А чуть южнее Владивостока находится остров Русский. Мягкий климат, красивые ландшафты, растительность, почти как в субтропиках, делают его привлекательным для туристов и отдыхающих. Там решено создать особую зону с комплексом гостиниц и здравниц. Кроме того, в 2012 году на острове пройдёт саммит Азиатско-Тихоокеанского экономического сообщества (АТЭС). К этому событию собираются возвести Международный деловой центр, медицинский центр, Тихоокеанский научно-образовательный комплекс «Приморский океанариум», отели.
Сейчас на остров можно попасть на пароме или добраться туда катером. Но уже завершается строительство моста через пролив Босфор Восточный. Кроме того, под Владивостоком строится автомобильный переход с полуострова Де-Фриз к посёлку Седанка. И ещё один мост будет перекинут через бухту Золотой Рог.
Корни — в прошлом веке
Первый реальный проект моста на остров Русский был разработан в 1939 году и предусматривал несколько вариантов с числом пролётов от двух до шести. Мост должен был соединить мыс Токаревского с островом Елены, то есть пройти несколько западнее нынешнего. О курортах тогда, правда, не думали — главная задача моста была пропускать бронепоезда. Однако с началом Великой Отечественной войны строительство пришлось отложить.
Второй проект появился в 1960-х годах, во времена строительства Большого Владивостока. Хабаровскому научно-исследовательскому институту железнодорожного транспорта было поручено разработать проекты моста и тоннеля для движения электропоездов. Учёные и инженеры с задачей справились, но ни мост, ни тоннель так и не появились. Возможно, этому помешало начавшееся строительство более грандиозного транспортного объекта — Байкало-Амурской магистрали.
О необходимости сооружения моста, соединяющего остров Русский с материком, говорилось и на протяжении последних тридцати лет. В настоящее время, как и в прошлом веке, остров связан с городом круглогодичной морской паромной грузопассажирской переправой. Но, во-первых, паром ходит по расписанию; во-вторых, в шторм, а здесь, во Владивостоке, это не редкость, паром отменяют и остров оказывается отрезанным от города.
Вантовый или висячий?
И вот в связи с проведением в 2012 году во Владивостоке саммита АТЭС был объявлен открытый конкурс на разработку проекта мостового перехода на остров Русский. Победителем стало Научно-производственное объединение «Мостовик» из Омска.
Омские инженеры-проектировщики совместно с инженерами санкт-петербургского филиала института «Гипростроймост» разработали два варианта моста: кабельный и балочно-вантовый. Оба варианта относятся к типу так называемых висячих мостов. (В настоящее время термины «кабельный» и «балочно-вантовый» практически вышли из употребления. Теперь кабельные мосты называют висячими, а балочно-вантовые — просто вантовыми.)
Висячие и вантовые мосты в общем имеют схожие инженерные схемы, однако отличаются способом поддержки пролётного строения (так называемой балки жёсткости), на котором располагается проезжая часть.
В висячих мостах балка жёсткости поддерживается с помощью кабеля, который проходит через вершины пилонов и закрепляется концами в береговых опорах моста, и подвесок. Подвески могут быть вертикальными или наклонными.
В вантовых мостах балка жёсткости поддерживается наклонными прямолинейными оттяжками, закреплёнными на пилонах. Эти оттяжки и называются вантами. Они могут быть закреплены на пилонах двумя способами. Если ванты спускаются от вершины пилона к балке жёсткости веером, то система называется радиальной. Если они расположены на пилоне в нескольких точках по высоте и параллельны друг другу, то такую систему вант называют «арфа».
Мощные пилоны современных висячих и вантовых мостов возводят из стали или высокопрочного железобетона. Обычно пилоны вантовых мостов имеют традиционную А-образную форму, но полёт фантазии инженеров-проектировщиков не знает границ, поэтому время от времени появляются экзотические конструкции. Например, пилон известного Живописного моста в районе Серебряного Бора в Москве представляет собой одиночную арку, изготовленную из металлических решётчатых ферм (см. «Наука и жизнь № 9, 2007 г.).
Кабели висячих мостов делают из нескольких рядов канатов, стянутых стальными хомутами. Канаты состоят из прядей, а те — из проволок толщиной 3—5 мм. Проволочные канаты обычно имеют крестовую свивку, то есть проволока в прядях и сами пряди навиты в противоположные стороны. Применяют также плотные, или закрытые, канаты, в которых наружные слои имеют проволоки фасонного сечения. К кабелям прикрепляют подвески из стальных тяжей или кручёных проволочных канатов.
Технология изготовления вант такая же, как и кабелей висячих мостов. Каждая ванта образуется из пучка канатов. Концы ванты крепят к балке жёсткости, а своей серединой она опирается на пилон, примерно как коромысло с вёдрами на плечи женщины.
Балки жёсткости висячих и вантовых мостов делают со сплошной стенкой в виде решётчатых ферм и коробчатой конструкции. В настоящее время преимущество отдают единой, чаще всего стальной, коробчатой конструкции, с обтекаемыми очертаниями для уменьшения ветровой нагрузки.
По китайским образцам
После тщательного анализа был принят вариант вантового моста, поскольку такая конструкция обладает большей жёсткостью и меньшей чувствительностью к воздействию сильного ветра.
Каждый из предложенных проектов (висячий и вантовый) по основным техническим параметрам нисколько не уступает другим выдающимся мостовым сооружениям: висячим мостам Акаси-Кайкё в Японии, Большой Бельт в Дании, Ранянг в Китае и вантовым мостам Камнерезов в Гонконге и Сутун в Китае. Расскажем о них подробнее.
В 2009 году в акватории порта особой экономической зоны КНР Сянган, более известной под названием Гонконг, состоялось торжественное открытие вантового моста, который получил название моста Камнерезов (Stonecutters Bridge). По основным параметрам: длине центрального пролёта (1018 м), высоте пилона (295 м) и полной длине (1596 м) — мост Камнерезов стал вторым после открытого в 2008 году моста Сутун в Китае.
Мост Сутун, соединяющий расположенные в дельте реки Янцзы китайские города Наньтун и Чаншу (пригород Сучжоу), пока, до окончания строительства во Владивостоке, остаётся рекордсменом среди вантовых мостов по длине центрального пролёта и высоте пилона. Название моста образовано путём объединения названий городов Сучжоу и Наньтуна. Основные параметры моста: длина центрального пролёта — 1088 м, высота пилона — 306 м, полная длина — 8206 м.
В процессе проектирования моста через Босфор Восточный приходилось учитывать ряд важных природных факторов, характеризующих географические особенности района строительства: сложную геологию, сильные ветры (до 58 м/с на высоте 70 м), высокую сейсмическую активность (до VIII баллов по шкале MSK-64), низкие температуры зимой (до –31°С), а также большую толщину льда в проливе (до 80 см).
Выбирая местоположение моста, проектировщики принимали в расчёт не только характеристики собственно мостового перехода, но и сложности, связанные со строительством автодорог и подходов к мосту, а также проблемы развития транспортной инфраструктуры Владивостока в целом.
В конце концов для трассы был намечен створ с полуострова Назимова (со стороны материка) на мыс Новосильского (на острове Русский). Этот вариант требует меньше всего затрат и наносит минимальный ущерб окружающей среде.
***
Несмотря на принятые меры по экономии средств на строительство, расход материалов, которые будут использованы при сооружении моста, составит 20 тыс. тонн металла основных конструкций, более 37 тыс. тонн арматуры и свыше 320 тыс. кубометров бетона высокого класса прочности.
По параметрам мост на остров Русский превзойдёт все известные вантовые мостовые переходы: длина центрального пролёта составит 1104 м, верхушки железобетонных пилонов поднимутся на 320 м, а в фундаменты под пилонами заложат около 20 тыс. кубометров бетона, пустотелые железобетонные опоры подъездных эстакад достигнут высоты 65 м. Самая большая ванта от верхушки пилона до места крепления к балке жёсткости протянется на 579,83 м, что тоже станет рекордом в мировом мостостроении.
Да, построенный вантовый мост через пролив Босфор Восточный будет поистине уникальным сооружением не только в России, но и в мире. Правда, надолго ли? Стремительное развитие современных технологий, передовые исследования в различных отраслях науки и совершенствование методов расчёта строительных конструкций делают возможным осуществление всё более грандиозных проектов.
Словарик к статье
Пилон — опора висячего либо вантового моста различной конструктивной формы, служащая для опирания кабеля висячего моста или вант вантового моста.
Пролётное строение — конструкция мостового сооружения, перекрывающая пространство между опорами, воспринимающая нагрузку от элементов проезжей части, транспортных средств, пешеходов и передающая её на опоры.
Шкала MSK-64 — шкала сейсмической интенсивности от I до XII баллов (от неощутимого землетрясения до изменения рельефа). VIII баллов соответствуют сильному повреждению конструкций.
