Міст (, від *mesti, *metati — «кидати», «метати») — споруда, призначена для руху через річку, яр та інші перешкоди, межами якої є початок і кінець пролітних споруд.
Міст, перекинутий через дорогу, називають шляхопроводом, міст через яр або ущелину — віадуком.
Міст є однією із найдавніших інженерних споруд людства.
Конструкція
Як правило, мости складаються з прогонових конструкцій і опор. Прогонові конструкції служать для прийняття навантажень і передачі їх опорам, на них може розташовуватися проїжджа частина, пішохідний перехід, трубопровід тощо. Опори переносять навантаження з прогонових конструкцій на основу моста.
Прогонові конструкції складаються з тримальних конструкцій: балок, ферм, діафрагм (поперечних балок) і власне плити проїжджої частини. Статична схема прогонових конструкції може бути арковою, балковою, рамною, вантовою або комбінованою; вона визначає тип моста за конструкцією. Зазвичай прогонові конструкції прямолінійні, проте у разі необхідності (наприклад, при будівництві естакад і дорожніх розв'язок) їм надають складну форму: спіралеподібні, кільцеві тощо. Форми опор також можуть бути найрізноманітнішими. Проміжні опори називаються биками, берегові — стоянами. Останні служать для з'єднання моста з підхідними насипами.
Матеріалами для спорудження мостів слугують метал (сталь і алюмінієві сплави), залізобетон, бетон, природний камінь, дерево, мотузки.
Історія
Примітивні мости, що являли собою перекинуту через струмок колоду (такі мости називають кладками), існували в далекій давнині. Пізніше як матеріал почали використовувати камінь. Перші подібні мости почали будувати в епоху рабовласницького суспільства. Спочатку з каменю робили тільки опори моста, але потім і вся його конструкція стала кам'яною.
Великих успіхів у кам'яному мостобудуванні домоглися древні римляни, які застосовували склепінчасті конструкції як опори і використовували цемент, секрет якого був втрачений в Середньовіччі, але потім відкритий заново. Мости (точніше, акведуки) використовувалися для забезпечення міст водою. Римський історик Секст Юлій Фронтин писав про те, що акведуки — головні свідки величі Римської імперії. Деякі давньоримські мости слугують і донині.
У Середньовіччі розростання міст і бурхливий розвиток торгівлі викликали необхідність у великій кількості міцних мостів. Розвиток інженерної думки дозволив будувати мости з ширшими прогонами, пологими склепіннями і менш широкими опорами. Найбільші мости того часу сягають у прогоні більше 70 метрів.
Слов'яни замість каменя використовували переважно дерево. «Повість врем'яних літ» повідомляє про будівництво моста в Овручі в 10 століттіПовість врем'яних літ: Повесть временных лет :
У 12 столітті в Києві з'явився наплавний міст через Дніпро. У той час найпоширенішими на Русі були аркові дерев'яні мости. У той самий час у інків набувають поширення мотузкові мости, що являють собою найпростішу форму підвісних мостів.
У 16 і 17 століттях з'явилася необхідність в більших мостах, які могли б пропускати великі кораблі. У 18 столітті висота прогону мостів становить понад 100 м. Нереалізованим залишився проект дерев'яного одноаркового мосту через Неву довжиною 298 м, створений І. П. Кулібіним. З кінця 18 століття для будівництва застосовується метал. Перший металевий міст побудований у Колбрукдейлі, Велика Британія на Северні 1779 року. Висота його прогону становила близько 30 м, перекриття являли собою чавунні арки.
В 19 столітті поява залізниць спонукала до створення мостів, здатних витримувати значні навантаження, що стимулювало розвиток мостобудування. Поступово як основні матеріали затверджуються сталь і залізо. Густав Ейфель 1877 року побудував арковий міст з литого заліза через річку Дору в Португалії. Висота прогону цього моста склала 160 м. Найдовшим в Європі кінця 19 століття був міст через Волгу у Сизрані, побудований за проектом М. А. Бєлелюбського, його довжина становила 1443 м. 1900 року медалі на міжнародній виставці в Парижі удостоївся Залізничний міст через річку Єнісей у Красноярську (проект Л. Д. Проскурякова).
У 20 столітті мости почали будувати також із залізобетону. Цей матеріал вигідно відрізняється від сталі тим, що не вимагає регулярного фарбування. Залізобетон застосовувався для балкових прогонових конструкцій до 50 м, арочних — до 250 м. Продовжує застосовуватися і метал, в 20 столітті побудовані великі металеві мости: балковий через річку Святого Лаврентія в Канаді (довжина прогону 549 м), через протоку Кілл-ван-Кілл в США (503,8 м), а також міст «Золоті ворота» у Сан-Франциско, США (довжина головного прогону — 1 280 м).
Найбільші мости сучасності, в тому числі найвищі у світі — Віадук Мійо (найвищий у світі транспортний міст) і Міст Акасі-Кайкьйо (довжина головного прогону 1991 м). Вони відносяться відповідно до вантових і підвісних мостів (підвісні прогонові конструкції дозволяють перекривати великі відстані).
Етапи будівництва мостів
Першим (і найдорожчим — до 50 % витрат від загальної вартості будівництва) етапом у побудові моста є зведення опор. Опори споруджуються у відкритих котлованах або шляхом занурення в ґрунт паль, опускних колодязів, кесонів, збірних оболонок. Палі (в основному залізобетонні) використовуються, головним чином, під час будівництва малих і середніх мостів. Вони занурюються в ґрунт за допомогою дизельних молотів і електричних віброзанурювачів. При зведенні великих мостів використовуються в основному збірні оболонки діаметром до 3 м.
Прогонні конструкції зазвичай встановлюють на опори монтажними кранами. При будівництві великих мостів прогонові конструкції нерідко збирають на березі і потім переміщають (насувають) по опорах з одного берега на інший. Навісний метод установки допускає нарощування конструкції від опори моста в його прогін. При цьому застосовується навісний монтаж за допомогою крана, що рухається вже побудованою частиною (для металевих прогонових конструкцій), або ж навісна збірка з виготовленням окремих елементів на заводі і подальшим транспортуванням їх до об'єкту (для залізобетонних).
Інакше відбувається будівництво навісних мостів: воно починається з установки пілонів, потім на них підвішуються тимчасові кабелі. З їх допомогою проводиться навивка основних кабелів моста, після чого монтують підвіски та балку жорсткості.
Класифікація мостів
За призначенням
Загалом за призначенням мости поділяються на: залізничні; автомобільні; метромости; пішохідні; водні шляхопроводи (мости для кораблів з низькою ватерлінією в Ірландії); комбіновані (наприклад, автомобільно-залізничні). Окремо виділяють за призначенням акведуки (використовуються для транспортування води).
За конструкцією
За матеріалом основних конструкцій — на кам'яні, залізобетонні, сталеві, сталезалізобетонні, дерев'яні.
За видом: мости, шляхопроводи, віадуки, естакади, розвідні мости, наплавні мості, мости-транспортери (мости-пороми).
За довжиною: малі (до 25 м), середні (25—100 м), великі (понад 100 м).
За терміном служби: тимчасові (до 10 років) і постійні.
За статичною схемою мости поділяються на Балкові системи — найпростіший вид мостів. Призначені для перекриття невеликих прогонів. Прогонові будови — балки, що перекривають відстань між опорами. Основна відмінна риса балкової системи полягає в тому, що з прогонових будов на опори передаються тільки вертикальні навантаження, відсутні горизонтальні. Балкові мости поділяють на такі типи:
Розрізна система — складається з ряду балок, причому одна балка перекриває один прогін. Система статично визначена і може застосовуватися за будь-яких типах ґрунтів. Недоліки: велика кількість деформаційних швів і обов'язкова наявність двох опорних частин на кожній проміжній опорі.
Нерозрізна система — одна балка прогонової будови перекриває кілька прогонів або одразу все. Таким чином, прогонова будова нерозрізної системи розраховується як багатоопорна статично невизначена балка з використанням методу сил, методу переміщень або інших методів розрахунку статично невизначених систем, застосовуваних у будівельній механіці. Нерозрізна система відрізняється меншою, ніж у розрізної, кількістю деформаційних швів і меншою будівельною висотою. Недолік такої системи — чутливість до ґрунтів.
Консольна система — складається з двох типів балок. Одні балки спираються на дві опори і мають консольні звиси. Інші балки називаються підвісними, оскільки спираються на сусідні балки. З'єднання балок здійснюється за допомогою шарнірів. Перевагою консольної системи є її статична визначеність, а отже, легкість розрахунку і нечутливість до ґрунтів. До недоліків системи можна віднести велику кількість і складність деформаційних швів шарнірного типу, а також порушення комфортності проїзду в зоні шарнірів. В наш час мости такої системи споруджуються рідко.
Температурно-нерозрізна система складається з двохопорних балок, об'єднаних в ланцюг за допомогою верхньої сполучної плити. Під дією вертикальних навантажень така система працює як розрізна, а під дією горизонтальної — як нерозрізна. Її перевагою є менша кількість деформаційних швів, а недоліком — обов'язкова наявність двох опорних частин на кожній проміжній опорі.
Розпірні системи відрізняються від балкових тим, що навантаження, які передаються з прогонових конструкцій опорі, мають не тільки вертикальну, а й горизонтальну складову, звану в будівельній механіці розпором. Виділяють кілька різновидів розпірних систем, які досить сильно відрізняються один від одного:
Рамний міст — складається з рам, стійки яких виконують роль опор, а ригелі — роль прогонових конструкцій. За формою рами можуть бути Т-подібними, П-подібними, а також мати дві похилі стійки та консольні звиси (спеціальної назви не мають). Перевагами рамної системи є невелика будівельна висота і збільшений в порівнянні з балковими системами підмостовий простір. Все це робить рамні конструкції зручними для шляхопроводів і естакад. Також дана система може застосовуватися в гірських умовах через те, що там в силу особливостей рельєфу не можна знизити рівень проїзду. Недоліками рамної системи є складність будівництва і чутливість до ґрунтів. Такі системи в наш час рідко застосовують через високу вартість і специфічність.
Підвісний міст — міст, в якому основна тримальна конструкція виконана з гнучких елементів (канатів, ланцюгів тощо), що працюють на розтяг, а проїжджа частина підвішена. Підвісними є усі найбільші за довжиною і висотою прогони мостів світу.
Вантовий міст — різновид висячих мостів: роль основної тримальної конструкції виконує вантова ферма, виконана з прямолінійних сталевих канатів. Ванти прикріплені до пілонів — високих стійок, що встановлюється безпосередньо на опорах. Пілони в основному розташовуються вертикально, але не виключене й похиле їх розташування. До вантів кріпиться балка жорсткості, на якій розташовується мостове полотно. Ванти розташовуються під кутом нахилу до горизонталі не менше 30 градусів, інакше в них виникають великі зусилля і жорсткість помітно зменшується. Балку жорсткості краще виконувати з коробчастого перетину, оскільки це поліпшує її роботу на кручення від тимчасових навантажень і від дії вітру. Найчастіше вантова система застосовується при перекритті глибоких річок і в міських умовах.