Текст книги "100 великих чудес инженерной мысли"

Мост Сидней-Арбор

Сиднейская гавань – средоточие городской жизни. Сюда ежедневно приходят десятки кораблей со всех концов мира. Бухта глубоко вдается вглубь материка, и город первоначально рос по обоим ее берегам. Кратчайшее сообщение между северной и южной частями Сиднея долгое время поддерживалось с помощью лодок и паромов, пока наконец их не соединил огромный арочный мост Сидней-Арбор. Построенный в 1926–1932 гг., он является самым широким мостом в мире. Это еще и один из самых длинных в мире однопролетных мостов.

Необходимость постройки моста через Сиднейскую бухту начала ясно вырисовываться уже со 2-й половины XIX в. Однако лишь в 1900 г., когда проблема сообщения между обеими частями сильно разросшегося города встала со всей остротой, правительство штата Новый Южный Уэльс всерьез озаботилось этой задачей. Обсуждались различные варианты; некоторые считали, что лучшим выходом станет постройка туннеля, проходящего под бухтой. На рассмотрение городских властей было представлено двадцать четыре схемы возможного решения, и все они были признаны неудовлетворительными. В 1903 г. фирма «Дж. Стюарт и компания» представила проект одноарочного моста без пилонов, который было весьма похож на тот, что пересекает Сиднейскую гавань сегодня. Однако и он был отклонен как «слишком огромный» и «нежелательный» с художественной точки зрения.

Последующие пятнадцать лет проблемой постройки моста занимался один из лучших гражданских инженеров Австралии, Джон Джоб Брэдфилд (1867–1943). Сегодня его называют «отцом» моста Сидней-Арбор. Его энтузиазм, опыт и знания позволили наконец сдвинуть дело с мертвой точки.

По предложению Брэдфилда правительство штата Новый Южный Уэльс в 1922 г. провело международный конкурс на лучший проект моста. В нем победила английская фирма «Дорман, Лонг и компания» из Миддлсборо, предложившая вариант стального одноарочного моста, опирающегося на мощные гранитные пилоны. 24 марта 1924 г. был заключен контракт на его постройку; стоимость контракта составила 4 217 721 австралийский фунт, 11 шиллингов и 10 пенсов.

Большая часть стали для мостовых конструкций (79 %) импортировалась из Англии. Все расчеты делала группа лондонских инженеров во главе с Ральфом Фриманом. Поскольку был избран вариант арочного моста, любое изменение проекта требовало перерасчета для всей структуры. А между тем вычисления заняли 28 увесистых томов!

Методы, с помощью которых строился мост, просто невообразимы в наше время. По сути, это была последняя крупная стройка, осуществлявшаяся техническими средствами XIX столетия: лопата, тачка, молот, зубило… Во многом это объяснялось необходимостью занять массы австралийских безработных: мост сооружался во времена «великой депрессии». Шестнадцать человек погибли во время строительства. Для того чтобы построить мост, подъезды к нему и дорогу, соединяющую обе части города, пришлось снести около 800 домов. Их жители были переселены без всякой компенсации, что вызвало широкое общественное недовольство. И напрасно городские власти уверяли, что строящийся мост станет «не только символом города, но и символом устремлений нации». Окрестные фермеры еще долгое время видели в мосте Сидней-Арбор олицетворение «города-вампира», сосущего кровь из страдающей страны.

Тем временем в Сиднейской бухте вовсю кипела работа. С помощью двух 580-тонных электрических подъемных кранов устанавливались огромные стальные арочные конструкции. Опорой им служили четыре массивных, 89-метровой высоты бетонных пилона. Их основания уходили в землю на 12,2 м. Пилоны были облицованы гранитом, добывавшемся в карьерах около Моруа, в 300 км к югу от Сиднея, где трудились 250 австралийских, шотландских и итальянских каменотесов. Три специально спроектированных баржи по морю доставляли обработанные и пронумерованные блоки гранита в Сидней.

После того, как были установлены пилоны, начались работы по сооружению главной арки. Обе ее половины вырастали навстречу друг другу с обоих берегов. 20 августа 1930 г. в 10 часов утра они соединились над серединой Сиднейской бухты. 134-метровой высоты стальная арка вознеслась над заливом и городом как символ очередной победы дерзкой человеческой мысли.

Более года заняли монтаж настила и достройка подъездов к мосту. 21 января 1932 г. была вбита последняя из шести миллионов заклепок, соединивших стальные конструкции, и через мост Сидней-Арбор проследовали первые пешеходы. Это были инженеры и рабочие – строители моста. А в феврале 1932 г. были устроены пробные испытания: 96 паровозов ездили по проложенным через мост рельсам взад и вперед, вставали в различные конфигурации, пробуя мост на прочность.

Длина моста Сидней-Арбор составляет 1149 метров, при этом арочный пролет протянулся на длину 503 метра. Высота над водой составляет 49 метров – этого вполне достаточно для прохода океанских судов. Общий вес стальных конструкций моста составляет 52 800 тонны. Для того чтобы выкрасить их в три слоя, потребовалось 272 тысячи литров краски.

Официальное открытие моста Сидней-Арбор состоялось в субботу, 19 марта 1932 г. На торжество собрались многотысячные толпы народа. По разным оценкам, присутствовало от 300 тысяч до миллиона человек. На мосту были организованы народные гуляния – благо, необычная ширина моста (49 метров!) это вполне позволяла. В другой раз такая возможность представилась жителям Сиднея лишь полвека спустя, когда отмечался золотой юбилей моста Сидней-Арбор.

Мост Сидней-Арбор стал одним из символов Австралии. Вот уже более семидесяти лет он трудится на благо людей. Сейчас через мост проложено восемь автомобильных полос, две железнодорожных колеи, пешеходный тротуар и велосипедная дорожка. Ежедневно его пересекает более 200 тысяч автомобилей.

Мост Голден Гейт

Мост Голден Гейт стал архитектурным символом Сан-Франциско, американское Общество гражданских инженеров включило мост Голден Гейт в число семи чудес современного мира. Его изящный силуэт растиражирован по всему свету в миллионах экземплярах, его можно видеть на майках, сумках, почтовых марках, открытках, бланках, этикетках… И хотя в наши дни по своим техническим характеристикам мост Голден Гейт давно уже не входит в число мостов-рекордсменов, он, по крайней мере неофициально, еще удерживает за собой звание самого известного висячего моста в мире и самого красивого моста в США.

Многомиллионный Сан-Франциско с трех сторон окружен водами Тихого океана и залива Золотые Ворота. До постройки моста Голден Гейт пересечь залив можно было лишь на пароме. Однако город рос, интенсивность сообщений возрастала, и к началу ХХ столетия залив был уже буквально забит паромами. А для того чтобы попасть из Сан-Франциско в северные районы Калифорнии, требовалось проделать долгий кружной путь в объезд залива.

Но ведь через устье залива Золотые Ворота можно построить мост! Эта мысль долгое время не давала покоя инженеру Джозефу Берману Страуссу (1870–1938). Еще в 1917 г. он впервые выступил с этой идеей, однако против него сразу ополчились судовладельцы и военные: одни беспокоились, что мост лишит их доходов от паромных переправ, другие опасались, что мост блокирует гавань и будет препятствовать свободному проходу военных и торговых судов…

Однако Страусс продолжал стоять на своем. Этот человек был настоящим поэтом и истинным провидцем. Пылкое воображение позволяло ему мечтать и выдвигать самые смелые идеи, а практический ум и талант инженера – воплощать эти мечты и идеи в жизнь. Целых 12 лет он упорно отстаивал свой дерзкий проект. Ему возражали: «Это невозможно! Вы даже не представляете себе, с какими трудностями столкнетесь! Да ни один трезвомыслящий человек не решится на такое!» Но Страусс был человеком мечтающим…

Наконец лед тронулся. Страусса поддержали жители шести округов, лежащих на северном побережье залива Золотые Ворота и в наибольшей степени страдающие от отсутствия постоянного сообщения с Сан-Франциско. 27 августа 1930 г. Страусс представил на рассмотрение специально созданного представителями этих округов комитета заключительный проект моста.

Работы по сооружению начались 5 января 1933 г. Технические трудности, стоявшие перед строителями, были действительно огромны. В узкое горло залива Золотые Ворота ветер врывается со скоростью до 60 миль в час. Дополнительные сложности создает сильное океанское течение, кроме того, район Сан-Франциско находится в зоне повышенной сейсмической активности. Весьма неблагоприятными были и внешние условия: 1933 г., самый разгар «великой депрессии». Американская экономика находилась в глубоком упадке, многих материалов нельзя было найти на рынке даже днем с огнем, вдобавок в восточной части залива Золотые ворота уже строился мост Сан-Франциско – Окленд, поглощавший и без того скудные ресурсы…

И все же бетонные опоры моста Голден Гейт постепенно начали подниматься над бурными водами залива.

Первой была заложена северная башня. Ее основание лежит в 342 метрах от берега, на глубине 30,5 м ниже морской поверхности, уходя на 10,5 м в скальное основание. Южную башню пришлось возводить на неровной, наклонно уходящей вниз поверхности, но строители успешно справились и с этой задачей.

Расстояние между башнями составляет 1280 м. Они поднимаются на 227 м выше поверхности воды и на 152 м выше настила. Вес каждой башни – 44 000 тонн, размеры основания – 10х16 м. Подсчитано, что в каждой башне имеется около 600 000 заклепок.

Башни удерживают два стальных кабеля, которые в свою очередь держат настил моста. Диаметр кабелей составляет около 90 см, длина – 2334,5 м. Каждый кабель сплетен из 27 572 стальных проводов; их совокупной длины хватит, чтобы более чем три раза окружить земной шар в районе экватора.

Одной из главных задач, стоявших перед Страуссом и его коллегами-инженерами, была проблема прочности конструкции. Мост должен был успешно противостоять даже самым яростным штормам, которые весьма нередки в этом районе Тихого океана. В итоге проектировщики заложили в него такой запас прочности, что мост способен успешно противостоять боковому ветру, дующему со скоростью 100 миль в час (что крайне маловероятно).

Страусс стал инициатором и многих новшеств в области безопасности строительных работ. Он ввел обязательный ежедневный контроль трезвости рабочих, а ниже опасной зоны по его распоряжению была натянута огромная страховочная сеть – благодаря этой мере были спасены жизни 19 человек. Всего же за четыре с половиной года строительства моста Голден Гейт погибло 11 человек – по тем временам это был крайне низкий показатель.

Общая протяженность моста составила в итоге 2737 м при ширине 27 м. В центральной части настил моста находится на 227 м выше поверхности воды. Масса всей конструкции первоначально составляла 894 500 тонн, но после того, как в 1985 г. первоначальное покрытие проезжей части моста было заменено более легким материалом, она сократилась до 887 000 тонн.

Празднества по случаю открытия моста начались в четверг 27 мая 1937 г. Этот день стал памятным для целого поколения жителей Сан-Франциско. 200 тысяч человек пришло полюбоваться на техническое чудо, построенное Джозефом Страуссом. Люди буквально заполнили мост, что, впрочем, не представляло никакой опасности: конструкция построена таким образом, что способна выдержать вес стоящих бампером к бамперу автомобилей на всех шести полосах движения одновременно с весом людей на двух пешеходных переходах.

На следующий день состоялась торжественная церемония открытия и освящения моста, после чего по нему проследовала кавалькада автомобилей, сигналящих клаксонами. Всю остальную часть этого дня мост был открыт только для пешеходов, а на следующий день по нему открылось регулярное автомобильное движение.

Сегодня Голден Гейт занимает седьмую позицию в списке мостов-рекордсменов. Ежегодно через него проходит в среднем до 40 миллионов автомобилей. Автомобильное движение обеспечивается в шесть рядов, мост платный для автомобилистов и бесплатный для пешеходов.

Конструкции моста выкрашены в оранжево-красный цвет и хорошо видны в тумане. Сегодня на мосту постоянно трудятся 38 маляров, которые непрерывно подновляют окраску. Еще 17 рабочих следят за состоянием стальных заклепок, периодически заменяя разъеденные ржавчиной на новые.

Мост через залив Сан-Франциско и туннель Йерба-Буэна

Мост, соединяющий города Сан-Франциско и Окленд, расположенные на противоположных берегах залива Сан-Франциско, в обиходной речи часто называют просто Бридж-Бей, «мост через залив». На самом деле это не один мост, а весьма сложная транспортная система, включающая в себя цепочку из трех отдельных мостов, туннель и виадук. Этот конгломерат построек, каждая из которых удивительна сама по себе, удерживает за собой целый ряд мировых рекордов. Так, стальной балочно-консольный мост, перекинутый через восточный рукав залива и лежащий на высоте 67 м выше поверхности моря, до сих пор остается самым длинным в мире стальным высокоуровневым мостом. Знаменитый туннель Йерба-Буэна, проложенный через скальный массив одноименного острова, включен в Книгу рекордов Гиннесса как самый широкий туннель в мире. Кроме того, «мост через залив» может гордиться тем фактом, что на его строительство было затрачено больше строительных материалов, чем на любую другую постройку в истории человечества. Опоры моста уходят на самую большую в мире глубину: одна на 61 м, а другая – на целых 73,7 м! На ее строительство было израсходовано больше бетона, чем пошло на постройку знаменитого небоскреба Эмпайр Стейт Билдинг в Нью-Йорке, а по высоте она превосходит пирамиду Хеопса.

Долгое время единственным средством сообщения через залив служила паромная переправа. Однако к середине 1920-х гг. возможности парома уже давно не соответствовали потребностям жителей этой густонаселенной территории. Необходимость постройки постоянного моста стала одной из первоочередных задач местных властей.

В октябре 1929 г. в Сакраменто начала свою работу комиссия по постройке моста через залив – так называемая «комиссия Гувера – Янга» (по имени президента США Гувера и губернатора штата Калифорния К.К. Янга). Руководителем строительства был назначен опытный инженер Чарльз Х. Парселл (1885–1951). Ему помогали инженеры Чарльз Э. Эндрю и Глен Вудрофф. Им предстояло осуществить весьма нелегкую задачу: перекинуть огромный 3-километровый подвесной мост через западный рукав залива между Сан-Франциско и островом Йерба-Буэна, проложить через остров туннель, построить транспортный виадук и через восточный рукав залива соединить остров Йерба-Буэна с Оклендом самым длинным в мире стальным консольно-балочным мостом.

Глубина залива в этих местах достигает 30,5 м, а состояние подводного грунта потребовало совершенно новых методов возведения опор моста. Американские инженеры заключили, что самым оптимальным решением станет постройка через восточный рукав не одного, а двух висячих мостов. Для этого на половине пути между Сан-Франциско и Йерба-Буэной была сооружена настоящая искусственная «скала» в виде массивного бетонного куба. Она стала опорой для двух висячих мостов общей протяженностью 2822,5 м с длиной подвесных пролетов 704 м. Четыре могучих башни – по две на каждом мосту – поднимаются над водой на 144,5 и 160 м соответственно. Постройка каждой их этих башен была равносильна сооружению одного 60-этажного небоскреба! Окрашенные в серебристый цвет, эти башни, в зависимости от угла освещения, кажутся то белыми, то черными – особенно в сумерках. Каждый из двух кабелей, поддерживающих подвеску, имеет 13 см в диаметре и сплетен из 17 664 стальных проводов.

Висячие мосты соединяют Сан-Франциско с островом Йерба-Буэна, лежащим в середине залива, на полпути между Сан-Франциско и Оклендом. Проложенная через мосты автомагистраль уходит здесь в огромную пасть туннеля Йерба-Буэна. Его ширина составляет 24 м, высота – 17 м, протяженность – 518 м. Туннель прокладывали с помощью взрывчатки. Огромного количества камня и глины, извлеченных во время земляных работ, хватило на то, чтобы насыпать в заливе Сан-Франциско небольшой искусственный остров.

Выйдя из туннеля Йерба-Буэна, автомагистраль пересекает остров по виадуку протяженностью 244 м. Далее снова открывается водная гладь. Это – восточный рукав залива Сан-Франциско. Чтобы пересечь его, строителям пришлось возвести стальной консольный мост с центральным промежутком 426,7 м и пятью балочными пролетами длиной 155 м каждый. Общая длина моста составляет 3100 м, и ко времени окончания постройки – 1936 г. – он являлся самым длинным стальным консольно-балочным мостом в мире.

Постройка моста Сан-Франциско – Окленд стала изумительным техническим подвигом своего времени. Общая протяженность всей этой суперструктуры – с мостами, туннелями, виадуком – составила 13,3 км (81/4 мили), из которых почти 8 км проложены над водой. При этом стоимость строительства составила 79,5 миллионов долларов.

В четверг, 12 ноября 1936 г., в 12: 30 пополудни, Бридж-Бей был торжественно открыт – спустя три года, четыре месяца и три дня после начала строительства. Движение по мосту организовано очень оригинально: все его конструкции, включая туннель Йерба-Буэна, имеют два яруса, каждый для движения в одном направлении. Первоначально верхний ярус служил только для легковых автомобилей, а нижний – для грузовиков и общественного транспорта, здесь была проложена рельсовая линия и курсировал электрический трамвай. В 1958 г. мост реконструировали, рельсы разобрали, и теперь обе палубы моста служат для одностороннего движение автомобилей: нижняя – в восточном, верхняя – в западном направлении, по пять рядов каждая. Ежедневно по двум ярусам моста проходят 250 тысяч машин.

Десятки рабочих круглосуточно обеспечивают безопасность движения по мосту, следят за состоянием всех его конструкций.

Мост в Фейетвилле

Длина стальной арки моста в Фейетвилле (штат Западная Виргиния, США) составляет 518 м. Он считается самым длинным арочным стальным мостом в Западном полушарии.

Фейетвиллский мост переброшен через узкое глубокое ущелье реки Нью-Ривер. Из-за этого его нередко называют просто «мостом через ущелье Нью-Ривер». До постройки моста путь через ущелье был сопряжен со многими трудностями: автомобилям приходилось либо следовать в объезд, либо преодолевать извилистый серпантин узкой дороги, петлявшей по склонам. Только после постройки моста проблема пересечения ущелья Нью-Ривер была благополучно разрешена.

В качестве разработчика проекта дорожный департамент штата Западная Виргиния привлек инженера Майкла Бейкера. В роли подрядчика выступило мостостроительное подразделение компании US Steel Corporation.

В июне 1974 г. начался монтаж первых стальных конструкций будущего моста. Он велся с использованием специально построенной временной канатной дороги. Трехдюймовой толщины стальные тросы, по которым двигались вагонетки, были протянуты на расстояние 1066 м между двумя парами 100-метровых башен, расположенных на каждой стороне ущелья. Общий вес стальных конструкций моста составил около 40 000 тонн.

В постройке моста использована специальная высокопрочная сталь, способная успешно противостоять всем капризам погоды. Издали мост кажется выкрашенным в красновато-коричневый цвет, однако на самом деле это цвет стальных конструкций: чудо-мост вообще не нуждается в покраске. Единственное, что требуется – это обрабатывать мост зимой специальными реагентами, препятствующими обледенению.

Ширина моста составляет 21 м. Его изящная стальная арка имеет протяженность 518 м, а общая длина сооружения составляет 923,5 м. Мост лежит на высоте 267 м выше течения реки.

22 октября 1977 г. Фейетвиллский мост был открыт для движения. Если раньше путь через ущелье Нью-Ривер занимал около 45 минут, то теперь автомобили пролетают его чуть больше чем за минуту. Пешеходам на мост вход строго воспрещен – за исключением только одного дня, третьей субботы в октябре. В этот день Торговая палата графства Фейетт регулярно празднует «День моста», и его проезжую часть заполняют тысячи пешеходов. Кульминацией праздника являются соревнования экстремалов, прыгающих с моста с парашютом.

Мосты Сэто-Охаси

«Охаси» по-японски – «большой мост», а Сэто – это японское Внутреннее море. Таким образом, «Сэто-Охаси» – «Большой мост через Внутреннее море». Именно такое название получил комплекс мостов, соединивший в 1988 г. японские острова Хонсю и Сикоку.

Мосты Сэто-Охаси строились девять лет. Сегодня они включают в себя шесть больших мостов, проложенных через Внутреннее Японское море – Минами-Бисан, Кита-Бисан, Иосима, Ивакуродзима, Хицуисидзима и Симодзиу – и четыре вспомогательных моста. Их общая длина – 12,3 км (в том числе 9,4 км – над морем). Следовательно, Сэто-Охаси – самый длинный мост в мире.

Грандиозное строительство продолжалось около десяти лет. В самые напряженные моменты здесь работало до 50 000 человек.

Самый протяженный из мостов – Минами-Бисан. Его длина составляет 1,723 метра – это пятый по длине мост в мире. Высота большей из двух его опор составляет 194 метра. Даже во время прилива расстояние от моста до уровня воды составляет 65 метров, и это позволяет танкерам и океанским судам беспрепятственно входить во Внутреннее Японское море.

Мосты Ивакуродзима и Хицуисидзима напоминают лебедей, расправляющих крылья. Они практически одинаковы не только по форме, но и по размерам – их длина составляет 792 метра. Мост Иосима единственный среди мостов Сэто-Охаси имеет ферменную конструкцию.

Все шесть мостов двухуровневые – на первом уровне проложена скоростная четырехполосная автострада, на втором – двухколейная обычная железная дорога, а также две колеи для линии высокоскоростной железной дороги – синкансен.

Как известно, эта местность постоянно находится под угрозой землетрясения. Однако мосты спроектированы таким образом, что способны выдержать землетрясение в 6,5 балла (по шкале Рихтера).

Самый лучший вид на мосты Сэто-Охаси открывается от города Окаяма, с холма Васузан. Перед восхищенным зрителем предстает панорама моря с небольшими прогулочными катерами и многочисленными маленькими островами, через которые, изгибаясь, тянется автомагистраль, кажущаяся висящей в воздухе – редкий в наше время пример гармонии природы и творения человеческих рук.