Разводные мосты: инженерия, история и современные инновации

---

Общие сведения

Мост над судоходным водным путем должен позволять судам проходить под ним. Когда необходимый клиренс нельзя достичь высоким стационарным мостом — из-за крутых подъездов, визуального воздействия или бюджетных ограничений — разводной мост дает практическое решение. Наиболее распространенным разводным мостом является баскюль — качелевидная конструкция, поднимающая одно или дваkryла. Другие типы включают вертикально-подъемные пролеты, отводные мосты и вращательные мосты, каждый спроектированный для разных условий площадки и трафиковых требований.

Разводные мосты сравнительно редки, так как требуют более сложных операций и обслуживания. Они также временно прерывают как водный, так и наземный трафик. Из 770 мостов, управляемых Департаментом транспорта Нью-Йорка, 25 разводных, покрывающие все четыре основных типа.

История

Ранние примеры датируются 4000 годами в Египте и 2600 годами в Халдейском царстве. Дизайн приобрел известность в Европе в Средние века, и к концу XV века Леонардо да Винчи уже разработал планы для баскюль, вращательных и отводных мостов.

Современная эра началась в середине XIX века с массово производимой сталью, позволяя более прочные, легкие мосты с надежными опорами и мощными моторами.

Большинство американских разводных мостов построены в начале XX века. Сегодня проекты рефурбишмента и замены часто включают более высокие клиренсы — сокращая частоту разводов до одной четверти или трети от оригинального расписания — и гидроактуацию вместо шестеренчатых приводов.

Сырьё

Разводные мосты опираются в основном на бетон и сталь. Например, мост Каско-Бей в Портленде, штат Мэн, использовал 6804 метрические тонны конструкционной стали и 13 608 метрических тонн бетона. Мост имеет 360-футовый (10-морских миль) высокий проход и открылся в 1997 г.

Проектирование

Каждый разводной мост — уникальная структура, адаптированная к своей площадке и трафиковому профилю. Наиболее распространенная конфигурация — баскюль, который может быть одно-крыльчатым, двухкрыльчатым или четырехкрыльчатым (по два крыла на направление). Контрвеса компенсируют вес крыльев, драматически снижая энергию, необходимую для операции.

Типичные схемы контрвесов включают массивный бетонный ящик с регулирующими металлическими штоками, позволяющими тонкую настройку баланса. Например, 450-метрично-тонные крылья моста Каско-Бей уравновешены 720-метрично-тонным контрвесом.

Ключевые структурные компоненты включают труннион — часто стальной вал диаметром 3 м — и подъемный механизм, обычно зубчато-шестеренчатый набор, приводимый электрическими моторами.

Процесс строительства

Пока каждый проект уникален, следующие шаги описывают строительство типичного баскюль-моста.

Опоры (пиеры)

• Для водных опор возводят коффердам вокруг площадки. Стальные панели формируют водонепроницаемый ящик, и клешневой экскаватор удаляет грунт. Свайные столбы — стальные или железобетонные — вбивают или заливают глубоко в речное дно. Основание коффердама запечатывают бетоном, и воду откачивают для создания сухого рабочего пространства.
• Строят бетонную опалубку и укладывают арматурную бетонную клетку внутрь. После заливки и набора прочности опалубку снимают. У водной кромки могут наносить эрозионно-стойкий слой, например гранит, перед демонтажем коффердама.
• Системы фендеров защищают опоры от ударов судов. На Каско-Бей большие бетонные цилиндры держат стальные фендеры, облицованные антискользящим пластиком и резиновыми бамперами для амортизации ударов.

Крылья баскюля

• Труннионы монтируют на опорах пиеров.
• Контрвес позиционируют внутри пиера.
• Шестеренчатые приводы или гидролифты устанавливают.
• Боковые прогонные балки формируют пяточный участок; труннионный подшипник садится в каждой балке, и шестерни или гидравлические лопасти соединяются с подъемным механизмом.
• Балки поднимают на место и соединяют поперечной балкой, фиксируя контрвес к пяточному участку.
• Продольные балки добавляют между боковыми балками, со стальными связями для дополнительной поддержки. По мере добавления каждого компонента контрвес корректируют для поддержания баланса.
• Кончиковая секция соединяет боковые балки на дальнем конце крыла. Замки пролета фиксируют противоположные крылья при закрытом мосте, предотвращая подпрыгивание и блокируя их в открытом положении для ветровой устойчивости.

Финиш

• Стальная решетчатая настила укладывают над крылом; тонкий бетонный слой может добавляться для гладкости.
• Финальная балансировка достигается вставкой тяжелых штоков — стали, железа или свинца — в отсеки контрвеса. Правильный баланс дает небольшое преимущество веса крылу, позволяя гравитации мягко закрывать мост.

Текущие корректировки

Настройка контрвеса необходима на протяжении жизни моста. Краткосрочные корректировки адресуют сезонные ледовые или снежные нагрузки, а долгосрочные — компенсируют изменения вроде переасфальтирования или покраски. Мост Хай-стрит в Аламеда Каунти, Калифорния, сбросил 11 000 кг краски во время рефурбишмента 1996 г., потребовав перекалибровку контрвеса до и после перепокраски.

В 1992 г. поломка на мосту Мичиган-авеню в Чикаго вызвала катастрофическую неудачу: частично открытое крыло, дезбалансированное удалением покрытия, неожиданно вскочило, швырнув обломки на Уокер-драйв и ранив шесть человек. Инцидент подчеркнул критическую важность точного обслуживания контрвеса и надежных замков безопасности.

Будущее

Инновации в разводных мостах делятся на две категории. Уточнения традиционных дизайнов минимизируют потребность в больших погруженных котлованах для контрвесов. Например, мост 17-й улицы Коузвей в Форт-Лодердейле, Флорида, использует компактные контрвеса, качающиеся внутри V-образных пиеров. Мост Саут-Эйт-стрит в Шебойгане, Висконсин, работает без контрвесов, используя мощную гидросистему вместо этого.

Новые концепции также появляются. Балтийский тысячелетний мост в Гейтсхеде, Англия — ожидаемый к открытию в 2001 г. — имеет две параболические арки, связанные тросами. Когда закрыт, одна арка горизонтальна, другая вертикальна; при открытии обе вращаются к углу 45°, поднимаясь на 50 м над водой. Легкая стально-алюминиевая конструкция поддерживает пешеходный и велосипедный трафик через 125-метровый пролет.