Виадук

Виаду́к (от лат. via — дорога, путь и лат. duco — веду) — мостовое инженерное сооружение большой протяжённости, предназначенное для прокладки пути через глубокие овраги, лощины, ущелья, долины рек или другие препятствия с высоким расположением уровня проезда над их дном^[1]^[2]. От обычного моста виадук отличается, как правило, значительной длиной и высотой, а также наличием частых опор или арок^[3]. Конструктивно виадуки бывают арочными, рамными, балочными или вантовыми, а по материалу изготовления — каменными, металлическими, бетонными или железобетонными^[1].

История

Термин «виадук» был образован по аналогии с древнеримскими акведуками, но вошёл в широкое употребление лишь в XIX веке, с бурным развитием железнодорожного строительства. Однако сами сооружения, соответствующие этому понятию, возводились ещё в античную эпоху^[3]. Примерами являются арочные каменные виадуки, построенные в Древнем Риме^[1]. Строительство виадуков стало особенно актуальным с появлением железных дорог, требовавших прокладки прямых путей через сложный рельеф местности, где обычные насыпи или мосты были неэффективны или чрезмерно дороги^[3].

Многие виадуки, построенные века назад, являются памятниками инженерного искусства и продолжают функционировать. В Шотландии знаменит виадук Гленфиннан (1898 год), выполненный из бетона и получивший мировую известность благодаря фильмам о Гарри Поттере. В Англии одним из первых и наиболее элегантных считается кирпичный виадук долины Уз в графстве Суссекс (1841 год) длиной 450 метров с 37 арочными пролётами^[3].

В США старейшим действующим железнодорожным виадуком является виадук Кэрролтона в Балтиморе, открытый в 1829 году и названный в честь одного из подписантов Декларации независимости. В Канаде самым большим железнодорожным мостом на протяжении долгого времени остаётся стальной виадук в городе Летбридж (провинция Альберта, 1909 год) длиной 1624 метра, пересекающий реку Олдмен^[3].

Конструктивные особенности и материалы

Виадук представляет собой, по сути, протяжённый мост, состоящий из множества пролётов, опирающихся на высокие опоры. Конструкция выбирается исходя из конкретных инженерных и природных условий. Арочные виадуки, часто выполняемые из камня или бетона, эффективно распределяют нагрузку и исторически были одними из первых. С конца XIX века с развитием металлургии и появлением железобетона стали доминировать металлические и железобетонные виадуки балочной или рамной системы, что позволило увеличивать пролёты и высоту опор^[1].

Современные технологии позволяют возводить виадуки рекордных параметров. Например, виадук Мийо во Франции (архитектор Норманн Фостер, 2004 год) использует вантовую систему. Его общая длина составляет 2,46 км, а высота одной из опор достигает 245 метров, что делает его одним из самых высоких транспортных сооружений в мире. Другим примером является металлический виадук «Европа» через долину реки Зилль в Инсбруке (Австрия, 1963 год) с длиной пролётов и высотой опор, приближающимися к 200 метрам. В России на черноморском побережье в 1999 году был построен виадук через ущелье реки Чемитоквадже длиной 577 метров с опорами высотой до 77 метров, перекрытый сталежелезобетонными пролётными строениями^[1].

Виадуки в России

На территории России масштабное строительство железнодорожных виадуков велось в начале XX века в связи с прокладкой новых магистралей, например, дороги Казань—Екатеринбург. Работы, начатые в 1914 году, велись в сложных условиях холмистого рельефа Среднего Урала. Проектированием занимались известные инженеры, в числе которых были Павел Щусев, Оттмар Маддисон и архитектор М. Ф. Колчанов. Строительство, осложнённое Первой мировой войной, велось в том числе с привлечением военнопленных и было в основном завершено к 1918 году^[4].

На территории современного Пермского края сохранились два заброшенных виадука той эпохи, представляющих историко-технический интерес. Виадук у посёлка Большой Сарс имеет длину около 200 метров и состоит из шести железобетонных арочных пролётов, опоры которых облицованы камнем. Второй виадук расположен у посёлка Бартым и пересекает глубокий овраг реки Ирень. Он короче (около 100 метров) и имеет четыре арочных пролёта схожей конструкции. Оба сооружения, хотя и не эксплуатируются, сохранили монументальность и привлекают туристов^[4].

Ещё одним примером виадука в России является Мокринский железнодорожный мост рядом с деревней Мокры в Чувашской Республики. Мост соединял железную дорогу «Казань — Москва» в начале двадцатого столетия и использовался до 1986 года. Построенный Мокринский мост считался вторым по величине в Европе железобетонным сооружением. Его высота составляет 34 метра, а длина — 360 метров, при этом стоит на 16 бетонных столбах, образующих 15 арок^[5]^[6].

Инженерные аспекты и устойчивость

Проектирование виадуков требует учёта множества факторов: рельефа местности, сейсмической активности, ветровых нагрузок и свойств грунтов. Сравнительный анализ различных подходов хорошо иллюстрируют два выдающихся сооружения: мост Вереск в Иране (построен в 1939 году) и виадук Мийо во Франции^[7].

Мост Вереск, арочный, построенный из стали, камня и бетона в сейсмически активном горном районе, демонстрирует подход, ориентированный на сопротивление землетрясениям. Его конструкция, возведённая с минимальным использованием механизмов, рассчитана на долговечность в сложных природных условиях. В отличие от него, виадук Мийо представляет собой вершину современных технологий. Это вантовый мост из предварительно напряжённого железобетона и стали, спроектированный с помощью компьютерного моделирования. Основной инженерный вызов для него — сопротивление сильным ветрам, характерным для долины Тарн, а не сейсмическим воздействиям^[7].

Для оценки надёжности подобных конструкций в сейсмических регионах применяется вероятностный анализ. Например, для моста Вереск на основе данных о землетрясениях в регионе строится логнормальное распределение магнитуд, что позволяет оценить риски и спроектировать необходимый запас прочности. Современные виадуки часто оснащаются системами постоянного мониторинга (датчиками деформаций, колебаний, напряжений), что позволяет отслеживать их состояние и прогнозировать необходимость обслуживания^[7].

Виадуки в транспортной системе

Виадуки играют ключевую роль в создании непрерывных транспортных коридоров, особенно в горных регионах. Они являются неотъемлемой частью многих знаменитых железных дорог. Так, Трансиранская железная дорога, построенная в 1927—1938 годах для связи Каспийского моря с Персидским заливом, включает 174 виадука, позволивших преодолеть хребет Эльбурс^[3].

В Черногории самым высоким (200 м) и длинным (499 м) железнодорожным мостом на линии Белград — Бар является виадук через реку Мала-Риека. В Южной Америке виадук с условным названием «Виадук 13» в Бразилии (1978 год) высотой 509 метров удерживает статус самого высокого железнодорожного моста на континенте. Помимо железных дорог, виадуки широко используются в автомобильных магистралях для бессветофорного пересечения сложного рельефа, что повышает безопасность и скорость движения^[3].