Железнодорожный мост

Эта статья входит в число хороших статей
Эта статья прошла проверку экспертом
Железнодорожный мост через Кезу

Железнодоро́жный мост — инженерное сооружение, предназначенное для поддержания и сохранения непрерывности железнодорожного полотна при пересечении водных преград, автомобильных дорог, ущелий, хребтов и других естественных препятствий. Он также выполняет функцию защиты железнодорожного пути и железнодорожного подвижного состава от повреждений, вызванных природными явлениями, такими как обвалы, сели, лавины и паводки. Железнодорожный мост играет ключевую роль в развитии транспортной инфраструктуры, обеспечивая высокую пропускную способность и надёжность железнодорожного сообщения в различных природных и климатических условиях. Ежедневно через железнодорожные мосты проходят сотни поездов, перевозящих миллионы тонн грузов и тысячи пассажиров[1][2][3].

Железнодорожные мосты возводят с использованием балочных, реже арочных или комбинированных (например, арок с затяжкой) конструкций. В качестве материалов для строительства применяют сталь, сталежелезобетон или железобетон[4].

Железнодорожные мосты могут быть однопутными, двухпутными или многопутными. Крупные мосты часто строят совмещёнными, чтобы обеспечить движение как для железнодорожного, так и для автомобильного транспорта[4].

Устройство

Железнодорожные мосты включают в себя проезжую часть, на которой размещаются путевые рельсы и прочие элементы, обеспечивающие безопасность движения железнодорожных подвижных составов. Проезжая часть поддерживается несущими конструкциями, которые называются пролётными строениями. Они могут быть выполнены в виде балок, ферм или комбинированных систем. Нагрузка от пролётных строений на основание передаётся через опоры[5][6].

Береговые опоры называются устоями и выполняют функцию поддержки пролётных строений и противодействия давлению насыпей и других внешних факторов. Промежуточные опоры имеют свою форму и размеры, которые определяются величиной и характером нагрузок, передаваемых от пролётных строений, а также условиями прохождения под мостом водных потоков, ледохода, судоходства и местными инженерно-геологическими характеристиками. Нижняя часть опоры, погруженная в грунтовое основание, называется фундаментом, а верхняя часть — телом опоры. Для обеспечения передачи нагрузки в строго определённых местах, фиксации положения пролётного строения и обеспечения свободы его перемещения и поворота устанавливаются специальные детали — опорные части, которые являются частью конструкции пролётного строения[5][6].

Параметры

Основными размерами железнодорожного моста являются его длина, пролёт и высота. Эти параметры подлежат тщательному расчёту, от их точности зависит безопасность эксплуатации инженерного сооружения[5].

Во время паводков уровень воды существенно повышается по сравнению с меженью. Реки выходят из берегов, затопляя прилегающие к руслу поймы. Длина железнодорожного моста, как правило, меньше ширины затапливаемых пойм[5].

Вода из основного русла и с пойм проходит через просветы между опорами моста. Просвет определяется как расстояние между всеми опорами на расчётном уровне высоких вод. Его величина должна быть достаточной для безопасного пропуска всего объёма воды, то есть расчётного расхода, который может возникнуть в течение всего срока службы железнодорожного моста. Расход представляет собой объём воды в кубических метрах, протекающий через поперечное сечение водотока в течение одной секунды. Для определения просветов моста используются расчётный расход и расчётный уровень воды, который ожидается в среднем один раз в сто лет (на железных дорогах третьей категории — один раз в пятьдесят лет)[5].

Общая длина железнодорожного моста измеряется как расстояние между внешними гранями устоев и включает в себя сумму полных длин пролётных строений, зазоров между торцами соседних пролётных строений и длин устоев. Пролётное строение определяется не только своей полной длиной, но и расчётным пролётом, который представляет собой расстояние между центрами опорных частей, а также строительной высотой, измеряемой от подошвы рельса до самой низкой точки конструкции пролётного строения[5].

Высота железнодорожного моста измеряется от подошвы рельса на мосту до уровня межени или, при отсутствии воды, до самой низкой точки поверхности земли по оси моста. Высота моста должна обеспечивать беспрепятственный пропуск паводковых вод, ледоходов, а также судоходства при необходимости[5].

Для обеспечения безопасного и беспрепятственного движения поездов по железнодорожным путям необходимо обеспечить соответствие размеров железнодорожного подвижного состава и габаритов искусственных сооружений. Эти параметры регламентируются габаритом железнодорожного подвижного состава и габаритом приближения строений, через которые проходят поезда[5].

Классификация

Железнодорожные мосты разнообразны и классифицируются по разным критериям. Основные признаки классификации[5][7].

По материалу конструкции:

  • деревянные;
  • каменные;
  • бетонные;
  • железобетонные;
  • металлические.

По длине конструкции:

  • малые (до 25 метров);
  • средние (от 25 до 100 метров);
  • большие (более 100 метров).

По числу пролётов:

  • однопролётные;
  • двухпролётные.

По расположению проезжей части относительно уровня пролётных строений с ездой:

  • поверху;
  • понизу;
  • в два яруса;
  • посередине.

В зависимости от количества железнодорожный путей:

  • однопутные;
  • двухпутные.

По устройству проезжей части с ездой на:

  • балласте;
  • деревянных или металлических поперечинах;
  • железобетонных плитах.

По сроку службы:

  • капитальные (от 50 до 70 лет и более);
  • временные (от 5 до 7 лет);
  • краткосрочные (на один сезон).

По статической схеме работы пролётных строений и опор:

  • балочные;
  • рамные;
  • арочные;
  • висячие.

Металлический мост

Трегуляевский мост

К металлическими мостам относятся сооружения, в которых используются стальные, железобетонные или чугунные элементы. Металл считается одним из самых прочных материалов для строительства мостов. Он обладает высокой прочностью и устойчивостью к различным нагрузкам, таким как растяжение, сжатие, срез и кручение[8].

На железных дорогах России наибольшее распространение получили металлические мосты. Они составляют более 40 % от общего числа мостов и более 50 % от общей длины[9][10].

Металлические мосты имеют ряд преимуществ[9][10]:

  1. Они лёгкие и прочные благодаря высокой прочности стали. Показатель эффективности использования материала по весу определяется соотношением плотности металла к его пределу текучести. Металлические конструкции обычно легче, чем конструкции из других материалов. Это позволяет перекрывать большие расстояния и обеспечивает надёжную работу конструкций под тяжёлыми динамическими нагрузками. Современные стальные мосты могут иметь пролёты до 1524 м, в то время как железобетонные мосты — только до 305 м.
  2. Металлические мосты можно изготавливать на специализированных заводах с использованием автоматической сварки. Сталь обрабатывается только на станках, поэтому для изготовления металлических конструкций подходят только методы индустриального производства. Это обеспечивает серийность, высокую точность и степень готовности конструкций для монтажа, а также короткие сроки изготовления.
  3. Металлические мосты легче и удобнее в монтаже, чем мосты из других материалов. Они имеют высокую степень сборности, так как их элементы можно собирать и монтировать на месте постройки с использованием высокопрочных болтов или сварки. Отдельные части конструкций мостов можно перевозить по железной дороге к месту установки.
  4. Металлические мосты удобны для переустройства и усиления в процессе эксплуатации при увеличении временной вертикальной нагрузки.
  5. При хорошем уходе и содержании срок службы стальных конструкций достаточно большой. На железных дорогах России есть мосты, которые служат уже более 90 лет.
  6. Металлические мосты имеют преимущества с военной точки зрения: они огнестойкие и мало уязвимы с воздуха при нападении обычными средствами.

Однако у металлических мостов есть и недостатки[9]:

  1. Основной недостаток — подвержённость коррозии в процессе эксплуатации. Это требует постоянного и тщательного надзора, очистки металлических поверхностей от грязи и влаги, а также периодической окраски. Это увеличивает затраты на содержание мостов по сравнению с железобетонными.
  2. Стальные конструкции легче железобетонных, поэтому они более подвержены увеличению временной нагрузки. Это может привести к «износу» моста. Со временем конструкции могут усиливаться или заменяться из-за невозможности пропуска более тяжёлых поездов.

Несмотря на недостатки, металлические мосты остаются конкурентоспособными по стоимости с железобетонными. Их применение должно быть обосновано технико-экономическими расчётами. Наибольший эффект достигается при использовании металлических конструкций с пролётом более 50 м, так как это позволяет сократить количество опор, снизить объём материалов и трудоёмкость работ, а также уменьшить продолжительность и стоимость строительства моста в целом[5].

Железобетонные и металлические мосты неразрезной и других систем

Волжский железнодорожный мост

Мосты с балочными пролётными строениями неразрезной системы

Статическая схема неразрезного пролётного строения представляет собой многопролётную балочную конструкцию, не прерывающуюся над промежуточными опорами. Степень статической неопределимости данной конструкции определяется числом промежуточных опор[11].

Балочные неразрезные пролётные строения характеризуются уменьшенными значениями изгибающих моментов, что позволяет сократить высоту и размеры поперечного сечения главных балок. Это способствует экономии металлических материалов и увеличивает возможность перекрытия более значительных пролётов по сравнению с разрезными пролётными строениями[11].

Неразрезные пролётные строения характеризуются плавным изгибом, который обеспечивает безопасное движение поездов на высокой скорости. Также минимизирует динамическое воздействие железнодорожного подвижного состава на конструкцию[11].

Рамные мосты

Рамный мост состоит из ригеля[12] и стоек, которые жёстко соединены друг с другом и опираются на фундаменты. Рамный мост представляет собой статически неопределимую систему, элементы которого работают на совместное действие поперечного изгиба и продольных сил. Благодаря интенсивному изгибу стойки оказывают значительное разгружающее воздействие на ригель. Это облегчает работу ригеля на изгиб. Рамные мосты возводят монолитными и сборными из ненапряженного и напряженного железобетона[8][13].

В отличие от неразрезных систем, рамные конструкции позволяют отключать большее количество связей, при этом сохраняя геометрическую стабильность. Это делает их более устойчивыми к различным воздействиям, что особенно важно с точки зрения военной техники. В частности, металлические мосты рамной конструкции, изготовленные из высокопрочных сталей, способны выдерживать значительные нагрузки и хорошо сопротивляются сейсмическим и другим динамическим воздействиям[14].

Арочные мосты

Мокринский железнодорожный мост

Мосты, в которых основными несущими конструкциями являются арки или своды, называются арочными. Арка представляет собой криволинейный плоский элемент криволинейное перекрытие пространства между двумя опорами или устоями моста. При увеличении ширины арки до размеров, сопоставимых с шириной самого моста, образуется конструкция, известная как цилиндрический свод[8][15][16].

В современных условиях арочные мосты под железную дорогу строятся из монолитного железобетона при пролётах до 50-60 метров. При увеличении пролёта вместо сводов более экономичным решением становятся раздельные арки[5].

Арочные конструкции являются распорными системами. Под воздействием вертикальной нагрузки в опорных сечениях арки (пятах) возникают как вертикальные, так и горизонтальные усилия (распор), что приводит к формированию опорных реакций[14].

Принципы проектирования мостов

При разработке проектов новых железнодорожных мостов и реконструкции существующих необходимо соблюдать ряд принципов[17]:

  1. Обеспечивать надёжность, долговечность и бесперебойную эксплуатацию сооружений.
  2. Гарантировать безопасность движения поездов.
  3. Обеспечивать безопасные условия труда для рабочих в процессе строительства и эксплуатации.
  4. Учитывать возможные паводки и ледоход на водотоках, а также требования судоходства и лесосплава на судоходных реках.
  5. Экономично расходовать материалы, особенно металл, цемент и лес, а также топливные и энергетические ресурсы.
  6. Обеспечивать простоту, удобство и высокие темпы монтажа конструкций.
  7. Учитывать перспективы развития железнодорожного транспорта.
  8. Принимать во внимание интересы благоустройства и планировки населённых пунктов, а также перспективы освоения земель в сельскохозяйственных целях.
  9. Предусматривать меры по охране окружающей среды, включая предотвращение заболачивания, термокарстовых, эрозионных, наледных и других вредных процессов.
  10. Обеспечивать поддержание экологического равновесия и охрану рыбных запасов.

Порядок разработки проекта моста

Железнодорожные мосты проектируются на основе комплекта рабочих чертежей, которые включают в себя: технические условия; расчёты; пояснительную записку; смету. Основная задача при проектировании — определить оптимальное местоположение моста, выбрать форму и размеры конструкции, которые обеспечат необходимую прочность и устойчивость сооружения. При этом учитывается, что металлические и железобетонные мосты должны прослужить не менее 70-80 лет, а деревянные (за исключением временных) — не менее 25-30 лет[5].

Проектная документация для строительства железнодорожных мостов разрабатывается на основе утверждённых обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений. В проектной документации детализируются решения, принятые в обоснованиях, и уточняются основные технико-экономические показатели[17].

Основным проектным документом для строительства объектов обычно является технико-экономическое обоснование (ТЭО) строительства. На основе утверждённого в установленном порядке ТЭО (проекта) строительства разрабатывается рабочая документация[17].

Проект строительства железнодорожного моста состоит из нескольких разделов: общая пояснительная записка; план мостового перехода; технологические решения; архитектурно-строительные решения; организация строительства; охрана окружающей среды; мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций; сметная документация; эффективность строительства. Состав и содержание разделов проекта могут корректироваться в зависимости от сложности строящегося моста в соответствии с СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений»[5].

Галерея

  • Железнодорожные мосты
  • Железнодорожный мост Вааланкуркку

    Железнодорожный мост Вааланкуркку

  • Финляндский железнодорожный мост

    Финляндский железнодорожный мост

  • Чусовской железнодорожный мост

    Чусовской железнодорожный мост

  • Николаевский (Краснолужский) железнодорожный мост

    Николаевский (Краснолужский) железнодорожный мост

  • Андреевский железнодорожный мост

    Андреевский железнодорожный мост

  • Финский железнодорожный мост

    Финский железнодорожный мост

Примечания

  1. ↑ Межгосударственный стандарт транспорт железнодорожный Основные понятия. Термины и определения. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. Дата обращения: 17 июня 2025.
  2. ↑ Вайцеховская А. Самые интересные железнодорожные мосты России. АО «Издательский дом «Гудок». Дата обращения: 5 августа 2025.
  3. ↑ Никонов И. Н. Искусственные сооружения железнодорожного транспорта. — М.: Трансжелдориздат, 1963. — С. 4. — 339 с.
  4. ↑ 4,0 4,1 Железнодорожный мост. Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия». Дата обращения: 17 июня 2025.
  5. ↑ 5,00 5,01 5,02 5,03 5,04 5,05 5,06 5,07 5,08 5,09 5,10 5,11 5,12 Августов Г. И. Мосты на железных дорогах. — СПб.: Министерство обороны Российской Федерации Военный институт (Железнодорожных войск и военных сообщений) ФГКВОУ ВПО «Военная академия материальнотехнического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулёва», 2016. — 589 с.
  6. ↑ 6,0 6,1 Зуев И. И. Учебник монтера пути. — М.: Транспорт, 1978. — С. 30. — 255 с.
  7. ↑ Анисимов А. В. Оценка технического состояния мостовых сооружений на автомобильных дорогах. — М.: МАДИ, 2023. — С. 6. — 172 с.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 Петропавловский А. А., Богданов Н. Н., Бондарь Н. Г. Проектирование металлических мостов : Учеб. для вузов по спец. «Мосты и тоннели» / под ред. А. А. Петропавловского. — М.: Транспорт, 1982. — 320 с.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Протасов К. Г., Теплицкий А. В., Крамарев С. Я., Никитин М. К. Металлические мосты. — М.: Трансжелдориздат, 1957. — 456 с.
  10. ↑ 10,0 10,1 Богданов Г. И., Владимирский С. Р., Козьмин Ю. Г., Кондратов В. В. Проектирование мостов и труб. Металлические мосты. — М.: Маршрут, 2005. — 460 с. — ISBN 5-89035-159-1.
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 Захаров Л. В. Сборные неразрезные железобетонные пролетные строения мостов. — М.: Транспорт, 1993. — 232 с.
  12. ↑ Горизонтальный опорный элемент, который равномерно распределяет нагрузку между несущими элементами и воспринимает нагрузку от покрытия платформы.
  13. ↑ Саламахин П. М., Маковский Л. В., Попов В. И. Курс лекций по МДК. 01.02 Проектирование инженерных сооружений.. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — С. 44. — 352 с.
  14. ↑ 14,0 14,1 Иосилевский Л. И.,Носарев А. В., Чирков В. П., Шепетовский О. В. Железобетонные пролётные строения мостов индустриального изготовления : Конструирование и методы расчёта. — М.: Транспорт, 1986. — 216 с.
  15. ↑ Арочный мост. Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия». Дата обращения: 5 августа 2025.
  16. ↑ Рашев В. Г. Искусственные сооружения железных и автомобильных дорог: Иллюстрированный словарь. — СПб.: Политехника, 2008. — С. 12. — 456 с.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 Воронин М. И., Кантор И.И., Копыленко В.А. Проектирование мостовых переходов на железных дорогах / под ред. И. И. Кантора. — М.: Транспорт, 1990. — 286 с. — ISBN 5-277-00880-2.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Железнодорожный_мост&oldid=1955962