Точки опоры

Одним из ключевых этапов мостостроительных работ без преувеличения стоит признать возведение опорных конструкций. Тип опоры и наиболее подходящий строительный материал выбирается на стадии проектирования, исходя из комплекса факторов.

Бетон, железобетон и металл остаются основными материалами для мостостроителей.

Бетонные аргументы
Выбор типа опорных конструкций во многом зависит от условий применения возводимого искусственного сооружения (моста, виадука, путепровода, эстакады), так как необходимо учитывать возможные дополнительные внешние воздействия. В частности, мосты через водотоки должны иметь защиту от ледохода, от истирающего действия донных наносов и отложений, от попеременного замораживания и оттаивания. Летом опора над водой нагревается до +30 °С, а вода только до +10...+15 °С. Температурный перепад по линии контакта особенно велик зимой: наверху может быть –40 °С, в воде же всегда плюсовая температура. Из-за такого контраста бетон разрушается. Камень устойчивее, но целиком каменные опоры очень дороги и не слишком надежны. Поэтому мостостроители строят бетонные и бутобетонные опоры в каменной, чаще гранитной, облицовке. Через водотоки в большинстве случаев строят мосты на массивных бетонных опорах с ледорезными гранями. Железобетон в основном применяется в путепроводах, виадуках, где нет водного потока, исключается образование льда, а на опорные конструкции оказываются атмосферные воздействия, такие же, как и для пролетного строения. Небольшие водотоки часто «форсируют» и с помощью свайно-эстакадных мостов. Их опора представляет собой куст железобетонных свай, объединенных поверху ригелем или насадкой. Железобетон по сравнению с бетоном дает заметную экономию средств и материалов за счет минимизации размеров опор и увеличения пролета моста. Существенно повысить защиту бетонных опор от воздействия воды позволяет использование дисперсно-армированных бетонов (стальной или полипропиленовой фиброй). Армирование помогает бетону гораздо лучше реагировать на растяжение и изгибающие нагрузки. Кроме этого, различные модифицирующие и уплотняющие добавки позволяют получать бетоны с показателем водонепроницаемости W18-20. К новым подходам в проектировании и строительстве береговых опор мостов специалисты относят использование армирования грунта геосинтетикой. С помощью геосинтетических материалов удается практически полностью нейтрализовать горизонтальное давление грунта со стороны насыпи. В целом, чем шире пролет, тем больше нагрузка на опоры. Обеспечивать увеличение пролетов железобетонных мостов позволяют как конструктивные решения (например, за счет арочных форм), так и повышение эксплуатационных качеств железобетонов (от уже освоенных преднапряженных методик до разработок специальных нанобетонов).

Ресурс металла
От типа и назначения мостового объекта во многом зависит и выбор строительного материала. Металлические конструкции привлекательны тем, что позволяют в большей степени, чем железобетон, унифицировать инженерные решения. За счет использования готовых заводских секций удается ускорить сроки строительства. Например, на железной дороге часто предпочтение отдают именно металлу, не забывая, впрочем, о важности обеспечения его коррозионной стойкости.
Металл, в отличие от бетона, допускает растяжение, но применение его в опорах ограничено другими факторами – например, устойчивостью элементов при сжатии, коррозией, а также необходимостью исключения «резонансного» риска. В практике мостостроения довольно четко прослеживается тенденция к сокращению количества опор. Ярким примером может служить популярность вантовых металлоконструкций. Правда, целесообразность выбора определяется в каждом конкретном случае и зависит от ширины протока, условий и режима эксплуатации, ремонтопригодности моста. В целом по стоимости строительства возведение русловых опор обходится дешевле вантовых конструкций, но уступает им по долговечности.