Железопътни мостове

В края на 19 век железопътният транспорт е един от най-ефективните за транспортиране както на пътници, така и на големи запаси и търговски продукти. Често, обаче, жп линията се налага да преминава през най-разнообразни пейзажи – през гъсти гори или бушуващи реки, през дълбоки каньони или стръмни планински склонове. Преодоляването на подобни препятствия се осъществява чрез железопътни мостове. Много от тези мостове все още са считани за инженерни чудеса, предвид времето, когато са строени, големите отвори или внушителната височина, на която се извисяват. Обект на настоящата статия са някои от най-впечатляващите железопътни мостове в света. Ще разгледаме конструктивните им особености, прилаганите технологии на монтаж и други особености, съпътствали процеса на проектиране и изграждане.

Мостовите съоръжения винаги са били предизвикателство пред инженерната мисъл. Дали ще бъде с големия отвор, който трябва да се преодолее, голямата височина, труднопроходим терен, сложни технологични мероприятия по изграждане и много други, с които проектанти и строители трябва да се справят – и векове назад, и в днешно време.

Между Гражданската война в Америка и първата световна война железопътният транспорт достига своята връхна точка в Съединените Щати и други места по света. Така започва да се увеличава потребността от мостове. Възходът на локомотива като начин на транспорт през 19 век ускорява проектирането на мостове, достатъчно надеждни, за да се справят с голямото динамично натоварване от подвижния товар.

Конструкция на железопътните мостове
Сред железопътните мостове най-голям е броят на тези, чиято главна носеща система е ферма, където разпределението на натоварването е в система от пръти, които поемат натискови и опънни усилия и минимални огъващи моменти. Фермата може да е от дървени или стоманени пръти. През 18 век са направени много нововъведения в конструкцията на дървените мостове. С промишлената революция през 19 век се появяват нови фермови конструкции от чугун за по-големи мостове, но чугунът няма достатъчна опънна якост, за да поема големи натоварвания. При решетъчните греди (фермите) материалът се използва по-пълноценно, но изпълнението и монтажът са по-сложни. Рентабилни са при по-големи отвори.

Дъговите конструкции също са сред предпочитаните за изграждане на железопътни мостове. Основният носещ елемент е дъгата. В края на 19 и началото на 20 век нарастват и отворите на дъговите мостове. САЩ, Германия и Франция са страните, където има изградени много подобни. Сред по-забележителните примери на дъгови железопътни мостове са виадуктът Гараби, построен през 1884 г. От Гюстав Айфел. Мостът е с дължина 457 метра, и се е издигал над долината, която премоства на 148 метра.

За големи отвори са подходящи висящите носещи системи, като основната носеща функция е на главния носещ кабел, на който чрез окачвачи е окачена укрепващата греда. Първообраз на съвременните висящи мостове са били висящите мостове, където главният носещ елемент е бил верижен.

Въпреки рекордните за времето си отвори, които са се постигали с верижните мостове, изработката на въжетата е била сложна, монтажът също. С годините конструкторите са намерили алтернатива на веригите – кабели, състоящи се от снопове телове с много висока якост.

През 1841 година инженерът Джон Рьоблинг създава фабрика за производство на въжета от желязо, които първоначално са използвани в автомобилната индустрия за повдигане на автомобили. По-късно Рьоблинг използва въжетата за окачване кабелите на мостове. Един от първите висящи железопътни мостове от Джон Рьоблинг е над р. Ниагара между Канада и САЩ. Строителството му започва през 1852 година, а съоръжението е в експлоатация до 1890 година, когато е отстранено, а на негово място е издигнат дъгов стоманен мост.

Един от най-ярките примери, когато става въпрос за железопътен мост, е мостът Britannia на Робърт Стивънсън, завършен през 1850 година. Тогава за първи път е конструирана главна греда с кутиено напречно сечение. Още тогава са оценени ползите за конструкцията от използването на кутиена греда. Сред най-емблематичните железопътни мостове от 19 век са тези, конструирани от известния френски инженер Гюстав Айфел. Само за две години (от 1867 г. до 1869 г.) Айфел е конструирал 4 виадукта по протежение на железопътната линия между Gannat и Commentry във Франция.

Нека разгледаме още интересни факти за тези инженерни съоръжения.

Мостът Британия
За времето, когато е завършен (1850 г.), мостът Британия, на устието на р. Меней в Англия, е мащабно съоръжение, с голямо значение за последващото развитие на проектирането и строителството на мостови съоръжения. Проектът е на Стивънсън. Мостът е непрекъсната греда с отвори с дължина 71 метра, два отвора по 140 метра, и 72 метра. Гредата е с кутиено сечение, а във вътрешността на кутията се извършва железопътният трафик в две посоки. Мостът е просъществувал до 70-те години на 20 век. Тогава е демонтиран, защото вече съвременните габарите на превозните средства не са позволявали тяхното преминаване през моста. Опорите на съоръжението са запазени и в момента изпълняват функцията си за новото съоръжение, където носещата система е стоманена дъгова конструкция, с път горе.

Мостът Форт Рейл
Това е първият в света мост, който е изцяло построен от стомана, и макар строен през 19 век и до днес се счита за чудо на инженерната мисъл и постижения. За времето си той е най-голямото съоръжение, а до ден днешен продължава да е една от забележителностите в Шотландия.

Първоначално, за да се удовлетвори нуждата от връзка между двата града, се е зародила идеята за тунел. След няколко етапа на проучвания проектантите са установили, че изграждането на мост ще е по-удачно. Първите проекти за мост са представени през 1819 година. Строителството започва през 1878 година под ръководството на Томас Боуч. Една година по-късно, обаче, друг мост на Боуч – Тай Бридж, се разрушава по време на буря и загиват 75 човека. Нещастният случай е причина строителството на моста Форт Рейл да бъде спряно. Новият проект за моста е дело на Бенджамин Бейкър и сър Джон Фаулър. Строителството на новата стоманена конструкция започва през 1883 година. На 4 март 1890 година е официалната церемония по откриване на съоръжението.

Мостът е с дължина 2,5 километра, за построяването му са вложени 50 000 тона стомана, 18 122 кубични метра гранит и около 8 000 000 нитове. За седемте години строителство общо около 4000 работника са ангажирани в изграждането. Според някои данни 57 от тях са загинали в трудови злополуки. Към днешна дата през моста преминават 180-200 влака на ден.

Мостът има два големи отвори с дължина 521,3 метра, два странични по-малки с дължина 207, 3 метра и 15 по-малки – 51,2 метра, на сушата. Мостът е решетъчен, състои се от три двуконзолни ферми, които са свързани последователно с междинни ферми с дължина 106 метра.

Fades viaduct, Франция
Виадуктът Fades е железопътен мост, намиращ се в департамента Пюи дьо Дом в Централна Франция. По време на откриването му през 1909 г. е най-високият мост в света. В момента мостът, чиято обща височина е 132.50 метра, е сред 10-те най-високи подобни съоръжения. Общата дължина на моста е 470 метра. Отличително за този мост са стълбовете, които са иззидани от дялан гранит, и, със своята височина от 92 метра, са най-високите подобни зидани съоръжения.

Hohenzollern Bridge, Германия
Хоенцолернбрюке e мост над река Рeйн в германския град Кьолн, и е един от мостовете с най-натоварен график в Германия. Мостът е построен в периода 1907 г. - 1911 г., след като старият мост на това място – The Cathedral Bridge, е бил разрушен, поради невъзможността да поема нарастващия трафик. През Втората световна война мостът Хоенцолернбрюке е бил един от най-важните и стратегически мостове, затова постоянно е бил под въздушни удари. На 6 март 1945 г. мостът е взривен от германските военни инженери, когато започва атаката на Кьолн. След края на войната реконструкцията на моста е организирана бързо и през 1948 г. мостът отново е достъпен за железопътен трафик и пешеходци. През 80-те години на миналия век е направена още една реконструкция на съоръжението, като са добавени две допълнителни пътни конструкции, паралелни на първата. В днешно време около 1200 влака минават дневно през моста. Мостът има важно транспортно значение, защото е основна връзка между централната гара в Кьолн и други европейски градове от другата страна на р. Рейн.

Носещата система за всяка една от трите пътни конструкции се състои от три дъгови конструкции по дължина на моста, с дължини – 118.88 метра, 167.75 метра и 122.56 метра. Общата дължина на моста е 409.19 метра. Широчината на моста е 26 метра.

Вечерно време мостът е осветен, а от него се открива невероятно красива гледка към друга забележителност на града – Кьолнската катедрала.

Beipanjiang River Railway Bridge, Китай
В момента това е най-високият железопътен мост, който е отворен за движение и функционира от 2001 година. Максималната му височина е 275 метра. Мостът Beipanjiang пресича изключително дълбока клисура с отвесни скали, затова се налага пътната конструкция да се извиси на стотици метри от двете страни на река Beipan, Китай.

При строителството на моста, вместо традиционното изграждане на временни кули за монтаж на секциите от двете страни, и премахване на кулите, след като цялата носеща система е монтирана, е приложен метод, при който двете половини на моста са изградени отделно при склоновете на двата срещуположни бряга на клисурата. След като са изградени, всяка една от двете части се завърта хоризонтално над реката, позиционира се в проектната ос, след което двете части се свързват.

Chenab Bridge, Индия
В цяла Северна Индия се простира хималайската планинска верига, която е една от най-страшните естествени бариери за инженерите. Тя доказва своята сила за пореден път, когато индийската железница решава да построи линия, свързваща щатите Джаму и Кашмир в Хималаите (Северозападна Индия).

Мостът при река Ченаб в Индия все още е в процес на изграждане. Очаква се, след завършването на строителството през 2016 година, той да бъде най-високият железопътен мост в света с височина 359 метра. Първоначално е било предвидено мостът да бъде завършен през 2009 година, но през 2008 година строителството е отменено поради опасения относно неговата стабилност. Работата по изграждането на моста е възстановена през 2010 година.

Мостът е дъгов. Пътната конструкция е поддържана от стойки, които са от стоманобетон - в близост при подходите на моста, а във вътрешната част на отвора (при дъгата) са стоманени.

Дългото 1315 метра инженерно чудо може да се похвали с няколко впечатляващи характеристики. При тази височина ветровото натоварване върху конструкцията и натоварването от подвижния товар ще е много голямо (очаква се ветровата скорост на върха да достига скорост 220 км/час). Затова на конструкцията са монтирани анемометри, които отчитат скоростта на вятъра, и при регистриране на стойност, която би била опасна, мостът ще се затваря за движение. Мостът е проектиран така, че дори и някой елемент да излезе от строя, трафикът да може да се осъществи безпрепятствeно с намалена скорост - максимум 30 км/час.