Мосты

Почему по мосту нельзя идти в ногу?

Раньше строители, планируя конструкцию будущего моста, могли полагаться только на собственный опыт и интуицию. Последние лет двести инженеры стараются с помощью все более изощренных методов заранее рассчитать свойства задуманного моста, чтобы сделать его более элегантным, дешевым и надежным. В эти расчеты входит не только определение прочности материалов и тяжести, которую может выдержать этот мост, или так называемой несущей способности, но и силы, с которой воздействуют на мост ураганные ветры или водные потоки.

Большая опасность возникает и в том случае, если мост начинает раскачиваться. Простой пример: если осторожно идти по длинной, закрепленной лишь на концах деревянной доске, она прогибается, но не обязательно ломается. Однако если попасть в ритм, который совпадает с ее собственными колебаниями, то они нарастают очень быстро (эффект резонанса), и доска может переломиться. Бывали случаи, когда мост обрушивался из-за того, что колонна солдат маршировала по нему в ногу. Происходило это потому, что ритм шагов случайно совпадал с собственными колебаниями моста. Поэтому, прежде чем колонна вступала на мост, обычно отдавалась команда: «Сбить ногу!» Опасность подобного разрушительного эффекта есть и на железнодорожных мостах, которые начинают колебаться под воздействием вагонных колес, вращающихся с определенной скоростью. Но сегодня строители уже научились сводить эту опасность к минимуму.

Мосты из дерева и камня

Что такое наплавной, или понтонный, мост?

В 490 г. до н. э. в Марафоне, находившемся неподалеку от древнегреческой столицы Афины, произошла знаменитая битва. После продолжительных войн грекам удалось наконец одержать победу над персами, войско которых возглавлял царь Дарий из династии Ахеменидов.

По мосту, положенному на заякоренные корабли, составленные борт к борту, войско персидского царя Дария пересекло Босфор

На это время приходится первое в истории упоминание о примечательном техническом достижении. В 493 г. до н. э. персидский царь Дарий совершил поход против скифов, переправив свою армию через Босфор в самом узком месте пролива, где ширина была 700 м. Сделал он это по первому наплавному мосту: деревянный настил был положен на заякоренные корабли, скрепленные борт к борту. Меньше повезло персидскому царю Ксерксу, который 13 лет спустя вознамерился переправиться таким же способом через другой пролив — Геллеспонт (ныне Дарданеллы). Налетевший внезапно ураган разметал корабли и разрушил почти готовый мост. Разгневанный Ксеркс приказал обезглавить строителей и наказать море — высечь его! Был построен второй мост из 700 кораблей, связанных канатами и поставленных на тяжелые якоря. Проезжая часть была из брусьев, покрытых утрамбованной землей, и с барьером по бокам, чтобы пугливые лошади не свалились в воду. Предполагают, что по этому мосту переправилось огромное войско — 700 000 конных и пеших воинов, но, несмотря на это, Ксеркс все же потерпел поражение в сражении с греками. Многие военачальники использовали мосты, укрепленные на кораблях или понтонах — простых плавающих ящиках, чтобы быстро переправить большое войско через водную преграду. Карфагенский полководец Ганнибал пересек таким образом Рону, Александр Македонский — азиатскую реку Оксу, а римский император Калигула приказал навести понтонный мост в Неаполитанском заливе, только чтобы похвастать, что он-де «проскакал на коне по морю».

Наплавные, или понтонные, мосты строили и для мирных целей, если не хватает средств для возведения постоянной прочной переправы. Так в начале прошлого века возникли мосты через Рейн возле Карлсруэ, Шпейера и Кёльна, использовавшиеся даже для железнодорожным транспорта. Однако такие мосты пригодилось регулярно разводить, чтобы пропускать идущие по реке суда, они так страдали от сильных паводков и ледоходов и в конце концов были замене постоянными мостами.

Как Юлий Цезарь форсировал Рейн?

Пожалуй, самым знаменитым мостом, сооруженным для военных целей, был, деревянный мост, построенный по приказу Юлия Цезаря в 55 г. до н. э. через Рейн. Благодаря подробному описанию его книге «Галльская война» мы можем составить себе точное представление о этом техническом шедевре. Где именно на Рейне был построен этот мост, велись долгие споры. Наиболее вероятным считают место на 11 км ниже Бонна. Глубина реки здесь достигает 6 м, а ширина около 400 м.

Мост Юлия Цезаря через Рейн. Вверху — строительство проезжей части. Внизу — устойчивая конструкция моста с проезжей частью показана в разрезе.

Этот технический шедевр — 400-метровый деревянный мост через Рейн — римские легионеры построили по приказу Цезаря в 55 г. до н. э. всего за десять дней

Заостренные снизу бревна соединялись попарно, с помощью специальной ворота — опускались в реку и в вколачивались бабой (молот, применяемый в строительстве) немного наискось, с уклоном в сторону течения реки. Сверху соединялись поперечной балкой, и креплением. Сооружение получалось весьма прочным, чем сильней был напор воды, тем крепче все его части, то есть опоры и балки оказывались «сбиты» друг с другом. Для большей прочности перед каждой опорой вбивались еще с уклоном по течению особые сваи, которые наподобие волнорезов разбивали напор воды. А выше по течению забивались сваи, защищающие мост от всего, что сносило водой по течению реки. Римские легионеры возвели мост всего за 10 дней. Это позволило Цезарю выступить в поход против германских племен, живших на правом берегу Рейна, который продлился очень недолго. Возвратившись через 18 дней, Цезарь приказал снести этот мост. Подобным образом он форсировал Рейн спустя еще несколько лет.

Почему римляне прославились как строители мостов?

Древний Рим был империей дорог. Только благодаря хорошему сообщению такая обширная территория могла управляться из центра. Дороги позволяли войскам оперативно оказываться в любом нужном месте, чиновникам и купцам — быстро и удобно добираться до любой провинции. Важной частью этой дорожной сети общей протяженностью почти 300 000 км были мосты. Римляне строили их так основательно, что и сегодня, по прошествии двух тысячелетий, около 300 из них продолжают существовать и ими до сих пор пользуются! Возведенный 2100 лет назад севернее Рима Мильвийский мост выдерживал во время второй мировой войны даже тяжесть танков!

Как работали римские строители?

Благодаря архитектору Витрувию, современнику Юлия Цезаря и Августа, оставившему потомкам 10-томный труд «Об архитектуре», мы довольно много знаем о тогдашней строительной технике. Важнейшей предпосылкой было точное планирование строительства еще до начала работ, включавшее и обмеры местности. Величина, форма и количество клинчатых камней, необходимых для возведения моста, также вычислялись заранее и сообщались работающим в каменоломнях. На каждый камень наносилась маркировка, делалась метка, указывающая точное место его установки в будущем сооружении. Помимо строгих строительных планов, успеху работ способствовали хорошие измерительные приборы и единая система мер. Правда, римские строители не умели заранее рассчитать нагрузку строения, точный расчет здесь заменяли опытом и большим запасом прочности. Тяжелые камни приходилось доставлять на строительную площадку за многие километры, где с помощью деревянных лебедок, оснащенных полиспастами — специальным устройством из блоков, их поднимали на высоту до 50 м и устанавливали на нужное место. Несколько лет назад инженеры построили такую римскую лебедку по древним описаниям и изображениям, чтобы проверить ее грузоподъемность, и поразились: лебедка могла поднимать до 7 т! Причем она приводилась в движение только рабами, ходившими по кругу и вращавшими ступенчатое колесо.