Совершенствование конструкций и способов их возведения и содержания

Совершенствование искусственных, как и других сооружений, состоит в повышении их качества для наиболее полного соответствия основному назначению и местным условиям при всемерном сокращении стоимости и трудоемкости возведения и эксплуатации.

Повышение качества и сокращение материальных и трудовых затрат достигается применением целесообразных материалов, улучшением самой конструкции, способов ее осуществления и использования.

Начиная с постройки первых отечественных железных дорог, искусственные сооружения возводят с применением дерева, камня, металла. Эти материалы используются в мостостроении и теперь. Однако неузнаваемо изменились области и пределы применения их; появились новые прогрессивные материалы — бетон, а затем и железобетон.

Используемыми материалами в известной мере определяются системы и формы конструкций. В свою очередь конструирование выполняют с учетом реальных возможностей изготовления и монтажа. Принимают во внимание и опыт эксплуатации ранее осуществленных конструкций, перспективы развития транспорта и современные направления технического прогресса.

В длительный период более чем вековой истории отечественных железных дорог мостовое хозяйство пополнялось все новыми и новыми конструкциями.

Постоянно улучшались конструктивные формы, способы возведения, а также содержание сооружений в эксплуатации. Уточнялись расчеты, эффективнее использовались материалы и сами сооружения.

Мостостроение охватывает строительство не только мостов, но и других искусственных сооружений. Оно составляет самостоятельную, притом обширную область исследования, проектирования, изготовления и монтажа мостовых конструкций. Мостостроение широко использует достижения инженерностроительного искусства, но сверх того отличается разработкой и применением специфических конструкций, оборудования и способов работ, обусловленных своеобразием назначения искусственных сооружений и условий их возведения.

При всем типичном для развития мостостроительной практики прогресс мостостроения в то же время является результатом общего научно-технического прогресса, отражением уровня развития производительных сил.

В данной главе приведены лишь некоторые краткие сведения, характеризующие совершенствование конструкций и способов их возведения применительно к. использованию различных строительных материалов, а также достижения в содер-жании сооружений.

От деревянных, каменных и железных конструкций —

К стальным и железобетонным

Дерево и камень, являющиеся для многих районов страны местными природными материалами, широко применялись непосредственно в мостах, трубах и других искусственных сооружениях на протяжении длительного периода строительства и эксплуатации дорог.

Со временем по мере развития транспорта деревянные сооружения все более вытеснялись капитальными, а каменные уступали место другим видам капитальных сооружений — металлическим, бетонным и железобетонным. Причины к тому и другому различные.

Лесоматериалы легки в заготовке и обработке. Простота конструкций и изготовления позволяют выполнять деревянные мосты и трубы в короткие сроки, причем несложными средствами и при наименьшей стоимости. Благодаря этому дерево как строительный материал широко использовалось как в мирное время при строительстве, так и в период войны при массовом восстановлении разрушенных сооружений.

Но деревянные конструкции недолговечны. В атмосферных условиях древесина гниет, растрескивается и изменяется в размерах вследствие усушки. Этим осложняется содержание мостов. Древесина опасна и в пожарном отношении. Срок службы деревянных мостов (5—10 лет) может быть несколько продлен защитой древесины от гниения. Но и в этом случае деревянные мосты нельзя отнести к капитальным.

В качестве временных сооружений, а главным образом как вспомогательные для постройки капитальных сооружений деревянные конструкции не утратили своего значения и поныне, особенно в виде различных типов опор.

Важное преимущество каменных сооружений перед деревянными — их долговечность, наибольшая по сравнению со всеми другими видами капитальных сооружений. Но в то же время каменные сооружения являются и наиболее трудоемкими в изготовлении, а также не позволяют перекрывать большие пролеты.

Камень, как известно, имеет высокую прочность на сжатие, но зато плохо сопротивляется растяжению. Этим обусловлена сводчатая конструкция перекрытия пролета между опорами (рис. 38). При практически встречающейся ограниченной высоте мостов и осуществимой не слишком пологой кривизне сводов без опасности появления в них растяжения, а также чрезмерно большого сжатия пролеты каменных мостов под железную дорогу обычно не превосходят 60 м.

Обработка камней даже с применением механизированной резки не только трудоемка, но и непрактична ввиду индивидуальных (в каждом случае) размеров и форм. Соединение камней на растворе при возведении сводов выполнимо лишь на кружалах и подмостях, т. е. наиболее трудоемким способом по сравнению с современными прогрессивными способами монтажа без подмостей.

Применение в дальнейшем бетона избавило от необходимости трудоемкой обработки камней и их сочленения. Бетонные своды можно было формовать в монолитном виде в опалубке или при желании собирать также на растворе из заранее сформованных блоков.

Но в остальном все недостатки, характерные каменным сводам, были присущи и бетонным. По прочности даже хороший бетон не лучше камня. Поэтому в мостах бетон нашел применение в основном для опор, как и для других массивных конструкций искусственных сооружений, в частности, подпорных стен.

Аналогично бетонным мостам бетонные сводчатые трубы, в том числе сборные из бетонных блоков, хотя и применялись, но тоже не получили распространения.

Появление бетона в большей мере было прогрессивным в связи с использованием его для железобетона. Железобетон, т. е. бетон, армированный сталью, сохраняя достаточно высокую прочность по сжатию, присущую камню и бетону, способен благодаря стальной арматуре сопротивляться большому растяжению. Отличаясь, как и бетон, простотой формования и хорошо работая, подобно стали на сжатие и растяжение, железобетонные конструкции допускают использование их в самых разнообразных искусственных сооружениях различных систем и пролетав и с возведением их современными способами.

За короткий в основном послевоенный период широкого внедрения железобетона в новом строительстве железобетонные конструкции полностью вытеснили постройку каменных и бетонных труб, стали основными в пролетных строениях железнодорожных мостов при наиболее распространенных пролетах до 23 м включительно. Железобетонные пролетные строения для тех же мостов изготавливались при пролетах 27 и 33 м, а в качестве опытных были осуществлены и при большей величине пролетов в сборных пролетных строениях со сквозными фермами.

Разнообразное применение железобетон находит при возведении опор и других сооружений.

Металлические конструкции в мостах начали применяться уже при постройке первой (ныне Октябрьской) железной дороги. Однако первые металлические мосты изготавливали из так называемого сварочного железа (а сначала даже из чугуна). Но уже в 90-е годы прошлого столетия строили мосты исключительно из литой стали, значительно превосходившей по качеству сварочное железо. В последующие годы качество стали неизменно повышалось, причем появились новые виды улучшенных сталей, в частности, специально для мостостроения.

Область современного применения стальных конструкций — преимущественно пролетные строения 33—44 м и более, а также облегченные, в том числе инвентарные различные конструкции. При этом и здесь использование железобетона привело к созданию нового типа так называемых сталежелезобетонных пролетных строений. В них проезжая часть — железобетонное балластное корыто или плита одновременно входит в состав рабочего сечения основной стальной конструкции, выполняемой обычно в виде балок со сплошной стенкой (см. рис. 29, в и стр. 172).

Пролетные строения такого типа пролетом до 73 м, осуществленные в послевоенные годы, практичнее в эксплуатации и экономнее по расходу металла в сравнении с цельностальными конструкциями.

В настоящее время намечается в достаточно широком объеме использование стали и для водопропускных труб на строящейся Байкало-Амурской магистрали. Положительный опыт постройки прежних лет и длительной эксплуатации подобных труб не возобновлялся до последнего времени из-за отсутствия стального проката волнистого профиля. Обязательным условием сохранения цилиндричности гибких труб является хорошее уплотнение грунта при отсыпке насыпи по сторонам трубы.