Введение
Тип моста
мост в Манчестере
Простой подвесной мост (также веревочный мост, канатный мост (в Новой Зеландии), висячий мост и катенарный мост) – это примитивный тип моста, в котором проезжая часть опирается на два параллельных несущих троса, закрепленных на обоих концах. У таких мостов нет опорных башен или пирсов. Тросы образуют неглубокую катенарную дугу, которая изменяется под воздействием динамических нагрузок на проезжую часть. Из-за прогиба проезжей части и ее значительных перемещений под нагрузкой такие мосты не подходят для движения транспортных средств. Простые подвесные мосты предназначены исключительно для пешеходного движения. Для обеспечения безопасности они оснащаются прочными поручнями, поддерживаемыми короткими опорами на каждом конце и проходящими параллельно несущим тросам. В некоторых случаях поручни могут служить основным несущим элементом, а проезжая часть подвешивается под ними. Простые подвесные мосты считаются наиболее эффективным и устойчивым решением для сельской местности, особенно для переправ через реки в местности, не подверженной затоплениям, например, в ущельях.
Сравнение с другими типами
В некоторых контекстах термин "простой подвесной мост" относится не к этому типу моста, а скорее к подвесному палубному мосту, который "прост" в том смысле, что его палуба не имеет жесткой конструкции. Хотя простые подвесные мосты и "простые" подвесные палубные мосты во многом схожи, они различаются по своей физике. На простом подвесном мосту основные кабели (или цепи) описывают гиперболическую кривую – катенарию. Это происходит потому, что основные кабели свободно провисают. В отличие от этого, на подвесном палубном мосту (независимо от того, "простой" он или нет) основные кабели описывают параболическую кривую. Это связано с тем, что основные кабели прикреплены к палубе моста с равномерными интервалами (см. кривую подвесного моста). Различия между этими двумя кривыми были важным вопросом в XVII веке, над которым работал Исаак Ньютон. Решение было найдено в 1691 году Готфридом Лейбницем, Кристианом Гюйгенсом и Иоганном Бернулли, которые вывели уравнение в ответ на вызов Якоба Бернулли. Их решения были опубликованы в журнале Acta Eruditorum за июнь 1691 года. Напряжённо-ленточный мост также имеет одну или несколько катенарий и палубу, уложенную на основные кабели. Однако, в отличие от простого подвесного моста, напряжённо-ленточный мост имеет жесткую палубу, обычно благодаря добавлению сжимающих элементов (бетонных плит), уложенных поверх основных кабелей. Эта жесткость позволяет мосту быть значительно тяжелее, шире и стабильнее.
История
Простой подвесной мост – самый старый известный тип подвесного моста. Если не учитывать возможность преколумбийских трансокеанских контактов, то простое подвесное мостовое сооружение было изобретено независимо как минимум дважды: в широком регионе Гималаев и в Южной Америке. Это были простые мосты из трех или более тросов, сплетенных из лиан, по которым люди переходили, ступая прямо на веревки. Позже стали использовать настил из досок, опирающихся на два троса. Развитие подвесных мостов с использованием стальных канатов началось со строительства временного простого подвесного моста в Анноне, возведенного Марком Сегеном и его братьями в 1822 году. Его длина составляла всего 18 метров. Английская картина моста в Шринагаре, который в конце XVIII века входил в состав королевства Гархвал, предвосхищает изобретение подвесного моста с палубным проездом. Этот необычный мост, построенный на пойме реки, имел подвесные пандусы, использовавшиеся для доступа к простому подвесному мосту, опирающемуся на опоры.
Материалы
Этот тип моста известен как веревочный мост, поскольку исторически он строился из веревок. В некоторых районах Южной Америки мосты инков до сих пор создаются из местных материалов, главным образом из веревок. Эти веревочные мосты необходимо периодически обновлять из-за ограниченного срока службы материалов, а веревочные элементы изготавливаются семьями как вклад в общее дело. Простые подвесные мосты для пешеходов и скота по-прежнему строятся по принципу древних мостов инков, но вместо дерева используются стальные канаты и иногда стальные или алюминиевые настилы. В современных мостах вместо (волоконных) веревок применяются стальные канаты, цепи и специальные шарнирные стальные балки.
Живые мосты
В северо-восточном индийском штате Мегхалая племена хаси и джайнтия создали живые корневые мосты, являющиеся формой придания формы деревьям. Эти простые подвесные мосты строятся путем направления корней баньяна вида Ficus elastica через ручьи и реки. Существуют экземпляры с пролетом более 170 футов (52 метра). Они естественным образом самовосстанавливаются и самоукрепляются по мере того, как составляющие корни становятся толще, и считается, что некоторым из них более 500 лет. В долине Ия в Японии мосты строили из лиан глицинии. Для постройки таких мостов эти лианы сажали по обеим сторонам реки и переплетались, когда они вырастали достаточно длинными, чтобы перекрыть разрыв. Добавление досок позволило создать пригодный для использования мост.
Дизайн
В зависимости от веса самого моста и нагрузки, которую он несет, форма пролета мостового полотна варьируется между цепной линией и параболой. Самые легкие мосты этого типа состоят всего лишь из одной тросы. Это канаты для ходьбы по натянутой веревке и слаклайны, требующие мастерства для использования. Чаще всего трос сопровождается одним или двумя поручнями, соединенными между собой вертикальными боковыми тросами. Такая конструкция используется альпинистами и широко распространена в Новой Зеландии на второстепенных пешеходных тропах, где подобные мосты называют «трехпроводными». Немного более тяжелая конструкция имеет две тросы, поддерживающие мостовое полотно, и два поручня. Поручни необходимы, поскольку эти мосты склонны к колебаниям из стороны в сторону и вдоль оси. В редких случаях трос (или трос с поручнями) комбинируется с верхним тросом, подобным тросу для зиплайна или канатной дороги. В некоторых случаях, например, на подвесном мосту Капилано, основные опоры образуют поручни, а мостовое полотно подвешено под ними. Это приводит к большему движению мостового полотна из стороны в сторону, чем при расположении основных опор на уровне мостового полотна, но меньшему движению поручней. Недостатки простых подвесных мостов весьма существенны. Расположение мостового полотна ограничено, как правило, требуются массивные анкерные устройства и опоры, а нагрузка вызывает временную деформацию мостового полотна. Решения этих проблем привели к разработке множества способов усиления мостового полотна, что привело к появлению различных типов подвесных мостов. К ним относятся вантовые мосты с жесткой лентой, которые тесно связаны с простыми подвесными мостами, но имеют усиленное мостовое полотно, пригодное для движения транспортных средств. Очень легкий мост, построенный с использованием тросов под высоким напряжением, может приближаться к подвесному мосту по почти горизонтальному уклону мостового полотна. Мост можно усилить, добавив тросы, которые не несут основных конструктивных или полезных нагрузок и поэтому могут быть относительно легкими. Они также обеспечивают устойчивость при ветре. Примером является мост через реку Драк у озера Монтейнар-Авиньоне: этот мост имеет стабилизирующие тросы под и по бокам мостового полотна. Для уменьшения крутильных колебаний, вызванных пользователями, мост может использовать вертикальные оттяжки с каждой стороны в центре моста, закрепленные на земле.
Использование
Самые легкие из этих мостов, без настила, подходят только для пешеходов. Легкие мосты с настилом и достаточным натяжением, при котором переход по мосту не напоминает скалолазание, могут использоваться также вьючными лошадьми (и другими животными), всадниками и велосипедистами. Чтобы пройти по более легкому мосту этого типа в умеренном темпе, требуется особый скользящий шаг, поскольку обычный шаг вызовет бегущие волны, которые могут привести к неприятным вертикальным или боковым колебаниям. Исключением является стабилизированный мост, который может быть достаточно устойчивым. Простые подвесные мосты находят применение в активном отдыхе на природе. Они популярны для веревочных парков и, при подходящем рельефе, для переправ через ручьи. Их можно спроектировать без стабилизации, чтобы свободное движение моста обеспечивало пользователю более захватывающий опыт. По тросу можно спускаться, подвесившаяся снизу, или пройти пешком (людям с исключительным чувством равновесия). Более развитая версия гималайского моста, оснащенная настилом между двумя несущими тросами, известна как гималайская пешеходная галерея (фр. passerelle himalayenne). Примерами такого типа являются два моста на озере Монтейнар-Авиньоне во Французских Альпах; эти мосты исключительно длинные для мостов подобного типа.