Волкова Галина Юрьевна

Разработка технологической карты арочного моста

Материал опубликован 21 April 2023 в группе

Юные исследователи

100

Автор публикации: И. Волокитин, ученица 11А класса

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2 п. Карымское»

Индивидуальный образовательный проект по теме:

Разработка технологической карты арочного моста

Автор проекта:

обучающийся 11 Б класса

Волокитин И.А.

Руководитель проекта:

учитель технологии

Волкова Г.Ю.

п. Карымское

2023г.

Оглавление

Введение

Глава 1. Организационно- подготовительный этап

История строительство мостов

Мост как символ

Виды и назначение мостов

Необычные в мире мосты

Глава 2. Технологический этап

2.1. Современные технологии возведение мостов

2.2. Разработка технологической карты моста

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Мост является одним из древнейших инженерных изобретений человечества. Мост − искусственное сооружение, перекинутое через реку, овраг, озеро или другое физическое препятствие.

Человек сумел придать мостам образ одного из самых красивых и романтичных инженерных сооружений. Мосты украшают города и могут даже быть символом. Есть что-то особенное в мостах, ведь это символ сближения, объединения и шага навстречу. В Крыму много мостов, и некоторые из них настолько красивы и необычны, что их обязательно стоит увидеть своими глазами.

Цель работы: уточнить представления о мостах как об архитектурных сооружениях и провести анализ основных видов мостов, разработать технологическую карту арочного моста.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть историю мостов.

2. Изучить основные виды мостов и их характеристики.

3. Определить самые необычные мосты в мире.

4. Разработать технологическую карту моста.

Объект исследования: мосты мира.

Предмет исследования: разработка технологической карты арочного моста

Методы исследования: общенаучные – анализ, сравнение, обобщение; практические – разработка технологической карты.

Глава 1. Организационно- подготовительный этап

История строительства мостов

Слова, обозначающие мост, на разных языках встречаются практически у всех древних народов, оставивших какие-либо письменные памятники.

Первыми мостами были пешеходные, состоящие из одного бревна, или нескольких скреплённых между собой брёвен. В качестве настила использовались отёсанные брёвна - брус или толстые доски.

Сооружались мосты в местах наибольшего сближения противоположных берегов реки, ручья или ущелья, что существенно облегчает процесс создания любого моста. В случае большой длины пролёта, брёвна, чтобы излишне не прогибались, снизу подпирались наклонными распорками – другими брёвнами, образующими с настилом жёсткий каркас, несущую конструкцию или пространственную ферму.

В других случаях, по краям моста строились специальные башни-опоры, между которыми протягивали прочные канаты и цепи, позже стальные тросы, на которые подвешивались пролёты моста. Так возникли висячие и вантовые мосты. В средневековых европейских крепостных замках над рвом перед единственными воротами функционировали подъёмные разводные мосты.

С развитием металлургии и появлением железнодорожного и автомобильного транспорта, размеры и стоимость мостов существенно возросли. Появились новые технологии создания мостов.

Для уменьшения расстояния между берегами реки и, следовательно, размеров моста, на значительную часть поперёк реки, пролива, или залива насыпались дамбы и плотины, а более дорогостоящая конструкция моста сооружалась только над сравнительно небольшим оставшимся участком фарватера реки для обеспечения протока воды и прохода кораблей.

Иногда для моста на мелководье, в дно вбиваются сваи, на которые затем водружаются мостовые пролёты.

С эпохи мегалита археологами обнаружены остатки некоторых каменных мостов, выполненных в виде сводов и арок. Для таких массивных мостов уже требуется сооружение мощных опор.

Строительство современных мостов — это огромная и тяжелая работа для инженеров. Им необходимо не только рассчитать тяжесть, которую мост способен выдержать, прочность используемых материалов, но и уделить особое внимание воздействию на мост ветра, солнца, влаги.

1.2. Мост как символ

Еще у древних народов мосты стали наделяться особым священным смыслом. Связано это с ценностью таких объектов: помимо строительной сложности возведения, мосты выполняли важные функции устройства прохождения дороги через естественные преграды (реки, ручьи, овраги, долины), т.е. играли огромную роль в торговых и военно-стратегических сообщениях. Отсюда возникла необходимость сберегать, охранять мосты, ценить людей, умеющих мосты строить и ремонтировать их.

История мостов в каждой части света имеет свои особенности и легенды.

В архитектуре мостов есть элементы, которые прямо не связаны с его конструктивным строительным решением, но являются отображением духовной культуры того или другого народа. Римляне, например, строили арки на мосту (посередине проезжей части моста или иногда при выезде).

Иво Андрич, сербский писатель, отзывался о мостах, как о сооружениях, которые важнее домов и священнее церквей, так как они объединяют людей. Мосты помогают всем и приносят пользу человечеству. Переходы строят в местах, где сплетаются потребности и судьбы, они связывают разные берега и разные народы.

Мост, как символ единения, фигурирует во многих народных сказаниях и пословицах. Мосты упоминаются и в русских старинных загадках:

«Золотой мост на сотню верст» − лучи солнца, свет;

«Протянулся мост на семь верст, а в конце моста золотая верста» − неделя, дни недели;

«Намощен мост на семь верст, на мосту яблоня, на яблоне цвет во весь вольный свет» − семь недель Великого поста и Пасха.

«Наводить мосты» − выражение, означающее желание сблизиться, наладить контакт, «сжигать мосты» — выражение о полном отрицании, о невозможности повернуть назад. «Построить для кого-то золотой мост» − означает облегчить противнику путь к отступлению (в споре и т. п.)» и, наконец, «ослиный мост» («мост для ослов»), что означает ненужное повторение слов оратором: путь, на который вступают, невзирая на явную глупость этого.

Особое символическое значение имели въезды на мост, ведь символический смысл среды раскрывался именно при переходе от одного вида пространства к другому (в данном случае дорога − мост). У въездов ставили охрану, взимали плату за проезд.

У некоторых народов с мостами связан переход человека из мира живых в мир мертвых. На протяжении столетий люди с осторожностью относились к мостам, будучи уверенными в том, что рядом с этими сооружениями живет разная нечисть. Люди верили, что в реках и пропастях живут нимфы, божества и черти, поэтому строительство перехода сопровождалось жуткими ритуалами. Нередко в мост замуровывали жертвы богам − животного, человека, или просто примешивали к бетону кровь.

Вывод: Особо суеверные люди при переходе через мост бросали вниз монету, чтобы откупиться от нечистых духов. Было такое понятие, как «чертовы мосты» − сложные конструкции. Считалось, что мастера, опасаясь не справиться с работой, звали в помощь черта и обещали за это первое живое существо, перешедшее мост. Обычно черт оставался ни с чем, пуская по только построенному мосту петуха или собаку.

Виды мостов

Балочные мосты

Все мосты должны быть надежно закреплены на фундаментах и устоях. В случае типичного эстакадного балочного моста с одной опорой посередине строительство начинается с заливки бетонных опор для опоры и устоев. Там, где почва особенно слабая, деревянные или стальные сваи забиваются для поддержки фундаментов. После того как бетонные опоры и устои достаточно затвердели, начинается возведение бетонной или стальной надстройки. Стальные балки обычно изготавливаются на заводе, доставляются на место и устанавливаются кранами. Для коротких пролетов стальные балки обычно формируются как единое целое. На площадке они расположены параллельно друг другу, с временными формами между ними, так что бетонная палуба может быть отлита сверху. Балки обычно имеют металлические части, приваренные к их верхним фланцам, вокруг которых заливается бетон. Для более длинных пролетов стальные балки выполнены в виде пластинчатых балок. Пластинчатая балка представляет собой двутавровую балку, состоящую из отдельных верхнего и нижнего фланцев, приваренных или скрепленных болтами к вертикальному полотну. В то время как балки для коротких пролетов обычно имеют постоянную глубину, балки для более длинных пролетов часто закруглены—то есть глубже в опорах и мельче в середине пролета. Ляжка придает жесткость балке у опор, тем самым уменьшая изгиб в середине пролета.

Рис.1

Арочный мост

Арки обычно изготавливаются на месте. После возведения устоев (и опор, если мост многоярусный) возводится фальшборт. Для бетонной арки металлические или деревянные опалубки и формы удерживают литой бетон и позже удаляются. Для стальных арок стандартным является консольный метод. Каждая сторона арки строится по направлению к другой, поддерживаемая временными тросами сверху или фальшбортом снизу до тех пор, пока концы не сойдутся. В этот момент арка становится самонесущей, и тросы или фальшборт удаляются.

Рис.2

Подвесной мост

Когда мосты, требующие опор, строятся над водоемом, фундаменты делаются путем погружения кессонов в русло реки и заполнения их бетоном. Кессоны — это большие коробки или цилиндры, изготовленные из дерева, металла или бетона. В случае подвесных мостов башни строятся поверх кессонов. Первые башни подвесного моста были каменными, но теперь они либо стальные, либо бетонные. Далее, анкерные крепления строятся с обоих концов, обычно из железобетона со встроенными стальными проушинами, к которым крепятся кабели. Глаз — это кусок металла с отверстием (или «глазом») на концах. Кабели для первых подвесных мостов были сделаны из соединенных кованых глазков; теперь, однако, кабели обычно делаются из тысяч стальных проводов, скрученных вместе на строительной площадке. Вращение осуществляется с помощью канатных шкивов, которые переносят каждый провод через вершину башни к противоположной якорной стоянке и обратно. Затем провода связывают и покрывают, чтобы предотвратить коррозию. Когда тросы закончены, подвешиваются подтяжки, и, наконец, палуба возводится—обычно плавучие секции палубы на судах, поднимая их с помощью кранов и закрепляя их на подтяжках.

Рис.3

Консольные мосты

Как и подвесные мосты, стальные консольные мосты обычно несут тяжелые грузы по воде, поэтому их строительство начинается с опускания кессонов и возведения башен и креплений. Для стальных консольных мостов стальной каркас строится из башен по направлению к центру и опорам. Когда требуется более короткий центральный пролет, его обычно выплывают и поднимают на место. Колода добавляется последней.

Рис. 4

Вантовые мосты

Строительство вантовых мостов обычно осуществляется консольным способом. После того, как башня построена, один кабель и часть палубы строятся в каждом направлении. Каждая секция палубы предварительно напряжена перед продолжением. Процесс повторяется до тех пор, пока секции палубы не встретятся посередине, где они соединяются. Концы закреплены на опорах.

Рис.4

Необычные мосты в мире

Перекатывающийся мост

Этот уникальный мост находится в Пэддингтонской области Лондона. Настолько особенным его делает то, что каждую пятницу восьмиугольная структура трансформируется. В течение дня мост собирается назад в оригинальную форму. Мост использует гидравлику, чтобы проделывать такие трансформации, он был закончен в 2004 году. Проект разработан Томасом Хитэрвиком, который также проектировал некоторые олимпийские проекты Лондона.

Колесо Фолкерка

Это больше, чем просто мост, благодаря его футуристическому дизайну. Колесо Фолкерка – первый и единственный в мире лифт для лодки! Структура может фактически вращаться на 180 градусов. Лодка заплывает по каналу в нижний ярус, после чего структура оборачивается, поднимая лодку до вершины канала. Это уникальный способ соединения каналов, что делает его исключительным подвигом современной разработки.

Мост Моисея

Этот мост был назван в честь Моисея, потому что он буквально раскалывает воду на две части. Инновационное решение было реализовано у крепости 17-го столетия. Изначально мост должен был быть построен через ров вокруг крепости, но у архитекторов возникло желание не нарушать образ крепости. Они решили замаскировать мост и пустить по ватерлинии, чтобы сделать его почти невидимым. Этот артистический дизайн создает иллюзию, будто вы идете через воду, а мост гармонирует с пейзажем. Он полностью сделан из древесины и является водонепроницаемым.

Подвесной мост на воздушных шарах

Легкий, практически невесомый мост парит над прудом, подвешенный на трех огромных белых воздушных шарах в английском Таттон-парке. Композиция называется «Мост обезьян». Автор моста французский художник Оливье Гроссетете. К сожалению, людям пробежаться по такой переправе нельзя, это всего лишь сказочная арт-инсталляция.

Магдебургский водный мост

Это сооружение, соединяющее каналы Миттеланд и Эльба-Хавел и проходящее над руслом реки Эльбы, было запущено в октябре 2003 года. Длина этого самого длинного водного моста в мире составляет 918 метров. В прошлом оба упомянутых канала возле Магдебурга упирались в противоположные берега Эльбы, уровень которой был намного ниже, чем в каналах. Чтобы перейти из одного канала в другой, судам приходилось закладывать 12-километровую петлю, потом час спускаться на водном лифте до уровня Эльбы, после чего повторять в обратном порядке те же действия, чтобы подняться до уровня противоположного канала. К тому же часто Эльба была слишком мелка для прохода загруженных барж, в этом случае приходилось тратить массу времени на их промежуточную разгрузку и погрузку.
После объединения Германии были разработаны основные внутренние маршруты, в свете чего для немецкого правительства строительство водного моста в Магдебурге стало приоритетной задачей. Началось строительство в 1997 году и стоило казне 500 миллионов евро. С помощью этого водного моста сеть внутренних немецких каналов соединяется портами, расположенными на Рейне.

Акведук Бартон Свинг

В английском Большом Манчестере в районе Бартон есть подвижный водный мост Бартон Свинг, с помощью которого канал Бриджуотер пересекает Манчестерский канал. Небольшие суда могут одновременно перемещаться по обоим пересекающимся каналам, но когда по Манчестерскому каналу движется крупное судно, то Бартон Свинг и соседний точно такой же, но сухопутный поворотный мост одновременно поворачиваются на 90 градусов, освобождая пространство над большим каналом и давая возможность судну миновать этот водный перекрёсток. Это единственный в мире подвижный акведук является важнейшим достижением гражданского строительства периода правления королевы Виктории.

Глава 2. Технологический этап

2.1. Современные технологии возведения мостов

Подготовительные работы

Сооружение моста начинается с комплексного инженерного и инженерно-геодезического изыскания. Проводятся различные замеры. Для будущего моста обычно выбирают место с минимальным расстоянием между противоположными берегами реки, пролива, залива или водохранилища. Во многих случаях это расстояние ещё более сокращают путём создания искусственной насыпи навстречу к противоположному берегу. В этих случаях, для беспрепятственного протока воды и судоходства, земснарядами углубляют фарватер (тальвег), над которым только и сооружается высокий пролёт моста.

В других случаях экономически выгоднее использовать природные острова, которые позволяют существенно уменьшить длину строящегося моста. На встречающихся на пути отмелях либо насыпают искусственные острова и прокладывают по ним дорогу, либо возводят только опоры моста. Однако чаще места строительства опор определяются длиной пролётов будущего моста, независимо от глубин реки или пролива.

Возведение опор

Способов сооружения мостовых опор достаточно много, усовершенствования их конструкций и изобретение новых форм и материалов для них — распространённое явление.

Фундаменты опор моста могут находиться как на берегу, так и под водой, соответственно, к ним применяются разные способы их сооружения. Для первых вырывается котлован, в котором вбиваются сваи, сооружается опалубка внутри которой каркас из стальной арматуры, который затем заливается бетоном, принимая нужные формы и размеры.

Под водой котлован под фундамент опоры можно вырыть земснарядом. Так же забиваются сваи. Каркас из стальной арматуры сооружается на берегу и подъёмным краном затем опускается на дно в подводный котлован. Для бетонирования под водой означенное место осушают с помощью кессонов, или используют специальный цемент, быстро затвердевающий под водой. Поднимающаяся на подводном фундаменте

опора должна иметь форму ледоруба, обращённого против течения реки. На опорах могут надстраивать высокие пилоны для поддержания основных (несущих) тросов в висячих мостах.

Сооружение пролётов

Технологии сооружения пролётов зависят от форм мостов. Используются подъёмные краны, передвижные подмости. Иногда используют толкающие устройства для надвижки пролётных строений, включающие опорную балку, салазки, путь скольжения, закрепляемый на опоре моста за обстройку опоры, подъёмные гидродомкраты и силовые толкающие гидроцилиндры, а также перегрузочные столики с подъёмными гидродомкратами. В иных случаях основная ферма моста сооружается на берегу, погружается на баржи, на которых транспортируется к готовым опорам будущего моста, и подъёмными приспособлениями устанавливается на отведённое ей место. Для арочных и сводчатых мостов устанавливают строительные леса, систему распорок, сооружают временные конструкции, которые по окончании строительства моста разбирают.

На строительных площадках возле строящихся мостов возникают рабочие посёлки и даже целые заводы по изготовлению отдельных конструкций, крупных элементов и блоков моста, перевозимых разными видами транспорта. Монтаж металлоконструкций на месте осуществляется путём сварки, заклёпки, винтовых соединений (болты). Конструкции из металла требуют защиту от коррозии.

Распространёнными, экономичными и быстро возводимыми являются мосты из предварительно напряжённого железобетона. Они могут быть построены либо ступенчатый, либо струйное или набивки.

При строительстве висячих и вантовых мостов прокладываются канаты или растяжки. Для висячих мостов, тросы состоят из нитей, которые устанавливаются отдельно, а затем собираются на концах. Нагрузка на тросы распределяется равномерно.

Конструкция

Рис. 5

Опоры моста: устои жёлтые, быки — красные.

Как правило, мосты состоят из пролётных строений (упрощённо — пролёт) и опор. Пролётные строения служат для восприятия нагрузок и передачи их опорам; на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод и так далее. Опоры переносят нагрузки с пролётных строений на основание моста.

Пролётные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плиты проезжей части. Статическая схема пролётных строений может быть арочной, балочной, рамной, вантовой или комбинированной; она определяет тип моста по конструкции. Обычно пролётные строения прямолинейны, однако в случае необходимости (например, при постройке эстакад и дорожных развязок) им придают сложную форму: спиралеобразную, кольцевую, и так далее.

Пролётные строения поддерживаются опорами, каждая из которых состоит из фундамента и опорной части. Формы опор могут быть весьма разнообразными. Промежуточные опоры называются быками, береговые — устоями. Устои служат для соединения моста с подходными насыпями.

Материалами для мостов служат металл (сталь и алюминиевые сплавы), железобетон, бетон, природный камень, дерево, верёвки.

Схема моста — формула, в которой последовательно представлены размеры расчётных пролётов — расстояния между центрами опорных частей пролётных строений. Если несколько последовательных опорных частей имеют одинаковый размер, указывается их количество, помноженное на размер каждого. Например (вымышленный «мост»), схема моста 5+3x10+4 м значит, что у первого пролётного строения моста расчётный пролёт — 5 метров, три следующих — по

10 метров каждый и пятый — 4 метра.

2.1. Разработка технологической карты

Банк идей

рис.1

рис.2

рис.3

Последовательность выполнения работы	Графическое изображение	Материалы, инструменты
Р ассмотрев три наилучших варианта, я остановил свой выбор на шаблоне арочного моста (рис. 2). Но немного доработал его, а именно добавил диагональные балки.		линейка
Распечатать огромный шаблон моста длиной в 72 сантиметра.		бумага
Вырезать макароны.		спагетти
Выложить все по линиям приступить к склейке детали в единую конструкцию.		клей пистолет
Соединить в одно целое поперечными балками.		канцелярский нож
Сделать и постелить дорожный настил.		горячий клей
		ножницы
		карандаш
Добавить вертикальные и диагональные балки.		картон

Заключение

В ходе исследовательской работы, изучая различные виды мостов теперь я могу определить какой мост целесообразнее построить в том или ином месте. Также я могу определить какой тип моста уже построен.

Я убедился в том, что проектирование и строительство мостов –очень сложная и ответственная задача. Размеры современных мостов нередко выходят за пределы привычного. Поэтому умение сооружать мосты еще со времен древних римлян считалось вершиной инженерного искусства. Современные технологии строительства очень разнообразны. Поэтому разновидностей мостов очень много: балочный, арочный, висячий, понтонный, разводной. В дальнейшем я планирую узнать историю мостов других городов России.