Райнер Кёте - Мосты

Как бы велико ни было восхищение гигантскими стальными фермами арочных мостов и их создателями, сегодня эти конструкции уже устарели и выглядят памятниками прошлого. При строительстве современных мостов и эстакад предпочтение отдается такому строительному материалу, как бетон, хотя эпоха стали в мостостроении отнюдь не миновала.

Современные мосты создаются из комбинации материалов, соединяющей лучшие качества камня и стали, — из железобетона. Ведь сколь идеальной ни кажется современная вязкая сталь, у нее все же есть два существенных недостатка: она по-прежнему дорога и требует каждые несколько лет нового антикоррозийного покрытия, что тоже обходится недешево.

«Искусственный камень» придумал в 1824 г. английский предприниматель и строитель Джозеф Эспдин. Новое вяжущее средство он назвал «портландским цементом». Цемент смешивали с водой и щебенкой и заливали в деревянную опалубку, где он затвердевал. Этот бетон очень прочен при сжатии. Он послужил, к примеру, материалом для 50-метрового арочного моста через Дунай возле Мундеркингена и железнодорожного моста через Иллер возле Кемптена в земле Баден-Вюртемберг.

Но лишь изобретательному садовнику, французу Жозефу Монье, в 1867 г. пришла идея сделать бетонные конструкции прочнее, закладывая в них железные стержни.

Камень и металл как бы поделили между собой работу: силы сжатия взял на себя бетон, а растягивающие усилия — железо или сталь.

Монье делал вначале лишь вазоны для цветов, которые благодаря его методу получались легче и прочнее. С тех пор закладываемая в раствор цемента и песка железная арматура получила название «железо Монье» (хотя сегодня арматуру изготовляют из стали). Но с 1873 г. он стал добиваться более широкого внедрения своего изобретения, и после нескольких лет скептического отношения к новшеству мостостроители признали этот материал и стали строить арочные и небольшие балочные мосты из железобетона.

Недостатки у железобетонных мостов все-таки оставались: при растягивающей нагрузке бетон не поспевал за сталью, и потому в балках появлялись трещины, пропускавшие влагу, и арматуре угрожала ржавчина.

Кроме того, строительство большого моста требовало очень крупных дополнительных затрат. Как и при возведении моста из естественного камня, плотникам приходилось сколачивать прочные дорогостоящие деревянные кружала. На них опирали деревянную опалубку, по форме похожую на ванну, затем внутрь ее укладывали «железо Монье». Наконец, формы заполняли бетоном, ждали, пока он затвердеет, и лишь тогда разбирали опалубку и кружала.

Дорогостоящие кружала, которые использовались только во время строительных работ, с одной стороны, давали возможность возвести нужные конструкции, с другой стороны — добавляли трудности в работу мостостроителей. Только в конце XIX в. Жозеф Мелан сконструировал стальные кружала, которые при бетонировании служили арматурой. Однако мечта мостостроителей о том, чтобы совершенно избавиться от кружал, осуществилась лишь после того, как француз Эжен Фрейсине изобрел предварительно напряженный железобетон.

На нижней стороне бетонной балки при нагрузке образуются трещины. Стальная арматура принимает это растягивающее усилие на себя, особенно в том случае, если она предварительно напряжена

Идея в своей основе проста. Если бетонную мостовую балку нагрузить, то сначала она лишь немного прогнется, но вскоре на ее нижней стороне возникнут такие большие растягивающие напряжения, что балка даст трещины и сломается. Если же балка сделана из железобетона, то на этой стадии вмонтированная в нее стальная арматура принимает растягивающие усилия на себя. Однако образование трещин можно предотвратить и другим способом: бетонную балку в продольном направлении стягивают так сильно, что силы сжатия превышают растягивающие усилия, возникающие при нагрузке. В этом случае в опалубку нижней части балки, где растяжение особенно велико, закладывается несколько труб, а в них — тросы из высокопрочной стальной проволоки, которые до затвердения балки еще свободны. Только после затвердевания бетона эти тросы с помощью гидравлических прессов натягивают и концы их закрепляют (см. рис. вверху). Так в бетоне возникает так называемое внутреннее напряжение сжатия. После этой операции трубы, куда введены тросы, тоже заполняют цементным раствором, который прочно соединяет тросы с бетоном и одновременно защищает их от коррозии. Теперь балку можно нагружать, и она не даст трещин.