Наиболее простым способом связи между берегами являются паромные переправы. Они применяются при небольшой интенсивности движения. Плотовой, или понтонный, паром передвигается вручную по канату, перекинутому с берега на берег по дну реки или над водой. Например, в Архангельской области на реках Онеге и Моше сохранились древние паромные переправы, которые используются в настоящее время. В тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах дорого и не может быть оправдано грузооборотом, применяют наплавные мосты. При высоком горизонте воды все плоты такого моста находятся на плаву, при пониженном горизонте часть плотов близ берега опирается на дно реки. С наступлением зимы эти плотовые мосты приходится разбирать и убирать в затоны, защищенные от половодья и ледохода. В этом случае сообщение между берегами на зимний период происходит по льду. В Каргополе через р. Онегу переброшен плашкоутный мост. В более отдаленных районах сохранились плотовые наплавные мосты - в с. Коровино на р. Кене и пос. Усть-Поча в Плесецком районе Архангельской области.
4. Мосты в с. Пурнема Архангельской обл. а - новый мост (1969 г.), сплошная конструкция моста не доведена до склона оврага; б - старинный мост (1927 г.) имеет сплошную бревенчатую конструкцию с укладкой бревен «в реж»
5. Консольно-балочный однопролетный мост из бруса в с. Гридино, Карелия
6. Мост древней конструкции с опорами из прямоугольных срубов в д. Верховская, Республика Коми (Фото Шургина И. Н.)
7. Мост с двумя треугольными в плане срубами в с. Ступино Арх. обл.
Неширокие препятствия, такие, как овраги и речки, перекрываются сплошными мостами. Они состоят из сквозных рядов бревенчатых срубов (ряжевой сруб), связанных в поперечном направлении такими же рядами бревен, образовывая монолитную конструкцию. Такая конструкция, например, сохранилась в Архангельской области на Кенозере в д. Тарасово. Старинный мост в с. Пурнема в Архангельской области (рис. 4, б) устроен через глубокий овраг (8 м); его настил лежит на сплошном ряжевом срубе, заполняющем ров до самого дна. Такой способ рубки «в реж» (Надо отличать понятие ряжевого сруба или ряжевой опоры от рубки «в реж». Ряж - это принятое название конструкции опоры моста. «Реж» - это способ укладки бревен с пропусками) предохраняет мост от загнивания и позволяет свободно пропускать весенние воды. В средней части оставлено отверстие для свободного пропуска воды. Мост уже пришел в негодность, его края осели, так как берег склона песчаный. В 1969 г. рядом со старым мостом построили новый, близкий по конструкции, но ряжевой сруб не доведен до конца рва (рис. 4, а). Новый деревянный мост также представляет значительный интерес.
Наиболее распространенным типом моста для небольших рек являются однопролетные балочные мосты, такие, как в Усть-Цильме Коми АССР. Для увеличения пролета между опорами используют консольно-балочную конструкцию - последовательно выступающие бревна береговых устоев. Такой мост в с. Гридино Карельской АССР (рис. 5) построен через бурную, каменистую речку, его устои завалены валунами.
На более широких реках устраиваются многопролетные мосты, это достигается введением промежуточных опор: свайных, ряжевых. При скальном или илистом грунте устраивают ряжевые опоры, имеющие различную форму срубов: трех-, четырех-, пятигранную и более сложную.
Простыми и более древними опорами являются прямоугольные срубы. В Коми АССР в д. Верховская (Усть-Цильмский р-он) через ручей Домашний устроен мост (рис. 6), настил которого, не имея ограждения, лежит на четырех прямоугольных клетях-быках. Бревна срубов обработаны топором, уложены «в реж» и имеют большие выпуски.
В Архангельской области, в д. Ступино (Няндомский р-он), в 1967 г. был обмерен мост, промежуточные устои которого имеют треугольную форму (рис. 7), причем сруб быков поставлен углом навстречу течению реки.
На реках с ледоходом устраивают ряжи пятигранной формы. К прямоугольному срубу быка прирубается треугольный придаток, выполняющий роль ледореза. Деревянные мосты с такой формой срубов имеют самое широкое распространение и могут достигать значительных размеров. В с. Шуерецкое Карельской АССР (рис. 8) мост имеет одиннадцать быков, а длина его 150 м. В с. Рягово (Каргополье) при длине моста более 100 м высота ряжа достигает 8 м (рис. 9). (В наши дни рядом сооружен новый бетонный мост.)
Как правило, ряжевые мосты имеют первоначальное основание срубов, так как дерево в воде сохраняется веками. При замене или переборке верха опор их формы повторяются. Много подобных мостов имеются в Архангельской области на направлении Кречетово-Каргополь-Ошевенск на речках Ухта, Тихманьга, Лекшма, Чурьега. При одинаковых конструктивных решениях каждый из них имеет свой неповторимый архитектурно-художественный образ (рис. 10).
8. Самый длинный из сохранившихся деревянных мостов (150 м) в с. Шуерецкое, Карелия
9. Ряжевой бык моста в с. Рягово достигает высоты 8 м. (Арх. обл.)
Севернее Ошевенска, в том месте, где р. Чурьега впадает в р. Кену, в XV в. был основан Кенорецкий монастырь, который достиг своего расцвета в конце XVII - начале XVIII в. К этому времени относятся большие земельные приобретения по обеим сторонам р. Кены. В 1764 г. монастырь был упразднен, в 1800 г. пожар уничтожил его строения. Единственными свидетелями того времени являются два ряжевых моста: в д. Лешино (ныне д. Кенорецкая) (рис. 11) и тремя километрами ниже по течению реки, в д. Пелюгино.
По древнерусской традиции при въезде на Пелюгинский мост на возвышенном нравом берегу стояла часовня на подклете, с шатровой звонницей над входом, окруженная галереей (сейчас перевезена в Архангельский музей деревянного зодчества «Малые Карелы»).
Еще в 1946 г. экспедиция Института истории и теории архитектуры Академии архитектуры СССР обследовала Каргополье. Одним из важнейших результатов ее работы явились обмеры Кенских мостов, выполненные А. В. Ополовниковым. В 1982 г. автором статьи проводилось повторное обследование и обмеры, которые показали, что, несмотря на почти полную замену строительного материала, формы и конструкции мостов не изменились. Отточенные веками, эти формы оказались очень устойчивы.
Конструктивная основа кенских мостов одинакова. Пятипролетный мост у д. Лешино имеет длину 114 м, четырехпролетный мост у д. Пелюгино имеет длину 84 м. Конструкция их уникальна, каждый средний ряж состоит из прямоугольного в плане сруба с выступающими в нижней его части треугольным и трапециевидным в плане прирубами; так что все очертания плана напоминают форму лодки. Дно здесь каменистое, течение реки очень быстрое, поэтому сруб ряжа завален валунами. Для уничтожения возникающего распора и для равномерного заполнения валунами быка в поперечном и продольном направлениях на разных уровнях срубы имеют перевязку венцов, образующих систему внутренних трехгранных «карманов». Верхняя четырехгранная основа быка образует на выпусках бревен повалы, что дает возможность увеличить пролеты до 15 м.
12. Ряжевой мост с треугольной формой на р. Кеме (Вологодская обл.) Сочетание народных традиций и инженерных приемов (Фото Севан О. Г.)
В отличие от гражданских сооружений в мостах нет оболочки - стен, перекрытий, скрывающих несущую конструкцию. Поэтому конструктивная система мостов остается открытой и составляет основу архитектурной композиции. Мосты редко подвергаются художественной обработке, их архитектурная выразительность достигается смелостью конструктивных решений, своеобразием пространственной композиции и различными приемами обработки дерева. Интереснейшим инженерно-архитектурным сооружением является мост через р. Кема в Вытегорском районе Вологодской области. Его отличительная особенность - бревенчатая треугольная ферма - значительно обогащает объемную композицию: она устроена «в распор» в более глубокой части реки, что позволяет увеличить длину пролета (рис. 12). Другой пример - мост в с. Умба Мурманской области. Его яркая художественная выразительность достигается бревенчатыми подкосами пролетов и Х-образным обрамлением поручней моста (рис. 13).
Любой деревянный мост, имея свой особый художественный образ, является также частью окружающей среды: ландшафта или жилой застройки. В Ошевенском комплексе деревень, расположенных вдоль рек Чурьега и Халуй, деревянные мосты являются важным элементом планировочной структуры и вместе с уникальными культовыми, жилыми и хозяйственными постройками образуют гармоничное целое.
Своеобразным «заповедником» деревянных мостов можно считать г. Беломорск (бывшее с. Сорока). Старая часть города построена из дерева и не имеет уникальных памятников архитектуры, но сама природа сделала его необычайно живописным. При впадении в Белое море река Выг преодолевает множество порогов и, разливаясь на несколько километров, образует около сорока островов, на которых когда-то расположилось село Сорока. В этих природных условиях мосты стали необходимым элементом внутригородской коммуникации. На относительно небольшой старой территории города их насчитывается около двадцати (рис. 14). К сожалению, несколько мостов утрачено, самый длинный среди них (более 300 м) был заменен на бетонный. Но все существующие мосты, слившись с пространством реки, и застройки вместе с порогами создали неповторимый образ этого города.
Представление о деревянном мостостроении в настоящее время было бы неполным, если не отметить некоторые сохранившиеся типы чисто «инженерных» мостов, среди которых самое широкое применение имеют балочные мосты со свайными опорами различных сочетаний с рамными и подкосными системами. Многопролетный балочный мост на р. Тартас в Новосибирской области (50-е годы XX в.) имеет двух- и четырехрядную систему свайных опор (рис. 15). В поперечном направлении стойки рамы опор имеют диагональные схватки, и вся конструкция опор крепится при помощи стальных болтов и штырей. На опоры уложены прогоны, в свою очередь на них - настил проезжей части. Длина моста 66 м. Перед средними опорами устроены ледорезы длиной 11 м.
Важным компонентом моста со свайными и рамными опорами являются деревянные ледорезы. Чтобы оградить опоры и пролетные строения от сотрясений при ударе льдин, ледорезы не связывают с опорами моста. Узкие опоры защищаются плоскими ледорезами, имеющими один или два ряда свай. При широких опорах применяют шатровые ледорезы, состоящие из нескольких рядов свай. Льдины, подходящие к ледорезу, под влиянием сил инерции и давления воды поднимаются по нему и разламываются под действием собственного веса.
До сих пор еще встречаются деревянные мосты с фермами, широко применявшиеся начиная с середины XIX в. Пролетные строения с фермами Гау-Журавского являются наиболее распространенной конструкцией деревянных мостов. Такой мост построен в 1967 г. на р. Моше в Архангельской области (рис. 16). Пролетными строениями с фермами с ездой по низу перекрыты русловые пролеты моста (расчетный пролет 31,5 м). Крайние пролеты перекрыты пролетными строениями простой балочной системы с двухъярусными прогонами. Длина моста 146 м. Русловые свайные опоры защищены отдельно стоящими шатровыми ледорезами.
Другой разновидностью являются мосты с подкосной системой. В Плесецком районе Архангельской области имеется деревянный путепровод (мост, предназначенный для пропуска одной дороги над другой), построенный в 1939 г. на автодороге Плесецк-Каргополь, который проходит над железной дорогой местного значения, образуя косое пересечение в 42°. Трехпролетный мост имеет рамные опоры на лежневом основании (рис. 17). Две средние опоры завершаются комбинированной подкосной системой, что дало возможность сделать средний пролет. Конструкция путепровода типична для мостовых сооружений XIX - начала XX в. и сейчас практически не встречается. Несмотря на то что мост находится в хорошем состоянии, ему грозит уничтожение.
В настоящее время имеется еще один тип однопролетных мостов - висячие мосты, встречающиеся в Архангельской области. Мост в д. Папинская Коношского района (рис. 18) имеет следующее устройство: по обоим берегам реки поставлены два сруба с проходными воротами в верхнем уровне, по верху и низу проемов сруба натянуты металлические тросы, закрепленные в землю при помощи металлических костылей. По всей длине моста верхние и нижние тросы соединены между собой деревянными брусками (выполняющими роль подвесок), на нижних тросах уложен деревянный настил. По обеим сторонам срубов уложены дощатые сходы. На р. Емце в с. Емца Архангельской области висячий мост гидрометеослужбы построен в 1928 г. (см. 4-ю сторону обложки). Несложная конструкция создает красивый силуэт на фоне реки, придавая легкость всему сооружению. Висячие мосты, широко применявшиеся с середины XIX в., в настоящий момент встречаются редко.
Деревянные инженерные мосты были предшественниками сооружений из стали и бетона и в свое время сыграли определенную историческую роль. Казалось, что с развитием профессионального инженерного мостостроения, с введением различных новых конструктивных систем - подкосных, арочных, висячих и т. д. - они должны были окончательно заменить ряжевые, народные мосты, вытеснить их. Однако этого не произошло.
Народные деревянные мосты, имея многовековую историю, представляют собой примеры устойчивости архитектурной формы, которые точно отработаны многими поколениями строителей, плотников, народных зодчих.
В наш век технического прогресса повсеместная замена деревянных мостов на современные стальные и бетонные ведет к исчезновению в отдельных местах этого типа сооружений. В то же время на Севере СССР и в Сибири, где лес является основным строительным материалом, продолжают строить деревянные мосты, тем более что дерево является дешевым строительным материалом, допускающим быструю заготовку и обработку, позволяет осуществить постройку в наиболее короткие сроки. Деревянные мостовые сооружения, отражая древнюю культуру русского народа, осуществляют связь времен и поколений; они и сегодня имеют практическое значение и являются ценнейшим вкладом в культурное наследие нашей Родины.
8. Ласковский Ф. Ф. Материалы для истории инженерного искусства в России. СПб., 1858. Ч. 1.
9. Новгородская первая летопись старшего и младшего изводов М.; Л., 1950.
10. Пунин А. Л. Повесть о ленинградских мостах. Л., 1971.
11. Забелла С. Каргопольская экспедиция. - В кн.: Архитектурное наследство. М., 1955, № 5.
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.
