Первые мосты на железной дороге. Журавский. Катастрофы на мостах

 

По теме "путь"

Cпециальные проекты

Реклама

Партнеры и спонсоры

Что еще?

О первых железнодорожных мостах. Мосты Д. И. Журавского через Веребьинский овраг, реки Цна и Мста

История развития мостостроения в первые десятилетия железнодорожного строительства даёт яркий пример внутренней беспомощности и ограниченности техники, развивающейся чисто эмпирическим путём. Быстрое развитие железнодорожного транспорта должно было заставить мостостроителей заняться теорией, для которой, кстати сказать, уже имелись основания в прекрасно разработанной классической механике. Однако практики мостостроения продолжали искать новые системы ферм обычным для них эмпирическим путём. Так, американский инженер Гау предложил сквозные деревянные фермы, имеющие восходящие сжатые раскосы из дерева, как у Кулибина, и растянутые тяжи из железа круглого сечения. Хотя раскосные фермы, предложенные Кулибиным, представляют собой весьма близкий к совершенству тип ферм, особенно деревянных, Гау очень мало помог мостостроению. Делал он раскосы ферм одинаковой мощности, одинакового сечения и при испытании своих моделей не приходил к удовлетворительным результатам.
B России, с её обильными водными путями, с её величайшими реками, вопросы мостостроения встали очень остро при постройке Петербургско-Московской железной дороги. Всех мостовых строений насчитывалось около ста, причём некоторые из них, как Веребьинский мост, имели в длину более полукилометра.
Мосты Петербургско-Московской дороги представляют историческую достопримечательность русского железнодорожного дела. Проектировал и строил эти мосты Дмитрий Иванович Журавский.

Портрет Д. И. Журавского
Он вырос у родственников своей матери в селе Белом, на просторе курских полей, под голубым степным небом. Окончив курс в Нежинской «гимназии высших наук» Журавский в 1836 году отправился в Петербург разыскивать себе какую-нибудь должность. Он не мог, однако, устоять против обаяния имён знаменитых русских математиков Буняковского и Остроградского, читавших лекции в Институте инженеров путей сообщения, и, вместо службы, поступил в Институт.
Курс в Институте Журавский окончил блистательно в 1840 году и вскоре был направлен в распоряжение строительной комиссии Петербургско-Московской железной дороги. Не только глубокие познания, но и его страстная приверженность к новому тогда железнодорожному строительству привлекли к нему внимание. После того как молодой инженер провёл ряд изыскательных работ на проектируемой линии, ему поручили проектирование мостов.
Двадцатитрёхлетний инженер размыслил со всех сторон поставленную перед ним задачу и увидел, что на опыт и практику своих предшественников особенно полагаться нельзя.
Дело сводилось вот к чему.
До половины 19 века строительство мостовых ферм не имело прочной научно-теоретической базы. Мосты строили наощупь, всё тем же эмпирическим путём. Мостостроители не знали ни законов образования ферм, ни расчёта работы их, ни упругих свойств применявшихся материалов. Несмотря на огромный опыт, качество мостов было очень низкое. Аварии и крушения преследовали строителей, несмотря на всю их опытность и осторожность. Так, например, в первой половине XIX века потерпели крушение два моста один близ Филадельфии — в 1811 году, другой в Брайтоне — в 1833 году; после восстановления этих мостов они снова разрушились: филадельфийский — в 1816 году, а брайтонский — в 1838 году. Катастрофы случались в Германии, в Англии, во Франции, и общее число их было очень велико.
Понадобилось достаточно много времени, чтобы инженерная мысль начала при постройке мостов учитывать все возможные нагрузки как постоянные, в виде собственного веса, сооружения и давления земли и воды, так и временные: движение поезда, людских масс и экипажей, давление ветра, силу торможения центробежную силу при движении поезда и т. д.

Катастрофа на Тейсском мосту (Старинная гравюра)
С огромным мостом через Тейсский залив в Шотландш, строившимся уже в 1870—1878 годах, катастрофа произошла дважды при таких обстоятельствах. Во время постройки, 2 февраля 1877 года, два больших пролёта и один малый упали в воду вследствие недостаточной устойчивости опор, вовсе не рассчитанных на давление ветра. Вторая катастрофа была значительно более серьёзной, но произошла она по той же причине: строители опять не учли возможного давления ветра, которое при сильной буре может доходить до двухсот, трёхсот и даже до шестисот и семисот килограммов на квадратный метр.
И вот, 29 декабря 1879 года, во время сильного ветра, когда по мосту шёл скорый поезд, обрушились тринадцать больших пролётов. Поезд упал в воду, причём никто из людей не спасся.
Более счастливым оказался знаменитый английский писатель Чарльз Диккенс, едва не погибший при подобной же катастрофе в Англии. Вагон, в котором он находился, повис над обрушившейся мостовой фермой, в то время как следующие вагоны оборвались и упали в воду. Эта катастрофа произвела тяжёлое впечатление на писателя, и тень пережитого лежит на его очерках «Станция Мегби».
Из всего опыта фермы Гау привлекли наибольшее внимание молодого петербургского инженера. Сначала он думал просто следовать им, но при постройке Веребьинского моста с отверстиями по 25 с половиной сажен Журавский отступил от образцов Гау. С большим умом и смелостью он применил неразрезные над опорами фермы с пересечениями раскосов. Этому нововведению Журавский предпослал теоретическую разработку способа определения усилий в частях раскосной фермы, как разрезной, так и неразрезной, с одним или несколькими пересечениями раскосов.
Американцы, строя новый мост, выбирали размеры его частей руководясь опытом предшествующих построек. Журавский разработал способ определения сил, сжимающих или растягивающих при проходе поезда составные части фермы, каждый отдельный стержень. И результаты расчёта тотчас же убедили Журавского в том, что нет никакой нужды делать все тяжи, все раскосы одного и того же размера. Он выяснил, что тяжи и раскосы, ближайшие к середине пролёта, испытывают меньшие усилия, чем расположенные около опор, а стало быть им можно дать меньшие поперечные сечения.
Американский консультант Уистлер нашёл эти выводы молодого инженера не внушающими доверия. Тогда Журавский построил небольшую модель фермы, заменив болты проволоками одинаковой толщины. Нагрузив модель, Журавский стал водить смычком обыкновенной скрипки по этим проволокам, и тогда все могли заметить, что проволоки вблизи опор давали более высокий тон, чем находившиеся в середине: следовательно, они были натянуты сильнее. Этот остроумный опыт, бесспорно, подтверждал правильность теоретических выводов Журавского.
Надо сказать, что Журавский держался того убеждения, что вычисления, без контроля опыта, часто уходят в область фантазии и все свои теоретические расчёты проверял опытным путём на моделях проектируемых сооружений.

Деревянный мост Д. И. Журавского через Веребьинский овраг
Убедившись в необходимости решительно изменить мостовые конструкции, строившиеся до него, Журавский и пришёл к мысли о целесообразности устройства для Веребьинского моста неразрезных деревянных ферм, то есть таких ферм, которые перекрывают несколько пролётов, не прерываясь над опорами.
Задача была трудная, так как теории определения усилий в решётчатых неразрезных фермах не существовало, и Журавскому приходилось разрабатывать её самостоятельно. Путём простых и ясных соображений ему этот метод удалось разработать и пойти далеко впереди инженеров и теоретиков всего мира, Он первым в мире нашёл наивыгоднейшее отношение крайнего и среднего пролётов неразрезной фермы и совершенно правильно указывал в предисловии к своему сочинению «О мостах раскосной системы Гау»:
«Исследование балок, состоящих из брусьев, раскошенных и связанных между собой, было сделано в России прежде, чем о том было напечатано на английском, немецком или французском языках; сочинения американского инженера Лонга и австрийского Гега вовсе не давали понятия о распределении напряжений по всем частям составной балки».

Мост Д. И. Журавского через р. Цну
Одновременно с разработкой способа расчёта решётчатых ферм Журавскому пришлось заниматься и вопросом о прочности материалов, из которых делались фермы, — железа и дерева. Никаких сведений о свойствах русских лесных пород тогда не было. Журавский сам сконструировал машины для испытаний материалов и проделал тысячи опытов, изучая не только прочность древесных пород, но и отдельные элементы ферм из этих материалов.
«Научные исследования Д. И. Журавского, как и его практическая деятельность, отличались смелостью, оригинальностью и самостоятельностью, — говорит профессор Н. М. Беляев о великом русском инженере. — Для него характерно умение ясно представить себе действительную картину работы конструкции, «игру сил» в ней. Это позволяло ему обходиться без сложного математического аппарата и достигать своей цели путём простых и элементарных рассуждений. Это умение было тесно связано с его любовью к экспериментам, которые позволяли ему непосредственно наблюдать работу конструкции и проверять правильность ОСНОЕНЫХ предпосылок создаваемой им теории».
В результате этих исследований Журавский сделал ряд ценнейших открытий, и постройка Веребьинского моста доставила молодому русскому инженеру всемирную славу.
Разработанные им методы расчёта были применены при проектировании и постройке всех мостов Петербургско-Московской дороги. По окончании постройки Веребьинского моста в 1855 году Журавский издал свои исследования под названием: «О мостах раскосной системы Гау». Труд этот положил начало теоретическим исследованиям в области мостостроения не только у нас, но и во всём мире.
Сочинение Журавского, по отзыву великого русского механика и математика Чебышева, высоко оценившего математическую его часть, получило Демидовскую премию Академии наук.
Продолжая свои исследования, Журавский в конце-концов полностью разобрался в сложной теории ферм и в их расчёте. В 1856 году Кербедз и построил по его методу для Петербургско-Варшавской железной дороги мост из сквозных металлических ферм через р. Лугу. Это был первый в мире мост, построенный на теоретических расчётах. С появлением работ Журавского и последовавших за ними других исследований началось строительство тех лёгких, ажурных мостов с огромными пролётами, вступая на которые, водитель поезда не снижает скорости, а пассажирам не приходит в голову и мысли об опасности.

Мост Д. И. Журавского через р. Мсту
Посвященный как будто одним фермам Гау, труд Журавского содержал в себе, однако, выводы и обобщения, которые распространялись на все вообще мосты раскосной системы, занявшие первенствующее место в железнодорожном строительстве. Подобным же образом осуществил Журавский постройку знаменитого металлического шпиля собора Петропавловской крепости в Петербурге взамен старого, деревянного. Приступая к этой работе, Журавский должен был найти способ вычисления усилий в составных частях пирамидального остова шпиля. Путём опытов над моделями Дмитрий Иванович выяснил характер напряжений в тонкой стенке сгибающейся металлической двутавровой балки и первый в мире обнаружил явление так называемого косого скалывания.
Разработкой теории сквозных пирамидальных конструкций Журавский намного опередил заграницу; там занялись этим вопросом лишь в конце прошлого века,
Петропавловский шпиль — одна из достопримечательностей русской столицы — создал Журавскому славу и популярность. Он был произведён в чин полковника и назначен членом совета Главного общества российских железных дорог.

Шпиль Д. И. Журавского на соборе Петропавловской крепости
В историю русского железнодорожного строительства Журавский вошёл не только как замечательный мостостроитель. При удивительном своём добродушии, «стараясь добираться во всём до корня вещей», Дмитрий Иванович оказался прекрасным администратором и хозяйственником. Его статьи по вопросам строительства русских железных дорог обнаруживают в авторе и глубокое знание предмета и полнейшую независимость взгляда. Не стесняясь отвергать укоренившиеся в Западной Европе идеи, неприложимые в России, он указал целый ряд наивыгоднейших направлений железнодорожных линий и имел удовольствие ещё при жизни убедиться, что его предсказания оправдались в полной мере.
Ни генеральский чин, ни высокое положение директора Департамента железных дорог, которое он занимал последние десять лет своей жизни, ни почётное членство во многих технических обществах— ничто не могло превратить Журавского в царского чиновника того типа, с которым мы так хорошо знакомы по повестям Гоголя или Достоевского. Дмитрий Иванович начал жизнь как инженер и инженером остался до конца её. В департаменте он взял на себя заведывание техническо-инспекторским комитетом, который оставил на семидесятом году своей жизни и всего лишь за год до смерти.
Журавский — типичный представитель русской научной и технической мысли. Тесная связь теории с задачами практики, независимость от иностранных школ и направлений, особое внимание к обобщающим, основным теоретическим проблемам — вот, что характерно для русской инженерной науки.
Прирождённая склонность к широким обобщениям, к установлению основных законов для дальнейшего их приложения в жизни сказалась у Журавского в том, что он научные методы поставил на службу железнодорожному транспорту уже в те времена, когда самое сочетание слов «наука» и «железнодорожный транспорт» многим казалось невозможным.

Испытание моста через р. Керест после замены деревянных ферм железными
Деревянные мосты Журавского, составляющие законную гордость русского инженерного искусства, превосходно выстояли весь положенный им срок, до того самого времени, когда они были заменены металлическими мостами по проектам другого замечательного русского инженера — Николая Аполлоновича Белелюбского.
Опоры мостов Журавского облицовывались гранитом или кирпичом, на пролётные строения шла лучшая сосна. Дерево подвергали противогнилостному пропитыванию особым составом. В результате мосты оказались необыкновенно прочными и простояли вплоть до замены их железными — свыше тридцати пяти лет.
Инженер Е. И. Мокршицкий, под руководством которого в 1926 году производился ремонт железного моста через реку Шошу, при разборке одного из быков извлёк из грунта деревянную сваю и подверг её осмотру. Оказалось, что свая, забитая чуть ли не сто лет назад, необыкновенно сохранилась, и срез её, находящийся ныне в Ленинградском транспортном музее, почти неотличим от только что срубленного дерева.

Рекомендовать эту статью

Термины, пояснения и исторические справки

Новости из интернета

  

Места на карте, упоминающиеся на сайте 1520mm.ru

Будьте в курсе наших новостей


© 2002—2017 Nicos
Страница сгенерирована за 0,0064 сек.
Rambler's Top100 Яндекс.Метрика