Мар-9-2010
Крушения металлических мостов. Тэйский мост
Аварии и крушения металлических мостовых конструкций весьма поучительны для исследования причин аварий и немостовых металлических конструкций.
На протяжении истории мостостроения имели место весьма интересные с научной и инженерной точек зрения аварии мостов. Одной из самых характерных причин всегда была потеря устойчивости. За редчайшим исключением, в любой аварии мостовых конструкций главной или сопутствующей причиной оказывалась потеря устойчивости либо всей конструкции, либо ее отдельных элементов. Ниже приведены краткие сведения об отдельных «классических» случаях крушений мостов.
Тэйский мост (Англия). Крушение произошло в 1879 г. через 19 месяцев после начала эксплуатации. Основные причины — недоучет ветровой нагрузки, недостаточная прочность и устойчивость высоких опор моста на опрокидывание. Река Тэй в Шотландии у г. Данди образует озеро, через которое был построен однопутный мост, имевший в плане букву S (рис. 61, а). Длина моста свыше 3,5 км, ширина 4,5 м. Мост имел 85 разных пролетов — от 8,54 до 74,7 м. Фермы с параллельными поясами (кроме одной с криволинейным верхним поясом) опирались на очень высокие решетчатые опоры (Л = 24 м), которые в свою очередь опирались на кирпичные быки, установленные на кессонах. При скорости ветра 130—140 км/ч 13 судоходных пролетов, перекрытых тремя неразрезными фермами (одной — пяти и двух—четырехпролет-ными) с пролетами по 74,7 м, вместе с находящимся на них пассажирским поездом обрушились в воду (рис. 61 б, в). Частично обрушились и металлические трубчатые опоры вплоть до каменной кладки. По свидетельству современников, подобный катастрофы еще не было в истории мостостроения Англии.
Мост имел 20-кратный запас прочности на вертикальную нагрузку и не был рассчитан на ветровую. Автором проекта была сделана проверка только на ветровую нагрузку на весьма заниженное давление — 47 кГ/м2. Нормы для определения ветрового давления в разных странах были разные: в Англии при постройке Тэйского моста была взята нагрузка в 3 раза меньше, чем в Германии, и в 5 раз меньше, чем в США. Итак, мост был проверен на давление ветра 47 кГ/м2, а в момент катастрофы это давление достигало 188 кГ/м2. Советский исследователь Ф. Д. Дмитриев [1] причину катастрофы усматривает в недостаточной прочности и устойчивости опор на опрокидывание. По его подсчетам, если определить опрокидывающий и удерживающий моменты, то окажется, что мост неизбежно должен был опрокинуться при давлеии ветра 115 кГ/м2, и ни качество материала и работ, ни жесткость связей, ни 20-кратная прочность на вертикальную нагрузку не могли бы спасти мост от обрушения.
