Ярмарка идей: Над темной водой

Первые мосты, сделанные человеком, представляли собой или бревно, перекинутое через ручей, или выложенные по его дну плоские камни, или скрученные стебли растений, использовавшиеся для подвесных мостов. Но эта отрасль человеческой деятельности в силу понятной необходимости прогрессировала достаточно стремительно. Документально подтверждено, что уже в 51 году до нашей эры, перед тем как начать войну, известную нам как Галльская, Юлий Цезарь изучал конструкции узких деревянных мостов, построенных галлами через Луару и Сену. Причем пролеты этих мостов, используемых пешеходами и домашними животными, составляли ни много ни мало 200 метров.

В строительстве мостов значительно преуспели неугомонные римляне. Мало того, что строили они их во множестве, им мы обязаны четырьмя основополагающими достижениями в деле мостостроения: открытием и широким применением природного цемента, развитием водонепроницаемых креплений, всесторонним внедрением полуциркульной арки и концепцией общественного блага. Если проследить во времени типы мостов, возводившихся во многих странах значительно позже, становится очевидным, что основные принципы римских мостостроителей применялись практически без изменений вплоть до XIX века. Наиболее известными из сохранившихся римских мостов являются Пон дю Гар в Южной Франции (14 год нашей эры), Алькантрский мост на испанско-португальской границе и акведук в испанском городе Сеговия (98 год).

Значительную роль в строительстве мостов после падения Римской империи сыграли религиозные христианские ордены, влияние которых длилось с конца XII до начала XIV века. С тех далеких времен до нас дошел, например, мост на реке Рона во французском городе Авиньон, датированный 1187 годом, — деревянное сооружение на каменных опорах с арками, высотой 30 метров.

Средневековые мосты обычно представляли собой сооружения многофункциональные: часовни, магазины, башни, заставы для взимания дорожных сборов во множестве украшали такие укрепленные мосты, как Монноу в Уэльсе.

Инженеры эпохи Возрождения черпали свои знания о фундаментах из опыта строительства мостов Древнего Рима. Хотя при этом им редко удавалось проникать при строительстве достаточно глубоко, чтобы достигнуть твердых слоев почвы. Но зато они прекрасно владели техникой изготовления растянутых платформ — широких деревянных решеток, покоящихся на каменных сваях, забитых в речное дно, поверх же этих решеток располагались каменные устои.

Венецианский Риальто, 1591 год, и парижский Пон Неф, 1607 год, имеют очень протяженные пролеты и многочисленные каменные арки. Для фундамента моста Риальто инженер Антонио да Понте предусмотрел 6 тысяч деревянных свай, накрытых тремя решетками таким образом, чтобы опорные камни могли лежать перпендикулярно линиям нагрузки арок. 

И все же по времени массовое строительство мостов началось гораздо раньше в Азии, чем в Европе. Так, Китай был местом происхождения многих форм мостов. Марко Поло рассказывал о 12 000 мостах — деревянных, каменных и железных, — построенных около древнего города Кин-Сай. В 1665 году миссионер Киршер описал подвесной мост длиной 61 метр, состоящий из двадцати железных креплений. Кстати, это типичный для времени правления династии Минь тип сооружения, который в Европе и Америке стал использоваться только в XIX веке.

Другим впечатляющим примером великолепного моста, сохранившегося до наших дней, является Кхаю. 18 стрельчатых арок несут на себе дорогу шириной 28 м, на верхнем ярусе расположен крытый проход для пешеходов, мост снабжен также несколькими павильонами и сторожевыми башнями. В свое время мост Кхаю служил также дамбой, а в нижнем его ярусе были устроены постоялые дворы, где могли остановиться уставшие путники.

Конец эпохи Ренессанса ознаменовался появлением новых разработок в области конструктивных особенностей мостостроения. Мосты становятся более элегантными, а их широкие проходы — частью видимой перспективы городского пейзажа. В конце XVI века самой передовой страной в деле строительства мостов в Европе становится Франция, где с этого времени стало возводиться большое количество монументальных и очень элегантных сооружений. Позже модели этих мостов получили широкое распространение в Европе, послужив прообразом грандиозных городских мостов в Лондоне, Праге и Санкт-Петербурге.

К середине XVIII века строительство мостов достигло своего апогея. Наряду с традиционными формами мостостроения стали также широко использоваться длинные эллиптические арки, так называемые устои, в половину общепринятой ширины.

Появлялись и принципиально новые методы. Так, в процессе возведения Вестминстерского моста был внедрен кессон — приспособление, позволившее осуществлять строительство устоев в глубоком быстротечном потоке реки. Для этого огромные деревянные ящики, предварительно собранные на берегу, выводились на нужные позиции и медленно затапливались до самого дна реки под воздействием каменных устоев, находящихся наверху.

В конце XVIII века в строительстве мостов начали происходить кардинальные перемены, выразившиеся прежде всего в повсеместном применении нового, заменяющего дерево, кирпич и камень материала — железа. И хотя этот металл использовался для возведения мостов еще в древности, решающее значение он приобрел именно во время Промышленной революции.

Но, невзирая на открывшиеся новые перспективы, большинство европейских инженеров, не считавших чугун ни эстетически, ни конструктивно привлекательным, предпочитали все же использовать гранит и мрамор — для видимых частей моста, а дерево — для скрытых. Но жизнь не стоит на месте, и новации продолжали брать свое. XIX век привнес в мостостроение усовершенствование технологии затопленных оснований. Первый пневматический кессон был изобретен Уильямом Кубиттом и Джоном Райтом и применен в конструкции моста, сооруженного в 1851-м на реке Медуэй в английском городе Рочестере. Принципиально он был схож с кессоном, использовавшимся при строительстве Вестминстерского моста, но камера, покоящаяся на речном дне, была теперь уже абсолютно герметичной, что влекло за собой необходимость проникновения рабочих в воздушную «пробку» только после того, как вода вытеснялась посредством пневматического давления. Люди, работавшие в таких условиях, страдали от малоизученной тогда болезни, названной позже кессонной.

Но несмотря на все издержки, новая технология позволила осуществлять строительство мостов невиданного ранее размера через самые глубокие и широкие реки.

Еще одним достижением того времени стало использование в конструкции фундаментов гидравлического цемента.

В последней трети XIX века в мостостроении большое распространение получила сталь — материал, более гибкий и прочный по сравнению с чугуном. Стальные арки и кронштейны идеально подходили для больших пролетов, так как лучше выдерживали нагрузки и вибрацию. Самым ранним из известных стальных мостов считается подвесной мост, спроектированный Игнасом фон Митисом и перекинутый в 1828 году через реку Данубе недалеко от Вены.

В первые десятилетия XX века стали строиться мосты с огромными стальными арками. Один из самых больших, спроектированный Густавом Линденталем, — Хелл Гейт Бридж, построенный в 1917 году в США. Его арки длиной 298 м и весом 81 280 тонн были самыми длинными и тяжелыми в мире, до тех пор пока в 1931 году не был возведен Байонн Бридж. Его арочный пролет составляет 511 м, а высота достигает 81 метра. 

Мосты с применением опорной консольной конструкции для крепления к стойке башен получили название кронштейновых. Эта конструкция использовалась еще в древности — в Китае и в Индии. На сегодняшний день самым большим в мире кронштейновым мостом считается Ферт оф Форт Рэйвел Бридж, спроектированный Джоном Фауэлом и Бенджамином Бейкером и построенный Уильямом Эрролом в 1890 году в Шотландии. Мост имеет три массивные башни-кронштейна, каждая высотой 104 м. Этот мост строился 7 лет, на его возведение ушло 55 000 тонн стали, 18 122 кубических метра гранита и 21 000 тонн цемента. 

Разводные мосты применяются в тех случаях, когда по целому ряду причин невозможно поднять пролетное строение на высоту, необходимую для пропуска судов. Хотя, конечно, неизбежность перерывов в движении по таким мостам влечет за собой некоторые неудобства в их эксплуатации.

Самым длинным в мире разводным мостом является Мост Эразма в ирландском городе Роттердам, открытый для движения в 1996 году. Это грандиозное сооружение интересно тем, что в нем были соединены две конструкции: необычный однопарный висячий мост и очень длинный — разводной, имеющий 82-метровый пролет.

Главная особенность подвесных мостов заключается в применении огромных тросов, концы которых закрепляются с помощью бетона или анкера (крепежного приспособления) на двух башнях. Подвесные тросы соединяются с основными и держат пролет.

Хотя подвесные мосты были известны в Китае еще с 206 года до нашей эры, в Европе они появились только в середине XVIII века. Первый такой мост — Винч Бридж — был построен в 1741 году на реке Тиз в Англии, а первый подвесной мост с использованием проволочного кабеля — в 1816 году в американском городе Филадельфия. В 1822 году впервые была предложена конструкция троса, состоящего из сотен железных проволок.

Английские инженеры при строительстве подвесных мостов часто использовали цепи. Мост Менаи Бридж, спроектированный Томасом Телфордом и открытый в 1826 году, с огромным пролетом в 177 м (хотя шириной всего 7 м) был снабжен массивными цепями из ковкой стали. Мост был построен без применения жестких стропильных ферм и оказался неустойчив к воздействию ветра, а потому несколько раз перестраивался.