Почему разрушаются мосты: 5 причин и примеров

Почему разрушаются мосты: 5 причин и примеров

14 августа этого года обрушился автомобильный мост в Генуе, жертвами катастрофы по последним данным стали 42 человека. Пока инженеры и следователи выясняют, почему и как это произошло, «Вокруг света» решил вспомнить и перечислить основные возможные причины обрушения мостов и заметные примеры таких обрушений из прошлого.

Человечество стало строить мосты более трех тысяч лет назад, что позволяет мосту претендовать на почетное звание самого древнего инженерного сооружения. Более того, многие мосты, построенные тысячи лет назад — особенно римлянами, которые достигли удивительных высот в области мостостроения, — до сих пор стоят и даже выполняют свои функции.

Но, как и любое инженерное сооружение, мост может разрушиться, что нередко случалось за последние три тысячи лет. И хорошо еще, если прямо в процессе строительства. Хуже, если это происходит по окончании работ.

Почему же разрушаются мосты? Часто причин может быть несколько одновременно, и они, удачно дополняя друг друга, приводят к катастрофе. Например, инженер неправильно провел расчеты, строители сэкономили на материалах или нарушили технологии строительства, затем мост неправильно эксплуатировался и, в конце концов, при прохождении слишком тяжело нагруженного поезда или большого числа машин или людей в плохую погоду обрушился. Тем не менее в большинстве случаев одна из причин выступает в качестве основной.

Ошибки конструкции и эксплуатации и чрезмерный износ

Пожалуй, ошибки в конструкции можно назвать первейшей причиной разрушения всех инженерных сооружений — будь то колокольни, крепостные стены или мосты. Причем проблема может проявиться сразу, а может при определенных условиях по окончании строительства. Именно это случилось, к примеру, с железнодорожным мостом через Ферт-оф-Тей (эстуарий реки Тей) в Шотландии в 1879 году. Инженер Томас Бауч, автор проекта, посвященный за него в рыцари, не учел при создании проекта ветровую нагрузку и запланировал опоры, поддерживавшие фермы моста, слишком тонкими. К этому прибавилось низкое качество материалов и работ. В результате в сильнейший шторм (10 из 12 баллов по шкале Бофорта) вечером 28 декабря 1879 года (через два года после окончания строительства) поезд с 75 людьми въехал на мост и вскоре оказался в воде: пролеты самого длинного на тот момент моста в мире (около 3000 метров) рухнули в реку вместе с вагонами и паровозом.


Так мост выглядел спустя несколько недель после обрушения. Сегодня его конструкции разобраны, однако остатки опор еще видны

А вот пользователям подвесного автомобильного моста через пролив Такома-Нэрроуз между городом Такома в штате Вашингтон (США) и полуостровом Китсуп повезло больше. О проблемах с этим длинным и довольно изящным сооружением стало известно еще на этапе строительства: рабочие, возводившие мост, заметили, что, когда в проливе поднимался боковой ветер, дорожное полотно начинало вибрировать и выгибаться. За это они даже прозвали мост «скачущей Герти» (Gallping Gertie). Это, впрочем, не помешало довести строительство до конца и торжественно открыть мост 1 июля 1940 года. Более того, хотя колебания дорожного полотна при ветре и были заметны невооруженным глазом и сразу стали вызывать опасения инженеров, инспекторов надзорных органов и водителей, мост считался вполне безопасным. Одновременно с его эксплуатацией разрабатывались варианты решения проблемы. А в чем же была проблема? В том, что при строительстве были использованы передовые на тот момент сплошные балки из углеродистой стали, поверх которых было постелено дорожное полотно. Если бы использовались более привычные сквозные балки, ветер обдувавший мост, проходил бы через них, а сплошные балки отклоняли потоки воздуха выше и ниже и таким образом приводили дорожное полотно в движение. Проекты по исправлению недостатка даже не успели до конца продумать: 7 ноября того же, 1940 года ветер в проливе поднялся до сильных, но не катастрофических 18 м/с (около 64 км/ч; 8 баллов по шкале Бофорта), и мост в конце концов не выдержал: тросы лопнули и дорожное полотно вместе с автомобилем чудом спасшегося водителя упали в пролив; погибла одна собака, случайно выбежавшая на мост. А мы получили уникальные кадры — их снял местный житель, оказавшийся в тот день у моста с камерой.

Резонанс

Одна из самых известных причин разрушения мостов, хотя и не самая распространенная, — это резонанс, то есть явление резкого нарастания амплитуды колебаний системы (в нашем случае — конструкции моста) при периодическом внешнем воздействии. В школе это явление даже объясняют на уроках физики, приводя в пример историю о том, как отряд солдат, шагая в ногу, может вызвать обрушение моста. По сути, тут сходятся две причины: ошибки в конструкции и неправильная эксплуатация; порою может подключаться и плохая погода. Именно это случилось с упомянутым выше мостом через Такома-Нэрроуз.


Резонанс часто называют причиной обрушения цепного Египетского моста в Санкт-Петербурге 2 февраля 1905 года при следовании лейб-гвардии конного-гренадерского полка, хотя комиссия, расследовавшая причины произошедшего, указала, что виновато низкое качество железа цепи

К сожалению, не все катастрофы такого рода обходятся без человеческих жертв. Рекордным по количеству погибших стало разрушение из-за резонанса подвесного моста через реку Мен в городе Анжер в центральной части Франции 16 апреля 1850 года, когда погибло более 200 солдат, шедших по мосту в грозу и при сильном ветре. А одним из первых зафиксированных случаев такого рода стало обрушение Броутонского моста в Англии недалеко от Манчестера 19 годами ранее. Тогда никто не погиб, хотя два десятка из 74 солдат пострадали при падении в воду, а в армии появилась команда break step («идти не в ногу»), применявшаяся при пересечении мостов, особенно подвесных, в большей степени подверженных резонансу. Солдаты в Анжере, кстати, выполняли такую команду, но это не уберегло от беды.

Превышение допустимой нагрузки

Строго говоря, превышение допустимой нагрузки — тоже нарушение правил эксплуатации, хотя, как правило, оно является следствием не небрежения такими правилами и побуждениями здравого смысла, как несвоевременный ремонт или проведение ремонтных работ с нарушением регламента (погубившими в 2011 году 710-метровый мост через реку Махакам в индонезийской части острова Борнео), а стечением обстоятельств. Именно так можно расценивать, например, то, что произошло в 17:00 по местному времени в пятницу 15 декабря 1967 года с Серебряным мостом (Silver Bridge) через реку Огайо, соединявшим штаты Огайо и Западная Виргиния. Мост, построенный в 1928 году, являлся частью шоссе U. S. Route 35 и пользовался большой популярностью, выражавшейся в том, что через него регулярно проходил плотный транспортный поток. В предпраздничные недели трафик возрастал даже больше обычного, а трагедия и вовсе произошла вечером в пятницу за десять дней до Рождества. Мост рухнул из-за разрушения одной из стержневых подвесок, которыми дорожное полотно крепилось к тросам, а за нею стали рушиться и остальные конструкции моста — все разрушение заняло около минуты. В результате погибли 46 человек.


Самый точный список погибших при крушении моста в Диксоне, штат Иллинойс, насчитывает 46 имен, причем женских среди них 37, то есть 80%. Больше того, 19 погибших были моложе 21 года. Причина такой диспропорции в том, что женщин и детей пропустили вперед, чтобы им было лучше видно церемонию крещения в водах реки — как раз на ту боковую пешеходную дорожку, где была сконцентрирована наибольшая масса. Тяжелые платья, посыпавшиеся сверху люди и конструкции злополучного моста довершили дело

Другой пример тоже из Америки — из города Диксон, штат Иллинойс. Начало мая 1874 года было теплым и солнечным, поэтому пастор местной баптисткой церкви решил провести в первое же воскресенье месяца, 4-го числа, церемонию крещения в водах реки Рок шестерых новых членов общины. Удобное место было вблизи моста, а такие церемонии обычно привлекали внимание горожан (альтернативных развлечений в провинциальном городе с населением чуть больше 4000 человек в 1874 году было немного). Мост же был построен пятью годами ранее и имел пользовавшуюся популярностью новую для тех лет решетчатую конструкцию, позволявшую собирать переправы большой длины из коротких металлических деталей и, следовательно, тратить меньше денег и возводить мосты в труднодоступных районах.

Утром в воскресенье на мосту собралось от 150 до 200 человек, все одетые по-воскресному, причем больше всего людей было сконцентрировано с одного края моста и в границах одного пролета. Пастор взял театральную паузу перед погружением в воды реки крещаемого. Вдруг в наступившей тишине послышался громкий скрип, и пролет моста стал валиться вместе с собравшимися на нем людьми (мужчины, женщины в тяжелых платьях с кринолинами и нижними юбками, дети, в том числе маленькие), которые полетели в воду с высоты более пяти метров. Погибло около 50 человек. Официально причиной случившегося назвали конструкцию моста, однако трагедия не произошла бы, если бы он не оказался перегружен, притом неравномерно.

Военные действия и терроризм

Во всех выше описанных случаях мосты разрушались из-за непреднамеренных действий людей. Но так бывает не всегда, нередко люди разрушают построенные другими людьми переправы. Чаще всего в истории человечества так происходило во время войн, и наибольшее количество мостов было разрушено в XX веке во время Второй мировой войны авиаударами или артобстрелами — либо для того чтобы остановить продвижение войск, либо чтобы нарушить экономическую деятельность противника. Так, мост Гогенцоллернов, построенный в 1907–1911 годах в центре Кельна, позволял пересекать Рейн автомобильному и железнодорожному транспорту и пешеходам и потому считался важнейшим элементом инфраструктуры Третьего рейха — во время войны это был самый загруженный железнодорожный мост в Германии. Неудивительно, что уже с 1942 года союзники старались уничтожить его авианалетами. Впрочем, полностью вывести его из строя с воздуха им так и не удалось — мост рухнул в воды Рейна только 6 марта 1945-го, когда его подорвали американские саперы.


Разрушенный за два месяца до окончания войны мост Гогенцоллернов (на фото в центре) начали восстанавливать вскоре после окончании боевых действий в Германии. И в 1948 году уже запустили железнодорожное движение по нему. Автомобильную линию пустили по другому маршруту, а слева и справа от путей сейчас устроены пешеходно-велосипедные дорожки, с которых открывается великолепный вид на город в целом и на Кельнский собор в частности

Однако и после окончания Второй мировой мосты продолжали гибнуть от бомбардировок с воздуха и подрывов — эта судьба постигла, например, весьма красивый вантовый автомобильный мост Свободы в сербском городе Нови-Сад в 1999 году во время натовской военной операции против Югославии (мост, впрочем, восстановили в 2005-м).

Обрушения мостов в литературе

Мост нередко становился героем литературных произведений, причем в некоторых из них описывались как раз разрушения переправы. Так, шотландский поэт второй половины XIX века Уильям Макгонаголл написал поэму «Крушение моста через реку Тей», о котором мы говорили выше. Поэма знаменита тем, что считается одним из худших стихотворений в истории британской литературы. У писателя Арчибальда Кронина в романе «Замок Броуди» это событие описано хотя и в прозе, но куда лучше.

Впрочем, писателям совсем не обязательно описывать реально произошедшие вещи. Например, главный герой одного из лучших и наиболее популярных романов Эрнеста Хемингуэя «По ком звонит колокол» (восьмое место в списке ста лучших романов XX века, по версии французского издания Le Monde) Роберт Джордан прибивается к отряду испанских партизан как раз для того, чтобы подорвать стратегически важный мост (спойлер: подрывает и погибает), притом автор утверждал, что все события в романе вымышленные.

Однако самое большое внимание обрушению моста, пожалуй, уделено в романе американского писателя Торнтона Уайлдера «Мост короля Людовика Святого», написанном в 1927 году. В центре повествования обрушение построенного инками столетнего подвесного моста в Перу на дороге между Лимой и Куско в 1714 году как раз в тот момент, когда по нему проходили пять незнакомых друг с другом человек; все они погибли. Выяснением, почему именно эти люди оказались на мосту именно в тот неудачный момент, и занимается свидетель несчастья монах-францисканец Юнипер, от имени которого ведется повествование.

GettyImages-936161682.jpg
Инки сооружали подвесные мосты из прочных лиан и дерева над реками и ущельями. Несмотря на ненадежный (с современной точки зрения) внешний вид, такие мосты выдерживали прохождение не только людей, но навьюченных лам, и при должном уходе и своевременном ремонте служили столетиями

Стихийное бедствие

В эту категорию причин попадают и наводнения и внезапные резкие подъемы воды, попросту смывающие мост или разрушающие его опоры и почву под ними, и землетрясения, а также оползни. Именно последние стали причиной обрушения моста через каньон Пфайффер (глубина 98 метров) на Шоссе 1 в Калифорнии в марте 2017 года. В течение месяца в районе моста выпало более 1500 мм осадков, которые вызвали смещение толстого слоя почвы на склоне каньона вместе с опорой моста, врытой в этот склон. К счастью, на мосту в тот момент никого не было.

GettyImages-599994101.jpg
Мост через реку Кинзу высотой 92 метра частично разрушился после встречи с торнадо в 2003-м. До обрушения его длина составляла 625 метров, он был 4-м по высоте мостом в США. В 1977 году сооружение внесли в Национальный реестр исторических мест США, а в 1982-м — в Список исторических гражданских инженерных достопримечательностей США

Еще один, впрочем довольно экзотический, вариант развития событий — торнадо. Именно он уничтожил знаменитый железнодорожный мост через реку Кинзу в штате Пенсильвания (США) — памятник инженерной мысли, построенный в 1883 году и прослуживший до 1963-го, а потом ставший главной достопримечательностью парка Kinzua Bridge State Park. А 21 июля 2003 года на парк налетел торнадо, ударил в мост и повалил 11 из 20 его опор — 120-летние конструкции не выдержали ветра скоростью выше 150 км/ч.

Столкновение

Отличный способ обрушить мост — врезаться в него, причем для наибольшего успеха этого предприятия стоит метить в опору. Хотя можно при желании попытаться снести и пролет, например устремившись под мост на транспортном средстве большей высоты, чем сам пролет. Надо сказать, что в большинстве случаев мост побеждает (см. так называемый «Мост дураков» в Санкт-Петербурге), однако не всегда, как случилось с мостом Альмё, соединявшим шведский остров Чёрн с материком. Это красивое арочное сооружение (на момент постройки самый длинный в мире мост такого типа) было перекинуто через оживленный водный путь и простояло 20 лет без приключений, пока темной туманной ночью с 17 на 18 января 1980 года не встретилось с балкером MS Star Clipper. Тот, следуя в тяжелых навигационных условиях, прошел не по центру арочного пролета, задел арку и снес ее. Дорожное полотно и конструкции моста упали на мостик судна и разрушили его. Примечательно, что при этом на судне никто не пострадал. Но совсем без жертв, к сожалению, не обошлось: в тумане несколько автомобилей на полном ходу выехали на мост со стороны Чёрна и, не заметив, что моста-то и нет, рухнули с него в ледяные воды пролива — погибли восемь человек. Жертв могло бы быть больше, если бы следовавший со стороны континента водитель грузовика не заметил, что заграждения внезапно исчезли, и не успел затормозить в метре от обрыва, заблокировав дорогу.


При столкновении баржи с мостом на шоссе I-40 в 2002 году в США непосредственно от удара никто не пострадал, но восемь легковых и три грузовых автомобиля успели упасть в воду — погибли 14 человек, 11 получили ранения

И все же более надежный способ снести мост — это врезаться в опору и желательно на полном ходу, как это сделала груженая баржа Robert Y. Love в водохранилище имени Керра на реке Арканзас в штате Оклахома, США. Ее рулевой упал в обморок за штурвалом, и неуправляемое судно врезалось в одну из опор автомобильного моста и снесло ее, вызвав обрушение 177-метровой секции пролета. Как и в случае с мостом Альмё, жертвами крушения стали водители автомобилей, не успевшие затормозить на краю (дело происходило майским утром).

***

Фото: Wikimedia Commons, Stephen Lux / Getty Images, Posnov / Getty Images

Ключевые слова: мосты, история, рекорды
Подписка на журнал
 
# Вопрос-Ответ