Мост раскачивался, но не деформировался

Специалисты провели внешний осмотр мостовой конструкции. С помощью катера удалось осмотреть все опоры, правда, пока только в нижней части. По сообщению ГУ МЧС, первичный осмотр не выявил никаких повреждений и деформаций.

Напомним, вчера вечером водители пересекавшие Волгу по новому мосту стали свидетелями жуткого зрелища. По огромной железобетонной махине бежали волны, словно по воде.  Некоторые водители, застигнутые этим явлением посреди моста, включали аварийки и выходили из машин, другие, выруливали на встречку и на большой скорости мчались на «твердую землю». Автобус, шедший и Краснослободска, подпрыгнув на первой же волне, сразу развернулся и уехал обратно на левый берег.

Официальные власти узнали об инциденте только около семи часов вечера, когда в милицию позвонил испуганный диспетчер мостового перехода через Волгу. Он сообщил о сильных колебаниях и попросил перекрыть движение транспорта на этом участке.

На место немедленно выехали сотрудники МЧС, милиция,  скорая помощь, представители ГУВД, администрации Волгограда и Волгоградской области. Движение автомобильного транспорта по мосту прекращено. Весь автотранспорт пустили в объезд через Волжский. Сейсмодатчики зафиксировали полное прекращение колебаний в 19:20.

По оценкам экспертов, вертикальные колебания по горизонтали составляли от одного до двух метров. Около 9 часов вечера появилась информация, что вода подмыла несколько опор, а в конструкции моста появились трещины. Однако сегодня предварительное исследование эти сообщения не подтвердило. В настоящее время движение по мосту полностью перекрыто. Более того, речным судам не рекомендуется проходить под ним, до выяснения всех обстоятельств ЧП.

Сейчас в городе все так, как было до открытия первой очереди моста-долгостроя в октябре прошлого года. В Волгограде через реку пустили дополнительные речные трамвайчики, а на улицы вывели больше автобусов. Машины идут в обход — через автодорогу Волжской ГЭС.

Сейчас все ждут результатов технической и строительно-монтажной экспертизы. Мост откроют для движения  только после того, как специальная экспертная комиссия из Саратова ответит на  на все вопросы, связанные с инцидентом и инженеры подтвердят безопасность конструкции.

Экспертная группа будет работать в несколько этапов. Инженеры уже выполнили ультрозвуковую проверку сварочных швов на волгоградском мосте, который закрыли по причине сильных колебаний и угрозы обвала, и провели его технические испытания, пропустив через мост 15 груженных щебнем грузовиков массой в 20 тонн каждый.

А в технические нюансы  уже вникает и прокуратура. Ведь такой сильнейший резонанс при правильных расчётах весьма сомнителен. Так что и уголовно-правовых последствий, весьма вероятно, не избежать.

Почему качаются мосты

Одной из первых была озвучена версия, что причиной этого явления стал сильный ветер и волны. Но это заявление не выдерживает никакой критики. Мост построен уже больше 2 лет, за это время были и ветра и волны. Более вероятно, что собственные колебания моста вступили в резонанс не только с ветровой нагрузкой, но и с проезжающим автотранспортом.

Еще в прошлом веке в отрасли строительства было характерно стремление организовывать работу всех аппаратов и устройств в устойчивом статическом режиме. Порядок, равновесие, устойчивость всегда считались чуть ли не главными техническими достоинствами. Настоящий прорыв произошел, когда инженеры сумели преодолеть этот психологический барьер и стали закладывать в конструкции башен, высотных зданий, мостов элемент неопределенности – возможность совершать колебания. Любые объекты имеют свойство совершать колебания; если мост закреплен намертво, то он развалится под нагрузкой. У мостостроителей даже есть профессиональная шутка: «Если мост не качается, значит, он скоро развалится».

А вот был ли вчерашний инцидент следствием конструкторской ошибки или допустимым фактором, ответит экспертиза. Ведь резонансные колебания ограничены строительными нормами.  Резонансное раскачивание колебательной системы возникает при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний. При этом амплитуда колебаний системы может возрастать до значительной величины, которая зависит от потерь в системе. В СНиП 2.05.03-84* «МОСТЫ И ТРУБЫ» п. 1.48* введены ограничения на период собственных колебаний пешеходных и городских мостов, который «не должен быть от 0,45 до 0,60 с». Это ограничение введено связи с тем, что именно с таким периодом мост может раскачиваться колонной марширующих людей.

При этом в условиях резонанса, амплитуда колебаний моста может возрасти до опасных пределов. Кстати, в истории уже было немало случаев разрушения длиннопролетных мостов при возникновении резонансных колебаний из-за ветровой нагрузки определенного характера.

Так было

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. 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.

Мост через р. Бирс у дер. Менхенштейн (Швейцария). Крушение произошло в 1891 г. Основная причина — потеря устойчивости вследствие недостаточной жесткости средних раскосов. Свидетели аварии почти единогласно показали, что крушение началось в тот момент, когда паровоз еще не достиг середины или только что перешел за середину моста.

Мост через р. Кевду (Россия). Крушение произошло в 1875 г. (вскоре после окончания сборки) при проходе по мосту рабочего поезда.

Квебекский мост через р. Св. Лаврентия (Канада). Мост обрушивался дважды — первый раз в 1907 г. во время строительства. Среди причин главной была потеря устойчивости сжатых стержней при недостаточности решеток связей. Вторая катастрофа произошла в 1916 г. во время монтажа конструкций при установке центрального подвесного пролета.

Самым знаменитым примером разрушения от резонанса является разрушение моста Тэкома-Нерровз. Тэкомский мост, или мост Тэкома-Нэрроуз — подвесной мост в США, в штате Вашингтон общей длиной 1600 м и длиной центрального пролёта 850 м (третий по величине мост в мире в момент открытия 1 июля 1940 года).

Первый вариант моста, спроектрованный Кларком Элдриджем и Леоном Моиссеиффым, разрушился 7 ноября того же года из-за недоучета ветровой нагрузки и явления механического резонанса. Это событие было заснято на киноплёнку и легло в основу документального фильма «The Tacoma Narrows Bridge Collapse» (1940). Восстановленный мост был открыт в 1950 году.

Читайте также «Мост через Волгу «чуял» землетрясение или «развевался на ветру»?