История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Арочный пролет моста Байон через пролив Килл-ван-Кулл в Нью-Йорке архитектора Амманна, который был построен в этот же период, был намеренно сделан на 2 фута длиннее, но по нему проходило только шоссе. При постройке фундамента моста через Сиднейскую бухту особых проблем не возникло, поскольку коренная порода располагалась на глубине всего 30 футов. В этом отношении мост Идса, как и мост Хелл-Гейт, явились для инженеров намного более серьезным испытанием. Большая часть конструкционной стали для Сиднейской бухты была изготовлена в Британии, то есть на расстоянии 12 000 миль от места строительства. Лондонские инженеры разработали проект и провели все необходимые расчеты конструкции. Сборочные работы велись в просторных и хорошо оборудованных временных мастерских на северном берегу бухты, напротив Сиднея. Каждая половина арки возводилась как консоль и заякоривалась 128 проволочными канатами диаметром 2¾ дюйма каждый через бетонную опору в изогнутых тоннелях, прорубленных до коренной породы. По мере строительства каждую часть стальной конструкции помещали на баржу и буксировали в море до тех пор, пока она не оказывалась непосредственно под местом установки. После этого монтажный электрический кран – по одному на каждую консоль – грузоподъемностью 120 тонн поднимал деталь на место. На мосту Идса подъем осуществлялся вручную.

Арочные фермы для моста через Сиднейскую бухту изготавливали из кремнистой стали, другие детали – из углеродистой стали. Все связи ферм имеют прямоугольное поперечное сечение и сделаны из склепанных пластин и уголков. Самая тяжелая часть фермы, нижняя хорда, которая в мостах этого типа является главным несущим элементом, разделена внутри на три секции. Верхняя и нижняя хорда моста Идса – 30-дюймовые цилиндры из хромистой стали. Изгиб арки моста через Сиднейскую бухту, то есть нижняя хорда, – парабола. Верхняя хорда меняет свою кривизну при приближении к опорам. Арку, как уже говорилось, строили с каждой опоры, как консоль, заякоренная 128 тросами, до тех пор, пока концы не сблизились до 40 дюймов. После этого гидравлические домкраты ослабили тросы – концы встретились, ключи соединились. В Сиднее предусматривалось колебание температуры – 60 градусов, при строительстве моста Идса – 160. Собственный вес моста в Сиднее – около 28½ тонны на погонный фут, моста Хелл-Гейт – более 26 тонн.

Железобетонные мосты

Каменные мосты достигли совершенства в конце XVIII века благодаря творениям архитектора Перроне. До начала XX века самым длинным каменным арочным мостом был мост Кэбин-Джон (он же Юнион-Арк) через Рок-Крик в составе Вашингтонского акведука, построенного в 1864 году. Его пролет – 220 футов. После этого каменных арок строили немного. Самая длинная каменная арочная конструкция была построена в 1903 году в городе Плауэн, Саксония. Его пролет – 295 футов.

Железобетон в инженерных сооружениях используется немного дольше века. Много лет инженеры относились к нему с осторожностью. В XIX веке пионерами в строительстве из бетона стали французы. В 1833 году Пуарель использовал массивные сборные бетонные блоки. Около 16 000 блоков весом 20 тонн каждый были использованы поколением позже для молов в Порт-Саиде, что на входе в Суэцкий канал. Среди ранних бетонных мостов можно назвать акведук Ванн, доставлявший воду в Париж через лес Фонтенбло в 1870 году. Всего было около 3 миль мостов-акведуков, и некоторые из них имели пролет 125 футов. Трубы акведуков, тоже бетонные, имели диаметр 6½ фута.

Идея армирования бетона железом или сталью принадлежит в основном парижанину Жозефу Монье. Его патент 1867 года описывал сооружение резервуаров и труб из цемента, в который вставлена железная сетка. Монье, являвшийся собственником коммерческого садоводческого предприятия, со временем осознал, что его идея применима к таким конструкциям, как железнодорожные шпалы, а также полам, пешеходным мостам, аркам и трубам. Несколько патентов Монье стали основой его системы сооружений из бетона с уложенными в него железными брусками, скрещивающимися друг с другом под прямыми углами. Через несколько лет Монье построил во Франции резервуар диаметром более 50 футов. Монье не был первопроходцем в этой области. Его предшественниками были другой француз, Жозеф Луи Ламбо, и, как минимум, два британца, Уильям Б. Уилкинсон и Уильям Фэрберн. Однако Монье, не имевший ни технического образования, ни опыта – только острую природную интуицию, первым совместил бетон и железо так, что они стали действовать как единое целое: металл работал на растяжение, а бетон – на сжатие. После Монье были Хеннебике (Франция), Мелан и Эмпергер (Австрия), американцы Рэнсом, Тэчер и Тернер. Все они работали в конце XIX века, и их методы нашли широкое применение в Европе и США. Но теория развивалась медленно, и строительство шло, используя крайне дорогостоящий метод проб и ошибок.