Роттердам расположен в устье Рейна (называемого здесь Маасом) — главной речной артерии Западной Европы, поблизости от крупного международного морского порта Европорт, через который проходит более 290 млн.т грузов ежегодно.
В Роттердаме сооружено несколько интересных мостов. Главным из них является мост Вилемсбург с вантовой системой, в которой осуществлен незащемленный перепуск вант на пилонах, что дает возможность поднимать балку жесткости этого моста на 1 м и более, если по условиям навигации требуется увеличить высоту подмостового габарита. Кроме того, в Роттердаме находится самый большой в мире разводной мост Кенниигин («Королева») с длиной пролета 50 м.
Впрочем, последний скоро утратит это звание, потому что в Роттердаме заканчивается строительство нового моста Эразм. Этот мостовой переход, имеющий Байтовый пролет с одним наклонным пилоном и самый большой в мире разводной пролет, станет достопримечательностью Роттердама. Его разводной пролет длиной 50 м, на первый взгляд аналогичный разводному пролету моста Кеннингин, имеет две отличительные особености, которые ставят его в ряд уникальных. Во-первых, его пролетное строение намного шире — 33 м, а во-вторых, оно косое — в плане расположено под углом 22 градуса к оси, поэтому фактически вылет разводной конструкции составляет 56 м. Разводное пролетное строение при подъеме свешивается набок, архитектурно согласуясь с наклоном пилона вантового пролета.
По концепции проекта, разработанной голландским архитектором Беном ван Беркелем, этот мост напоминает мост Ала-мильо в г. Севилье, который представляет собой вантовую систему с одним наклонным пилоном и не имеет вант в боковом пролете.
Первоначальный проект моста Эразм также предполагал выполнение пилона (по замыслу архитектора — железобетонного) без вант и оттяжек в боковом пролете, причем необходимое восприятие нагрузок основного пролета предусматривалось обеспечить исключительно за счет работы пилона на продольный изгиб. Однако из-за возникших сомнений в отношении надежности сооружения, а также из-за сложности технологии его возведения, в конечном итоге был принят вариант со стальным пилоном и парой оттяжек в боковой пролет. Технический проект моста разработан силами специалистов местного Управления общественных работ.
Когда необычность проекта стала вызывать у проектировщиков бессоницу, решили обратиться за независимым заключением к Мишелю Вирложе — создателю проекта моста Нормандия. Проект ему не понравился; он сказал, что проектировать мосты следует инженерам, а не архитекторам. Однако устойчивость сооружения, хотя бы и неоптимально решенного в инженерном отношении, была подтверждена расчетами.
Пилон имеет высоту 139 м; это значит, что мост Эразм станет вторым по высоте сооружением в Роттердаме. Четко очерченная ломаная конфигурация пилона придает мосту динамичную экспрессию.
Пилон был изготовлен в судостроительном доке Флиссинген как цельноперевозимая металлоконструкция. При этом его У-образная двуногая стойка была полностью собрана в горизонтальном положении, а затем установлена на основание. Конструкция пилона — цельносварная, состоит преимущественно из стальных пластин толщиной 60 и 70 мм.
По отзывам работников завода, вряд ли удалось бы изготовить такой пилон без применения пространственного компьютерного моделирования при разработке рабочей документации. Но даже по таким чертежам собрать этот «зигзаг», не имеющий ни одного прямого угла в многочисленных сопряжениях оболочек и диафрагм, было очень трудно.
Еще одной особеностью пилона является то, что его «макушка» выполнена съемной и может быть приподнята на домкратах на высоту до 2,2 м. Это дает возможность персоналу выходить из внутренней полости пилона наружу для его технического обслуживания и обследования.
Фундаментом пилона служит кессон, предварительно изготовленный в Бельгии. Вначале его опустили на дно, а затем осуществили погружение в грунт на глубину 15 м, используя высоконапорный гидроразмыв для разработки аллювиальных отложений основания. Тщательный контроль за процессом погружения позволил установить кессон точно в проектное положение в плане и профиле.
Пилон был установлен на блок основания плавучим краном ВВ-1 и для устойчивости подкреплен двумя подкосами, временно вставленными в узлы анкеровки задних оттяжек. После этого металлоконструкция была доставлена на трассу перехода группой буксиров. Установка пилона на место состоялась 13 апреля 1995 г. и заняла около 4 ч.
Балка жесткости пролетом 284 м поддерживается двумя рядами вант (по 16 вант в каждом ряду), расположенных по арфообразной схеме. Ванты, длина наибольшей из которых составляет 298 м, состоят из стальных прядей общей массой 600 т, суммарная длина прядей 515 м; число прядей в ванте изменяется от 21 до 68. Каждая из двух задних оттяжек собрана из четырех канатов, состоящих из отдельных прядей. Все высокопрочные (1800 Н/мм2) пряди оцинкованы погружением в расплав и защищены термоусадочной полиэтиленовой оболочкой, а смонтированные ванты помещены в защитные чехлы, залитые парафином.
Особенностью пролетного строения моста является изящество балки жесткости, строительная высота которой составляет всего лишь 2,3 м. Это позволило обеспечить требуемый подмостовой габарит 12,5 м в судоходном пролете без существенного увеличения высоты подходов, что было нежелательно, так как по мосту проходят трамвайные пути.
У моста Вилемсбург высота подмостового габарита равна 11,5 м, как уже упоминалось, ее можно увеличить на 1 м, подняв балку жесткости. Ширина проезжей части на мосту Эразм составляет 33,2 м и рассчитана на два трамвайных пути, расположенных в ее центральной части, и две однорядные полосы уличного движения. Предусмотрены также тротуары и велосипедные дорожки. Максимальный уклон на подходах к мосту составляет 1:28.
Балка жесткости состоит из двух главных коробчатых балок (расстояние между их осями 19,8 м), используемых для анкеровки вант. Ортотропная плита включает пластину проезжей части толщиной 18 мм, на которую в пределах проезжих полос нанесено эпоксидное покрытие толщиной 8 мм.
Узлы анкеровки вант на балке жесткости защищены от хулиганских действий коническими чашками из нержавеющей стали; но замыслу архитектора, они должны выглядеть так, «как будто кожа оттягивается при выщипывании волоса». Для симметрии аналогичные детали предусмотрены и в узлах анкеровки вант на пилоне.
Чтобы ограничить вибрации в процессе монтажа секций балки жесткости, ванты были оснащены временными демпферами. Каждая секция имеет длину 15 м и без особого напряжения монтируется за две-три недели. График строительства, предусматривающий сдачу моста в эксплуатацию в середине 1996 г., дает возможность вести ту работу указанным темпом.
Национальная аэрокосмическая лаборатория Нидерландов на стадии монтажа балки жесткости провела натурные испытания частично смонтированной конструкции на виброустойчивость, в частности для уточнения расчетных значений ее собственной частоты. В условиях данного объекта автовибрация не представляла угрозы для общей устойчивости сооружения, но могла создать неудобства для работы монтажников.
На 120-метровой части готового пролетного строения разместили четыре акселерометра, замерявших вертикальные перемещения. В качестве возбудителя вибрации использовали легковой автомобиль, совершавший возвратно-поступательные ездки по балке. Измеренная собственная частота составила 0,45 — 0,48 Гц, что примерно совпадало с расчетными значениями. Однако фактическая частота крутильных колебаний оказалась равной 0,86 Гц против расчетной 0,76 Гц.
Инструментальный мониторинг пролетного строения в процессе эксплуатации не предусмотрен, но предстоит всесторонний расчет его устойчивости с учетом экспериментальных данных, В частности, будут проведены замеры с использованием 128 акселерометров, распределенных по ширине пролетного строения, а также экспериментальная проверка реальных значений числа Строугала (комплексный показатель скорости ветра, частоты и амплитуды вибрации), которое по расчету определено равным 0,12 0,15.
По расчетам критическая скорость ветра на стадии монтажа пролетного строения составляет 15,1 м/с, для эксплуатируемого сооружения 12м/с, собственная частота — 0,4 Гц.
Проводя испытания модели разводного пролета в аэродинамической трубе, сотрудники лаборатории с удивлением обнаружили чрезмерную мягкость действующих норм проектирования. При нормативном значении декремента затухания 1 — 2 % оказались возможными ускорения выше допускаемых; при этом запроектированная конструкция моста обеспечивала адекватные рабочие показатели, но сами нормативы требовалось пересмотреть.
Разводной пролет рассчитан на подъем под углом 85 градусов четырьмя гидроцилиндрами, установленными в его основании. Для разведения или опускания пролета требуется около 2 мин. Косое расположение пролетного строения под углом 22 градуса к оси его шарнира, как указывалось выше, означает, что при разведении оно будет зависать в сторону от трассы перехода.
Опорная конструкция разводного пролета одновременно выполняет три функции: во-первых, в ней расположены блоки гидрооборудования и противовесов; во-вторых, она образует собственно конструкцию устоя и, в-третьих, является анкерным массивом для задних оттяжек вантового руслового пролетного строения. Для обеспечения необходимой несущей способности по проекту толщина северной стенки этой опорной конструкции принята равной 6 м.
Тело опор разводного пролета имеет весьма сложную геометрическую форму, что потребовало применения специальных опалубок. Последние были приобретены у германской фирмы «Пери»; при этом опять-таки было осуществлено пространственное компьютерное моделирование; инструкции по производству опалубочных работ оперативно передавались средствами дальней связи из офиса фирмы «Пери» на объект. Подрядчик поставил задачу по возможности, несмотря на нестандартные формы бетонируемых конструкций, использовать стандартные арендуемые элементы опалубки и притом добиться их максимальной оборачиваемости. Из-за больших размеров массивных железобетонных элементов потребовалось ввести в рецептуру бетонной смеси замедлители схватывания, чтобы уменьшить теплоту гидратации и тем самым снизить риск образования температурных трещин за счет возрастания времени схватывания бетона и времени действия давления смеси на опалубку.
Пролетное строение разводного пролета изготовлено как цельноперевозимая металлоконструкция и будет установлено на место в один прием. Начиная с этого момента мост Эразм станет той самой, пусть не оптимальной сточки зрения инженера, но яркой достопримечательностью, на которую рассчитывали роттердамские градостроители. Строительство моста обойдется в 230 млн. долл. США — не дешево, честно говоря, с учетом далеко не рекордной длины вантового пролета. Но стоит ли экономить на достопримечательности?
Технические данные моста Эразм
Общая длина мостового перехода, м — 548
Длина главного руслового пролета, м — 248
Размеры навигационного габарита, м — 260×12,5
Общая ширина плиты проезжей части, м — 33,2
Строительная высота балки жесткости, м — 2,3
Судоходная ширина разводного пролета, м — 50
Ширина плиты проезжей части в разводном пролете, м — 33,1
Высота пилона, м — 139
Масса пилона, т — 1800
Общая масса металлоконструкций, т — 8500
Общая масса вант, т — 600.
