Лекции-мосты_Лекция 1

1. Проектирование мостов – «Металлические мосты»

«Мы должны совершить серьезный, я бы даже сказал — опережающий
рывок. Чтобы из потребителей научно-технологических новаций
превратиться в их создателей», Д.А. Медведев
«Будущее наступает уже сейчас. Важно . . . заглянуть за горизонт».
В. В. Путин
Проектирование мостов –
«Металлические мосты»
Лектор
доц. Донец
Александр Николаевич

2.

ВЫПИСКА ИЗ УЧЕБНОГО ПЛАНА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Выписка из рабочей программы дисциплины
Факультет МТ
Специальность «Строительство ж. д. , мостов и транспортных тоннелей».
Курс 4, группа СМТ-412
Всего часов в семестре 180_.
Аудиторные занятия всего 64, в том числе:
лекции 32, практические занятия 32.
Самостоятельная работа,
в том числе на выполнение
КП - 46 час.
Итоговый контроль экзамен.
Начало занятий – 10.02.25 г.
Начало экз. сессии – 6.06.25 г.
.
!
Слайд 2

3. Литература

1. Богданов Г.И., Владимирский С.Р., Козьмин Ю.Г., Кондратов В.В.
Проектирование мостов и труб. Металлические мосты: Учебник
для вузов ж.-д. транспорта / под редакцией Ю.Г. Козьмина.- М.:
Маршрут, 2005.- 320с.
2. Свод правил СП 35.13330.2011. Мосты и трубы.
Актуализированная редакция СНиП 02.05.03 – 84* (С
изменениями №1-4),- 418с.
3. Железнодорожные мосты. Проектирование металлических
пролетных строений со сквозными главными фермами : учеб.
пособие / Н. М. Быкова, А. Н. Донец, Д. А. Зайнагабдинов ;
Федер. агентство ж.-д. трансп., Иркут. гос. ун-т путей сообщ. –
Иркутск : ИрГУПС, 2018. – 131 с.
4. Технические указания по устройству и конструкции мостового
полотна на железнодорожных мостах ОАО «РЖД»,
утверждены Распоряжением ОАО РЖД №2195р от 12.10.2011г.
Слайд 4
!

4. Литература

5. Проектирование металлических мостов: составление и сравнение
вариантов, расчет проезжей части: учеб.-метод. пособие по
курсовому проектированию / А.Н. Донец, Л.Ю. Соловьев, Н.А.
Донец, Тихомиров С.А. - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2016. 108с.
.
6. Проектирование металлических мостов: расчет главных ферм:
учеб.-метод. пособие по курсовому проектированию / А.Н. Донец,
Л.Ю. Соловьев, Н.А. Донец - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2017. 77
с.
7. Стандарт организации. Работа выпускная квалификационная.
Курсовой проект. Требования к оформлению. СТО СГУПС 1.01С.02
- 2020
8. Оформление курсовых и дипломных проектов мостов: учеб.
метод. пособие / сост. : А.Н. Донец , А.В. Петухова , Н.В. Гредунов ,
Н.В. Молокова; Сиб.гос.ун-т путей сообщения.-Новосибирск : Издво СГУПС, 2024. – 88 с.
Слайд 5

5. Литература

Общие сведения о металлических
мостах
1. Общая характеристика металлических
мостов
2. Область применения металлических мостов
3. Задачи в области металлических мостов
4. Развитие металлических мостов
Слайд 8

6. Литература

Общие сведения о металлических
мостах
1 . Общая характеристика металлических мостов
Мост – ИССО, обеспечивающее пропуск транспортной магистрали над препятствием.
Мосты классифицируются:
– По назначению (ж.д., а.д., городские, пешеходные, мосты-метро,
совмещенные, специальные);
– По характеру преодолеваемого препятствия (собственно мост, путепровод,
виадук, эстакада);
– По статической схеме (балочные, сквозные (решетчатые) главные фермы,
арочные, рамные, висячие, вантовые, комбинированные, наплавные,
разводные);
– По уровню езды (по низу, по верху, по середине, комбинированные 2-х, 3-х
ярусные);
– По размерам (малые L≤ 25 м, средние 25м < L ≤ 50м, большие L < 500м,
внеклассные L ≥ 500м;
– По срокам службы (краткосрочные 5 - 10 лет, временные до 25 лет,
капитальные более 25 лет);
– По виду материала, применяемого для пролетных строений (деревянные,
каменные, бетонные, железобетонные, металлические, комбинированные гибридные).
Слайд 9

7. Литература

Общие сведения о металлических
мостах
Металлические мосты - это такие конструкции, которые имеют металлические
пролетные строения. Опоры же могут быть из бетона, железобетона и других
материалов.
Металлические мосты, требующие для своего сооружения наиболее трудно
изготовляемого материала — железа, появились в мостовом деле после каменных и
деревянных мостов. От этих мостов они и переняли свои первоначальные типы.
Из трех основных классов мостов балочных, арочных и висячих первыми появились
распорные системы - арочные и висячие.
Слайд 10

8. Общие сведения о металлических мостах

Слайд 11

9.

Общие сведения о металлических
мостах
С начала металлического мостостроения (XVII век) использовали, в основном,
материалы на основе железа: чугун, сварочное железо, литое железо, сталь. И только с
40…50-х годов XX в. в опытном порядке для изготовления пролетных строений
стали применять алюминиевые сплавы.
В настоящее время на сети железных дорог России металлические мосты составляют
более 50% от общей протяженности мостов (около 30% пролетных строений от их
общего количества). На а.д. эта доля несколько меньше.
Однако сегодня резко обозначилась тенденция к широкому внедрению
металлических мостов, в том числе и в области малых и средних пролетов
(особенно в городской черте).
Сталь – весьма совершенный строительный материал, обладающий высокой
прочностью, одинаково сопротивляется растяжению и сжатию, однородностью
структуры, пластичностью (хорошо обрабатывается), ударной вязкостью.
Отмеченные свойства стали обеспечивают разнообразие статических схем (балки,
фермы, рамы, арки, висячие, вантовые, комбинированные, наплавные, разводные) и
наибольшие, по сравнению с мостами из других материалов, пролеты.
Слайд 12
!

10.

Общие сведения о металлических
мостах
Самый длинный мост в мире – висячий мост Акаси соединил остров Хюнсю с
островом Авадзи. Длина его центрального пролета 1991 м. Полная длина 3910 м.
Высота пилонов над уровнем моря составляет 297,2 м.Толщина кабеля более 1м
и состоит из 240 металлических стрендов. Суммарной длины кабелей
достаточно, чтобы 7,5 раз опоясать земной шар. Фундаменты опор утоплены в
морское дно более чем на 65 м. Под мостом, возвышающимся над водой на 65 м,
ежедневно проходит 1,5 тысячи океанских судов. Мост является частью 89 км
скоростной дороги от города Кобе (о. Хюнсю) до о. Сикоку. Мост предназначен под 6
- полосное скоростное движение автотранспорта и рассчитан на восприятие
шквальных ветровых нагрузок (в среднем 80 м/с в течение 10 мин) и 8,5-
балльное (по шкале Рихтера) сейсмическое воздействие.
Слайд 13

11.

Общие сведения о металлических
мостах
Висячий мост через Гибралтар.
После строительства моста Акаси — Кайко японцы приступили к проектированию висячего
моста с углепластиковыми кабелями через пролив Гибралтар, имеющий глубину до 250...350 м,
в двух вариантах: с тремя пролетами по 3000 м и двумя - по 5000 м. Основная проблема –
обеспечение аэродинамической устойчивости конструкции.
Висячий мост через Мессинский пролив.
Давненько еще премьер-министр Италии Сильвио Берлускони объявил о возобновлении
проекта строительства самого длинного висячего моста в мире, который раскинется между
островом Сицилия и материком над проливом Мессина.
Общая стоимость возведения моста оценивалась на то время в €6 миллиардов.
Протяженность главного пролета моста около 3,2 тыс. метров.
Ширина сооружения более 60 метров.
Шестиполосный мост будет покоиться на двух опорах, высота каждой из которых будет
сопоставима с высотой Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке.
Ежедневная пропускная способность моста составит 200 поездов.
Строительные работы должны были начаться в 2010 г. и завершиться в 2016.
Данный проект входил в комплекс мер по борьбе Италии с экономическим спадом в стране.
Слайд 14
!

12.

Общие сведения о металлических
мостах
Ведется проектирование межконтинентальной магистрали, соединяющей Южную и Северную
Америку, Азию и Африку (Ю. Америка – С. Америка – Аляска – Чукотка – Россия – Суэцкий канал –
ЮАР (Кейптаун). Возможно строительство моста или тоннеля через Беренгов пролив.
Всерьез рассматривается проект висячего
моста через Красное море, который
соединит Азию и Африку.
Разработкой плана занималась компания
под руководством Тарека бен Ладена,
сводного брата Усамы бен Ладена.
Стоимость проекта около $200 млрд.
По замыслу сначала предстоит возвести
мост от юго-западной оконечности Йемена
до острова Перим, а затем продолжить его
до Джибути над Баб-эль-Мандебским
проливом (название переводится как "Врата
слез"). Общая длина моста около 28,5 км.
Предполагалось, что по нему пройдут шесть
полос для автомобильного движения, железная
дорога, а также газовый трубопровод.
Слайд 15

13.

Общие сведения о металлических
мостах
Мосты
Новосибирска
Слайд 16

14.

Общие сведения о металлических
мостах
Достоинства металлических мостов
1. Меньший вес конструкции по сравнению с железобетоном;
2. Высокая прочность материала, возможность перекрывать большие пролеты;
3. Высокая индустриальность (легко расчленяется на простые элементы, которые
изготавливаются на заводах мостовых металлических конструкций: г. Улан-Удэ, Курган,
Воронеж);
4. Удобство монтажа (меньшая зависимость от времени года);
5. Долговечность
6. Удобство реконструкции и усиления;
7. Простота восстановления в случае повреждения.
Недостатки металлических мостов:
1) Дороговизна основного конструкционного материала;
2) Большие эксплутационные расходы, чем в ж.б. мостах (коррозия металла, необходимость
окраски – не менее 1-ого раза в 5 лет);
3) Чувствительность к росту подвижных нагрузок, необходимость усиления и реконструкции.
Слайд 17

15.

Общие сведения о металлических
мостах
2. Область применения металлических мостов
1. lp = 18…34м – балочные конструкции, применяемые, в основном в труднодоступных
районах;
2. lp = 34…66 м – балочные сталежелезобетонные с ездой поверху, пролетные
строения со сквозными главными фермами с ездой поверху и понизу;
3. lp = 66…150 м – пролетные строения со сквозными главными фермами с ездой
понизу на поперечинах или по ж.б. плите;
4. lp = 150…500 м – неразрезные фермы, арочные и вантовые системы;
5. lp > 500 м – висячие металлические системы.
Слайд 18

16.

Общие сведения о металлических
мостах
3. Задачи в области металлических мостов
- Создание атмосферостойких сталей;
- Создание высокопрочных сталей с содержанием фосфора и серы до 0,015%;
- Внедрение монтажной сварки (комбинированные болтосварные стыки);
- Разработка новых конструкций, позволяющих эффективно использовать
высокопрочные стали;
- Совершенствование норм проектирования мостов;
- Совершенствование методов расчета конструкций (пространственные расчеты,
модели материалов с учетом их реальных свойств и характера работы)
Слайд 19

17.

Общие сведения о металлических
мостах
4. Развитие металлических мостов
Металлические мосты появились после каменных и
деревянных мостов. От них металлические мосты
переняли свои первоначальные типы. Всего история
металлических мостов насчитывают немногим более
200 лет, но расцвет их начался с конца XIX века.
Арочные мосты из металла появились в конце
XVIII века в форме чугунных арок. С началом
индустриальной революции в Англии интенсивно
развивалось строительство шоссейных дорог и
каналов. В 1776…1779 г. был построен первый в
мире чугунный арочный мост через р. Северн в
Колбрукдейле.
В 1806 г. в С.-Петербурге построен первый в России чугунный арочный мост на Мойке отверстием
21,3 м из больших пустотелых ящиков – клиньев, соединенных болтами. Автор - В.И. Гесте.
В 1799 году И.П. Кулибин выдвинул предложение о постройке железных мостов с решетчатыми
арками.
В 1818 г. им же был разработан проект моста ч/р Неву длиной 139 саженей (277 м) с тремя
пролетами, перекрытыми железными арками. Эта конструкция была значительно более
совершенной, чем примененная в Англии.
Слайд 20

18.

Общие сведения о металлических
мостах
Мост ч/р Годж (западная
Вирджиния, США) пролет 518,3 м
Мост через р. Иртыш в г. Ханты-Мансийске
Русловая часть моста 94,5 + 136,5 + 231,0 + 136,5 + 94,5 метра.
Сиднейский мост
( Австралия) пролет 502,9 м
Слайд 21

19.

Общие сведения о металлических
мостах
Висячие мосты из металла
Подвесные мосты были известны в Китае еще с 206 года до нашей эры, в Европе появились только
середине 18 века.
Первый такой мост – Винч Бридж – был построен в 1741 году на реке Тиз в Англии. Затем
подвесные конструкции перешагнули океан и появились в Америке в форме цепных мостов (инж.
Финлей, 1796г.).
Их конструкция была крайне примитивна и состояла из деревянного помоста, подвешенного к
железным цепям из сваренных звеньев, перекинутых через деревянные или чугунные пилоны и
закрепленных в устоях.
Несколько позже, в Англии сварная цепь была заменена на болтовую (1814г.). Это позволило достичь
пролета 176 м (Менийский мост (иногда называют Менаи Бридж) 1826 г., проект Томаса Телфорда).
Отметим, что ширина моста была всего 7 м. Он был построен без применения жестких
стропильных ферм (выполняли роль поперечных связей) и оказался неустойчив к воздействию
ветра, а потому несколько раз перестраивался. Однако через 100 лет в 1926 году он был испытан
комиссией и признан годным к дальнейшей эксплуатации.
В Европу висячие мосты были перенесены проф. Третье, где в России в Петербурге были
построены первые висячие мосты.
1823 год – первый в России и Европе цепной мост пролетом 15,2 м в Екатерингофском парке по проекту
П.П. Базена.
1824 год – Пантелеймоновский мост l = 43 м - заменен в 1908 году каменным (инж. Г.М. Треттер).
1826 год – Египетский мост – обрушился в 1905 году при проходе эскадрона конногвардейского полка.
Слайд 22

20.

Общие сведения о металлических
мостах
Дальнейшее развитие цепных мостов
заключалось в улучшении конструкции цепи.
В результате на мостах были достигнуты
весьма значительные пролеты:
через Дунай, Будапешт l 200 м –
1839…1845 год.
через Днепр, Киев (4 130 2 65) м –
1847…1853 год.
Затем появилась балка жесткости и
кабели.
Балка жесткости - (инж. Кларк и Винголь
( 1850г.)
Кабель – инж. Сегуин и Викат, Джон
Реблинг ( 1845г.)
Эти изобретения позволили достичь
рекордных для того времени пролетов.
Например мост ч/р Ист Ривэ, Нью-Йорк,
1883 год, l 487 м. (Бруклинский мост).
Слайд 23

21.

Общие сведения о металлических
мостах
Висячий мост через пролив Голден Гейт
(Золотые Ворота) у входа в бухту СанФранциско, построен в 1933-1937 гг. по
проекту инж. И. Штраусса и др., арх. И.
Морроу; схема моста 343+1280+343,
высота пилонов 227 м.
Самый длинный мост в мире – подвесной
мост Акаси соединил остров Хюнсю с
островом Авадзи. Длина его центрального
пролета 1991 м.
Слайд 24

22.

Общие сведения о металлических
мостах
Виадук Мийо (le Viaduc de Millau) —
вантовый автодорожный мост,
проходящий через долину реки Тарн
вблизи города Мийо (Франция). Авторами
проекта моста являются французский
инженер Мишель Вирложо и английский
архитектор Норман Фостер.
Это самый высокий транспортный мост в мире, одна из его опор имеет
высоту 341 метр — немного выше, чем Эйфелева башня, и всего на 40
метров ниже, чем Empire State Building. Мост был торжественно открыт 14
декабря 2004 года и открыт для движения 16 декабря 2004 года.
Слайд 25

23.

Общие сведения о металлических
мостах
Балочные металлические мосты
появились на арену мостостроения последними. Основная причина – развитие ж. д. транспорта, а,
следовательно, появление тяжелых нагрузок. Это потребовало более жестких пролетных строений,
возможности возведения относительно небольших опор на любом грунте.
Пионером железнодорожного строительства была Англия, здесь впервые появились балочные
фермы (комбинация арки и цепи) на первой железной дороге Стэнтон – Дарлингтон в 1825 году.
Первые английские конструкции были чугунными, балки имели коробчатое или двутавровое
сечение (идеи Навье). В 1854 году через Сальташ у Портсмута Брюннель построил мост с
полетными строениями c главными фермами l = 130 м из чугуна.
Роберт Стефенсон при строительстве
Менийского моста развил оголовок
верхнего пояса на всю ширину моста,
что позволило перекрыть пролет 140
м (1840…1855 г.). Позже этот мост
получил название Британия.
1857 г. Лужский 2-х путный мост
(фермы со сквозной решеткой) по
схеме 2 55,47 м.
1859 г. 2-х путный (раздельные п.с. со
сплошной стенкой) мост ч/р Неман,
вблизи Ковно по схеме 4 34,46 м.
Слайд 26

24.

Общие сведения о металлических
мостах
Во второй половине XIX в. на смену многорешетчатой решетки ферм пришла
многораскосая система с клепанными узлами (мост через р. Лек в Голландии l = 154м).
Основное достоинство – простота прикрепления поперечной балки при езде понизу.
Далее благодаря работам профессора Белелюбского, который взяв за основу
голландские мосты, предложившего ряд усовершенствований, на первые места в
мировом мостостроении вышла Россия, где при строительстве Николаевской
железной дороги были сооружены крупнейшие, для того времени, мосты.
Позже были сооружены мосты Сибирской железной дороги, мосты через Оку у
Алексина, Волгу у Сызрани, Белую у Уфы.
В 1889 году через Миссисипи у г. Сент – Луиса был сооружен мост с пролетным
строением со шпренгельной решеткой с пролетом в 158 м.
Примерно в это же время появились консольные фермы (инж. Гербер и
Семиколенов). Основные достоинства: удобства судоходства, удобства сборки,
экономия металла. В большей степени мосты с консольными фермами были
реализованы в Америке.
1883г. – через Ниагару l = 141м.
1889г. – через Колорадо в Аризоне l = 201м.
Слайд 27

25.

Общие сведения о металлических
мостах
В России с 1888 г. на железных дорогах вводятся консольно-балочные системы. Первым таким
сооружением был мост ч/р Сулу на Харьково - Николаевской ж.д. линии с наибольшим пролетом в
67 м и консолями по 18,8 м.
Особо отметим мосты ч/р Обь, Бузан и Днепр у села Кичкас.
Обский мост: наибольший пролет 118 м; вылет консоли 14,9 м.
Отверстие перекрыто тремя двухконсольными фермами по 148,04 м и четырьмя подвесными
фермами.
Мост ч/р Днепр у села Кичкас: трехпролетный совмещенный консольно-балочный мост.
Мост ч/р Бузан: двухконсольная схема с криволинейным очертанием верхнего пояса.
Слайд 28

26.

Общие сведения о металлических
мостах
Огромное моральное влияние оказал на распространение консольных мостов Фортский мост (Ферт оф
Форт Рэйвел Бридж), спроектированный Джоном Фауэлом и Бенджамином Бейкером и построенный в
1889 году Уильямом Эрролом в Шотландии.
Пролет – 521м. Важная особенность - применение трубчатых сечений для всех сжатых элементов.
Мост строился 7 лет, на его возведение ушло 55000 тонн стали, 18122 м3 гранита и 21000 тонн цемента.
Слайд 29

27.

Общие сведения о металлических
мостах
Замечательные русские ученые - мостовики
Кербедз
Станислав
Валериалович
(1810-1899гг)
Журавский
Дмитрий Иванович
(1821-1891гг)
Белелюбский
Николай
Аполлонович
(1845-1922гг)
Проскуряков Лавр
Дмитриевич
(1858-1926гг)
Патон Евгений
Оскарович
(1870-1953гг.)
Слайд 30

28.

Общие сведения о металлических
мостах
Замечательные русские ученые - мостовики
Передерий
Григорий
Петрович
(1871-1953гг.)
Стрелецкий Николай
Станиславович
(1885-1967гг)
Беляев Николай
Михайлович
(1890-1944гг)
Евграфов Георгий
Константинович
(1895-1967гг.)
«Нужно любить то, что делаешь, и тогда труд становится творчеством».
А.М. Горький
Слайд 31

29.

Благодарю за внимание
Слайд 32