Виадук

Виадук

ВИАДУК, мост для перехода железной или обыкновенной дороги через глубокий овраг, ущелье, долину. Характерным признаком виадука, отличающим его от другого рода мостов, является значительная высота дороги над долиной. Определение основных размеров виадука (разбивка его на пролеты, выбор нижнего очертания его пролетного строения и пр.) почти не зависит от тех путей или водных потоков, которые находятся на дне долины. В большинстве случаев виадук строится взамен насыпи, когда из-за значительной высоты стоимость насыпи настолько возрастает, что виадук становится выгоднее. Высота, при которой виадук дает экономию сравнительно со сплошной насыпью или насыпью с трубой, при необходимости пропустить по долине водный поток или дорогу под виадуком, м. б. установлена лишь в каждом частном случае. Для примерной ориентировки можно указать, что при 15—20 м высоты выгоднее устройство виадука. Однако, когда имеют дело с грунтами, могущими дать оползни, когда нельзя занять достаточно широкую полосу земли для насыпи, сооружение виадука может оказаться целесообразным и при много меньшей высоте перехода долины. С другой стороны, избыток хорошей земли из прилегающих к переходу через долину значительных выемок, удобная и дешевая подвозка земли могут дать преимущество насыпи перед виадуком и при значительно большей высоте. Т. к. виадуки часто представляют собой красивые инженерные сооружения, то, при прочих равных условиях, предпочтение следует отдавать виадуку.

Материалом для постройки виадуков служат дерево, камень, бетон, железобетон и железо. Сооружение деревянных виадуков особенно широко было распространено во второй половине 19 века в период интенсивного заселения западных штатов Северной Америки в местностях, богатых лесом; в Европе тогда деревянные виадуки также находили широкое применение. Теперь деревянный виадук можно встретить лишь как временное сооружение подсобного характера в виде дешевой, наспех сделанной деревни, эстакады.

Материалом, наиболее отвечающим основному характеру виадука, является камень. Основная задача проектирования виадука - разбивка на пролеты, выбор стрелы и очертания кривой свода и придание своду надлежащей толщины. Существует французское правило разбивки на пролеты, по которому

l = 0,4H          (1)

(l- пролет свода в свету и Н - высота виадука), причем своды избираются полуциркульные; но этот выбор пролета д. б. проверен в отношении его экономичности. С этой точки зрения, по-видимому, более удачными являются несколько большие пролеты, как это и делают немецкие строители (Мелан):

l = 6 + 0,4H          (2)

 (1) и (2) дают лишь первое приближение, окончательное же установление величины пролета м. б. правильно выполнено только при сопоставлении ряда вариантов с соответствующими подсчетами их стоимости. Величина пролета должна быть такова, чтобы стоимость его равнялась стоимости быка. Следовательно, при значительном поперечном уклоне берегов долины, может оказаться целесообразным уменьшение пролетов при понижении высоты, причем для целой серии сводов устанавливают одинаковые пролеты, разделяя эти своды друг от друга более толстыми быками, способными противостоять разности распоров неодинаковых сводов. Вообще, при длинных виадуках через 3—5 пролетов возводят более толстые быки с тем, чтобы при случайном разрушении одного из пролетов ограничить протяжение участка, на котором своды могут обрушиться; толстые быки должны выдержать одностороннее давление необрушившегося свода. Вообще толщина опор в уровне видимых пят е, при полуциркульных сводах пролетом больше 8 м, может быть назначена равной (по Сежурне) 0,20 l, или

e = l/10 + 0,04H          (3)

При цементном растворе эта толщина м. б. сокращена до 0,15 l. Поперечным боковым граням быков придают уклоны: 1/501/39, чаще 1/40. Если при большой высоте этого окажется недостаточно, то дают уширение быку с помощью обрезов. Дают уклон и граням быка, параллельным продольной оси виадука, причем уклон может быть взят 1/501/20 (чаще последний); этим достигается увеличение поперечной устойчивости виадука. Нередко уклон граням быка дают постепенно возрастающий, причем в последнее время очень часто делают уширение быка книзу по параболической кривой. Выбор стрелы подъема свода и кривой очертания в виадуке д. б. основан на сопоставлении различных вариантов. При небольших пролетах (до 25—50 м) почти исключительно применяют полуциркульные своды. Выбором более подъемистого очертания свода, в виде коробовой кривой, эллипса с несколько большей вертикальной осью, можно добиться лучшего приближения к кривой давления, особенно для больших пролетов и виадуков большой высоты. Одновременно этим достигается уменьшение объема кладки быков при увеличении объема кладки надсводного строения. В этом случае целесообразным является возможно большее облегчение нагрузки свода и давления на опоры устройством сквозных отверстий, перекрытых рядом одинаковых небольшого пролета сводов, которые поддерживают проезжую часть. Расчет толщины сводов следует производить в соответствии с общими указаниями по этому вопросу для каменных мостов. Очень большая глубина долины, отвесные или очень крутые берега ее, слабые грунты по ложу долины и хорошие, скалистые на берегах ее могут создать условия, при которых наиболее целесообразным является переход нижней части долины или всего ущелья одним большим пролетом. Это настолько изменяет общий вид сооружения, что зачастую такие виадуки называют просто мостами.

Железобетонные виадуки из-за легкости и сравнительной дешевизны пролетного строения оказываются наиболее выгодными при величинах пролетов, несколько больших, чем для каменных массивных виадуков. Толщина сводов м. б. взята много меньше. Наконец, применение жесткой арматуры мелановского типа позволило производить кладку железобетонных сводов без кружал, что для высоких и соответственно крупнопролетных виадуков имеет очень серьезное значение. Устаревшие чугунные и железные виадуки в последние годы усиливаются в Америке и Франции также путем обращения их в железобетонные сооружения со включением в тело бетона прежних его металлических пролетных строений. Способность железобетона работать на изгиб вызвала сооружение балочных и рамных железобетонных виадуков, но эти конструкции нашли применение гл. обр. для путепроводов и эстакад.

Металлические виадуки строились в большом количестве уже в первые десятилетия существования железных дорог. Сперва применялся чугун, по вскоре чугун был вытеснен железом, продолжая все же при железном пролетном строении служить материалом для металлических частей опор высоких виадуков, чему примером может служить старый Грандфейский виадук (1857—1862). Сооружение высоких каменных опор для балочного пролетного строения оказывалось во многих случаях очень невыгодным. Что касается разбивки на пролеты, то здесь еще менее, чем для каменных виадуков, возможно привести какие-либо общие указания. Вопрос должен для каждого случая разрешаться индивидуально путем составления вариантов и подсчета их стоимости. Уступая в долговечности каменным, железные виадуки в гораздо большей степени чувствительны к возрастанию временных подвижных нагрузок и в громадном большинстве случаев требуют замены много раньше того срока службы, который они могли бы выдержать. Последние годы, особенно после мировой войны, характеризуются многочисленными примерами постепенного вытеснения железных виадуков каменными и железобетонными, и только область применения виадуков с крупными пролетами удерживается за железными виадуками.

В качестве виадуков могут быть применены и железные висячие мосты, нередко дающие очень крупную экономию стоимости для больших пролетов.

Виадук

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.