Mosty ruchome - ebook

Przedmowa

Mosty ruchome budowano już w starożytności. W średniowieczu powstawały jako element murów obronnych zamków czy też miast. Obecnie są budowane tylko w takich sytuacjach, gdy zapewnienie odpowiedniej skrajni żeglugi wymagałoby stworzenia bardzo długich konstrukcji dojazdowych (nasypów lub wiaduktów). Jeśli intensywność ruchu zarówno na, jak i pod mostem nie wymusza budowy obiektu stałego, to powstają mosty ruchome.

Już sama nazwa „mosty ruchome” jest kontrowersyjna. Od wieków nazywano je „mostami zwodzonymi”, co jednak nie do końca odpowiada poruszaniu się konstrukcji „z wody”. Tytuł książki „Mosty ruchome” uwzględnia wszystkie możliwe rodzaje konstrukcji mostowych.

W tekście zamieszczono również opisy mostów pływających, choć nie wszystkie spełniają kryterium „ruchomości”. Postanowiono jednak wykorzystać okazję i przedstawić polskiemu czytelnikowi i ten rodzaj mostów, ograniczając się jednak tylko do obiektów cywilnych.

Z założenia ograniczono się do spraw związanych z konstrukcją nośną części ruchomej mostów i podpór specyficznych tylko dla mostów ruchomych. Nie omówiono konstrukcji obiektów dojazdowych, nie różnią się one bowiem od tych dla zwykłych mostów stałych. Problemy związane z urządzeniami zapewniającymi przemieszczanie się konstrukcji mostowej potraktowano na tyle dokładnie, na ile jest to potrzebne inżynierowi mostowcowi.

Książka ma charakter monografii, w której przedstawiono najnowsze, wybrane rozwiązania światowe. Starano się pokazać jak największą liczbę mostów zlokalizowanych w Polsce. Duża ich część to zmodernizowane lub tylko wyremontowane mosty wybudowane przed II wojną światową na terenach, które wtedy nie były polskie. Stało się to możliwe dzięki pracy dyplomanta Zakładu Mostów Politechniki Warszawskiej, obecnie mgr. inż. Michała Urbańskiego.

Treść książki oparta jest na kilku monografiach wydanych na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat, z których za najważniejsze autorzy uznają książkę prof. F. Szelągowskiego z Politechniki Warszawskiej oraz opracowania inż. T.L. Koglina z USA. W rozdziale dotyczącym historii skorzystano, w dużej części, z pracy dr. inż M. Mistewicza. Informacje o realizacjach zebrano zarówno z artykułów wymienionych w spisie literatury, jak również z danych zebranych z różnych stron internetowych.1.1. Wprowadzenie

Mosty ruchome są bardzo ważnym elementem infrastruktury drogowej, kolejowej i wodnej w wielu krajach. Tylko w niektórych z nich prowadzone są oddzielne wykazy tych mostów. Niewątpliwym potentatem w tej dziedzinie są Stany Zjednoczone Ameryki Północnej, gdzie jest ich około 3000, z czego 2000 drogowych i 1000 kolejowych . W Wielkiej Brytanii jest ich ok. 400, a w Belgii blisko 200. W Niemczech działa około 130 takich konstrukcji , w Finlandii około 40, w Szwecji około 25 i podobna ich liczba znajduje się w Polsce. Autorom nie udało się niestety dotrzeć do danych z Holandii, gdzie może być ich kilka tysięcy, oraz z takich państw, jak np. Chiny, Rosja, Australia, Francja, Szwajcaria czy Kanada.

Jeszcze do niedawna rozpiętość przęseł ruchomych nie przekraczała 200 m. Obecnie – z uwagi na fakt, że statki osiągnęły już długość dochodzącą do 360 m i szerokość do 45 m – mosty ruchome zwiększyły swą rozpiętość do ponad 300 m.

Za najbardziej adekwatną definicję mostu ruchomego można uznać następujące sformułowanie: „Za most ruchomy można uznać taką konstrukcję mostu, w której jedno lub więcej przęseł można szybko przemieścić za pomocą urządzeń na stałe zamontowanych na moście”. Są one budowane tam, gdzie nie jest możliwe wybudowanie połączenia stałego drogi kołowej lub szynowej nad ciekiem wodnym przy założonych niweletach ich trasy, które kolidują ze skrajnią spławu lub żeglugi. Nie bez znaczenia jest także ocena estetyczna i środowiskowa zlokalizowania mostu o określonej konstrukcji.

Mosty ruchome budowane są najczęściej w miastach portowych lub przy wejściu do portów. Buduje się je także na skrzyżowaniu rzek żeglownych, a także na skrzyżowaniu kanałów żeglownych z drogami kołowymi lub żelaznymi.

Most ruchomy jest budowlą umożliwiającą wznowienie w każdej chwili ruchu lądowego lub też ruchu wodnego przez zamknięcie albo otwarcie jego konstrukcji nośnej.

Ważnym czynnikiem wpływającym na wybór mostu ruchomego do realizacji jest częstość zamknięć i otwarć w ciągu doby. Zależy ona od natężenia ruchu kołowego i wodnego przy minimalnej dopuszczalnej wysokości skrajni spławu bądź żeglugi.

Podejmując decyzję o budowie mostu ruchomego, należy brać pod uwagę fakt, że koszt wprawiania go w ruch i utrzymania jest wyższy niż koszt utrzymania mostu stałego. Innym czynnikiem, który należy uwzględniać, jest stała niewygoda dla korzystającej z niego społeczności.

Z uwagi na stosowane dość często w takim przypadku zwężenie toru wodnego oraz ponadto ze względu na ograniczony czas otwarcia mostu, przepływanie taboru wodnego odbywa się w zwolnionym tempie, a często nawet z postojami. To samo dotyczy ruchu drogowego, łącznie z ruchem tramwajowym. Natomiast ruch kolejowy odbywa się z natury rzeczy regularnie i bez uprzednio wymienionych przeszkód.

Miejscowe warunki terenowe, jak również wymóg zachowania wymaganej niwelety danej drogi komunikacyjnej mogą powodować tak małe wyniesienie spodu ruchomej części konstrukcji mostu ponad zwierciadło wody, że otwieranie mostu będzie konieczne dla każdego przepływającego statku. Może być także odwrotnie: spód ruchomej części mostu wznosi tak wysoko nad poziomem wody, że otwieranie mostu jest sporadyczne i konieczne tylko do umożliwienia przepływu większych jednostek pływających.

Mosty ruchome mogą być usytuowane prostopadle lub też ukośnie do toru wodnego. Z uwagi na wyższe koszty zarówno budowy, jak i utrzymania, jeżeli jest to tylko możliwe, należy unikać budowy mostów ruchomych w skosie.

Nawierzchnie mostów ruchomych, ze względu na nieuniknione uderzenia oraz wstrząsy zachodzące podczas przemieszczania się konstrukcji, są wykonywane z metalu (stal i aluminium), a ostatnio z kompozytów polimerowych. Jedynie w obiektach drugorzędnego znaczenia, np. w kładkach dla pieszych lub w mostach tymczasowych, znajduje zastosowanie również drewno.

Każdy most ruchomy wymaga stałej obsługi.1.2. Historia mostów ruchomych

Mosty ruchome zaczęto budować jeszcze w starożytności, przede wszystkim z powodów militarnych. Pierwsze wzmianki (malowidła) pochodzą z XIV wieku p.n.e. ze starożytnego Egiptu, na których widać mosty obrotowe wokół osi poziomej przez kanały nawadniające lub fosy obronne. Także w Babilonie, przez rzekę Eufrat, wybudowano most zwodzony około 460 roku p.n.e.

Herodot zostawił nam również opisy trzech mostów wojskowych. Najbardziej znaną konstrukcją wojskową był zbudowany przez króla perskiego Kserkesa w 480 roku p.n.e. most przez Hellespont – cieśninę morską Dardanele – o szerokości ponad 1,5 km. Most w tym miejscu był budowany jeszcze kilkakrotnie na przestrzeni dziejów.

Kserkes kazał związać ze sobą dwa rzędy łodzi, 360 sztuk od strony Morza Czarnego i 314 od strony morza Egejskiego, „przycumowane na ukos względem Morza Czarnego, a pod kątem prostym do Hellespontu, w celu zmniejszenia odkształceń lin”. Przykład takiego mostu pokazano na rysunku 1.1.

Rysunek 1.1. XIX-wieczna rycina nieznanego, prawdopodobnie indyjskiego, mostu pontonowego. W zapisie Herodota na temat wielkiej konstrukcji Kserkesa wybudowanej przez Hellespont w 480 r. p.n.e. jest mowa o dwóch rzędach łodzi (których było prawie 50 razy więcej niż na tej rycinie)

Rysunek 1.2. Most zwodzony w mieście średniowiecznym – miasto Villeneuve-sur-Yonne we Francji

Podobnie postępowano w średniowieczu i w czasach renesansu, gdy mosty zwodzone stanowiły niezbędny element systemu obronnego zamku umożliwiający kontrolę nad wjeżdżającymi w obręb murów.

W Polsce nietypowym mostem ze względu na konstrukcję był most w Warszawie, który rozpoczęto budować 25 czerwca 1568 roku na polecenie króla Zygmunta Augusta i zakończono w kwietniu 1573 roku za czasów panowania jego siostry Anny Jagiellonki. Most miał około 500 m długości i 6 m szerokości. Widok mostu tzw. Zygmuntowskiego według historycznej ryciny Brauna pokazano na rysunku 1.3. W moście tym zastosowano dźwigar nietypowy, nazwany dźwigarem Erazma Cziotko, od nazwiska budowniczego tego mostu. W konstrukcji zastosowano ramę nałożoną na tzw. schemat wrocławski. Historycy mostownictwa nie wyjaśnili definitywnie jej roli. Niewątpliwie zmniejsza ona do połowy długość wyboczeniową ściskanych skrajnych elementów skośnych wieszara. Ale czy Erazm Cziotko zrobił to świadomie? Niektórzy historycy podejrzewają go jednak tylko o chęć wzmocnienia i usztywnienia środkowej części dźwigara.

Przyczółki omawianego mostu składały się z gęsto wbitych pali dębowych. Utworzoną w ten sposób ściankę zasypano materiałem kamiennym i ziemią do wysokości jezdni, która znajdowała się 4 m ponad poziomem wody. Most miał 18 stałych filarów z pali dębowych wbitych na głębokość 6–8 m w dno rzeki. Wbijano je parami przy użyciu ciężkich kafarów dębowych obitych żelazem. Stałe filary były zabezpieczone izbicami przed niszczycielskim działaniem kry. Od strony Pragi most miał 3 podpory na „łyżwach” (część ruchoma), które pełniły rolę śluzy, przez co umożliwiały ruch tratw i innych obiektów pływających po rzece.

Most uległ zniszczeniu wskutek parcia lodu w 1603 roku (lub według innych źródeł w 1615 r.).

W polskim opracowaniu pt. ARCHELIA (wydanym w Lesznie w 1643 r.) zostały pokazane między innymi dwa typy mostów przystosowanych do użytkowania podczas działań wojennych. W rozdziale IV opisano most z przęsłem zwodzonym zbudowanym na dużym statku rzecznym (rys. 1.4). Mosty tego typu stosowano w bezpośrednim starciu z nieprzyjacielem. Na rycinie widać oddział piechoty atakujący wprost z mostu pozycje wroga. Most składa się z przęsła klapowego opuszczanego za pomocą dwóch lin przewleczonych przez otwory w ramie portalowej ustawionej na statku.

Rysunek 1.3. Most łyżwowy w Warszawie w latach 1573–1603

Rysunek 1.4. Most zwodzony na statku wg D. Ufana – ARCHELIA, Leszno 1643 r.

Na ilustracji oznaczonej w wydaniu niemieckim ARCHELII z 1621 roku jako Trakt.2 Cap 5. Figura 2. pokazano most na pływakach z beczek, który można było wprowadzić na wąską przeszkodę wodną na kołach (rys. 1.5). Drewnianą konstrukcję mostu wyposażono w parapety zabezpieczające przed ogniem muszkietów nieprzyjaciela. Most pokazany na rycinie został wyposażony w najazdowe pochylnie i był zamocowany linami do czterech pali wbitych w grunt na brzegach rzeki.

Rysunek 1.5. Most na beczkach wg wydania niemieckiego ARCHELII, Frankfurt 1621 r.

Oprócz dużych konstrukcji o znaczeniu strategicznym budowano znacznie mniejsze i prostsze, choć równie wyrafinowane obiekty, jak np. pokazane na rysunkach 1.6 i 1.7.

Rysunek 1.6. Most na pływakach wykonanych z beczek, XVI w.

Rysunek 1.7. Most na „pontonach” ze świńskiej skóry, XVI w.

W rękopisie (z lat 1630–1636) wybitnego architekta i inżyniera wojskowego pochodzenia weneckiego, Andrzeja dell’Aquy, zawarto wiele szczegółowych rysunków dotyczących budowy mostów pływających. Na rysunkach dołączonych do rękopisu autor pokazał między innymi:

• most na tratwach sosnowych (rys. 1.8),

• koncepcję budowy mostu pontonowego na ośmiu łodziach – batach połączonych pomostem (rys. 1.8),

• most na pływakach z beczek (rys. 1.9).

Rysunek 1.8. Most pontonowy i most na tratwach na rysunku Andrzeja dell’Aquy z 1636 r.

Rysunek 1.9. Most pływający na beczkach na rysunku Andrzeja dell’Aquy z 1636 r.

Do budowy mostów dell’Aqua proponował stosowanie dwóch odmian łodzi, które zapewne przewożono drogą lądową. Łodzie pierwszej odmiany, szerszej dzielono poprzecznie na części, które transportowano oddzielnie, a potem łączono na placu budowy. Łodzie drugiej odmiany miały wąski kształt, a w celu zwiększenia wyporności wiązano je w pary.

Andrzej dell’Aqua pokazał most pływający zamocowany do brzegów rzeki dwoma zestawami lin, co wskazuje, że prawdopodobnie składał się on z dwóch segmentów oddzielnie montowanych i wodowanych, które przypominają dzisiejsze katamarany. Najpewniej naprowadzano je linami w odpowiednie miejsce mocowania w osi mostu i dopiero na wodzie oba segmenty były ze sobą łączone.

Konstrukcje XVII–wiecznych zwodzonych przęseł mostowych pokazał oraz objaśnił polski inżynier wojskowy i geodeta Józef Naronowicz-Naroński, autor pierwszego napisanego w języku polskim podręcznika budowy fortyfikacji.

W zachowanym w rękopisie dzieła pt. Architectura Militaris przedstawiono na ilustracjach trzy rodzaje przęseł zwodzonych, stosowanych przy budowie mostów wchodzących w skład fortyfikacji: przęsło zwodzone żurawiowe z przeciwwagą, przęsło zwodzone podnoszone na pylonach (rys. 1.10) i przęsło zwodzone żurawiowe z przeciwwagą kratową (rys. 1.11).

Rysunek 1.10. Przęsło zwodzone podnoszone na pylonach

Rysunek 1.11. Przęsło zwodzone żurawiowe z przeciwwagą kratową

Pokazane w tym podręczniku przęsła zwodzone były bardzo popularne i stosowano je także przy budowie mostów przez fosy i kanały w miejscach portowych. Można je znaleźć w szczególności w Gdańsku i Elblągu.

Prawdziwy rozkwit mostowych konstrukcji ruchomych nastąpił w momencie rozpoczęcia budowy sieci kanałów w Europie (rys. 1.12 i 1.13) i Ameryce Północnej. Kolejnym impulsem do budowy mostów ruchomych był rozwój sieci linii kolejowych, w szczególności w Ameryce Północnej.

Rysunek 1.12. Most zwodzony Ponte dell’Arsenale w Wenecji (XVIII w.), Giovanni Canaletto, Il ponte dell’Arsenale, Woburn, Woburn Abbey

Rysunek 1.13. Drewniany most zwodzony w pobliżu Langlois nad Kanałem Arles, Francja u góry widok dzisiejszy (fot. woe/Shutterstock); u dołu obraz Vincenta van Gogha De burg van Langlois (Van Gogh Museum, Amsterdam)

Szczególnym przypadkiem jest obszar Holandii i Belgii (Flandrii). Gęsta sieć kanałów i rzek oraz sukcesywne zagospodarowywanie obszarów depresji wymuszało budowę mostów ruchomych. Oglądając obrazy (pejzaże) tworzone od czasów późnego średniowiecza, można znaleźć na nich widoki takich obiektów. Odpowiednikiem polskim, choć w miniaturze, jest rejon Żuław, zagospodarowywany od XVI wieku przez osadników z Niderlandów. W tym rejonie znajduje się najwięcej polskich mostów ruchomych.

Na jednej ze swoich licznych rycin, na której widnieje Zielona Brama w Gdańsku , Dickmann przedstawił z dużą dokładności drewniany most obrotowy wokół osi poziomej jednoprzęsłowy z rozbudowanymi przyczółkami na obu brzegach Motławy (rys. 1.14). Most został zbudowany w 1564 roku. Konstrukcję przyczółków tworzą słupy z zastrzałami, zakryte częściowo deskowaniem. Są ponad dwukrotnie szersze od jezdni przęsła zwodzonego mostu, tworząc w ten sposób rozległe place przed Zieloną Bramą. Przęsło zwodzone, dwuklapowe, otwierane jest za pomocą łańcuchów przewleczonych przez wierzchołki czterech drewnianych pylonów. Pylony mostu zostały ozdobione rzeźbami przedstawiającymi ptaki.

Rysunek 1.14. Zielony Most w 1617 r. na fragmencie ryciny z albumu Aegidiusa Dickmanna (© PAN Biblioteka Gdańska)

Jednym z najstarszych mostów Gdańska jest Most Krowi przez Motławę. Nazwa mostu pochodzi od wykorzystywania go do przepędu bydła na pastwiska zlokalizowane na przeciwległym brzegu Motławy. Na rycinie nieznanego autora przedstawiono most co najmniej siedmioprzęsłowy z przęsłem zwodzonym jednoklapowym, uchylanym za pomocą żurawia złożonego z ramy i dwóch poziomych belek z łańcuchami (rys. 1.15). Na planie Gdańska, który wykonał G. Schmer w około 1615 roku, pokazano Most Krowi już po przebudowie, a zatem z przęsłem dwuklapowym, podnoszonym za pomocą czterech łańcuchów umieszczonych na pylonach, o takiej samej konstrukcji jak pobliski Zielony Most.

Rysunek 1.15. Gdański Most Krowi, najstarszy widok na fragmencie ryciny nieznanego autora wg Otto Kloeppela

Na rycinie ze wspomnianego albumu A. Dickmanna (rys. 1.16) pokazano Most Stągiewny po przebudowie. W roku 1617 most miał konstrukcję zwodzoną, dwuklapową, podnoszoną czterema cięgnami przewleczonymi przez wierzchołki pylonów.

Szerokie prześwity zwodzonych przęseł Mostu Stągiewnego i Mostu Szafarskiego umożliwiły wpływanie okrętów od strony morza na Nową Motławę. Podczas kolejnej przebudowy Mostu Stągiewnego, dokonanej zapewne pod koniec XVII wieku, zlikwidowano malownicze pylony, zastępując je nowocześniejszymi mechanizmami podnoszenia klap, podobnie jak w innych mostach Gdańska.

Rysunek 1.16. Nowa Motława z widokiem Mostu Szafarskiego i Mostu Stągiewnego w 1617 r. na fragmencie ryciny w albumie A. Dickmanna wg Otto Kloeppela (© PAN Biblioteka Gdańska)

Na rysunku 1.17 widoczne są konstrukcje mostów przez rzekę Elbląg. Stare Miasto jest połączone z Wyspą Spichrzów dwoma mostami składającymi się z przęseł stałych i przęseł zwodzonych.

Rysunek 1.17. Wysoki Most i Pusty Most przez rzekę Elbląg z przęsłami zwodzonymi do przepuszczania okrętów na fragmencie ryciny M. Meriana z 1703 r.

Najokazalszy most w ciągu ulicy Mostowej, znany jako Wysoki Most przez rzekę Elbląg, zbudowany w XIV wieku od południowej strony miasta, składa się z ośmiu przęseł. Dwa przęsła po stronie Starego Miasta mają większą rozpiętość niż pozostałe. Pierwsze przęsło zwodzone o konstrukcji jednoklapowej podnoszone jest linami wyprowadzonymi na wspornikach umieszczonych nad bramą miejską. Drugie przęsło może być podnoszone dzięki czterem wysokim pylonom, które zwieńczone zostały ozdobnymi hełmami. Wysokie pylony stanowią urbanistyczny akcent w panoramie miasta. Dalej w stronę wyspy Spichrzów znajduje się sześć przęseł o konstrukcji trapezowo-zastrzałowej lub leżajowej, wyposażonych w poręcze, na filarach zintegrowanych z izbicami. Przy przyczółku znajduje się wieża strażnicza umożliwiająca kontrolę ruchu po moście.

Widoczny dalej drugi most, w ciągu dzisiejszej ulicy Studziennej, powstał między rokiem 1584 a 1614. Nazwano go Pusty Most przez rzekę Elbląg. Składał się on z siedmiu przęseł. Cztery od strony Wyspy Spichrzów i dwa od strony Starego Miasta miały prostą konstrukcję leżajową z poręczami. W środku znajdowało się przęsło zwodzone jednoklapowe, podnoszone linami tym razem wyprowadzonymi na wspornikach z jednej z dwóch wieżyc zbudowanych na filarach mostu.

Na specjalne wyróżnienie zasługuje miasto Chicago, Stany Zjednoczone, którego rozwój w XIX i XX wieku w sposób najbardziej spektakularny był związany również z rozwojem konstrukcji mostów ruchomych. W bardzo krótkim czasie (około 30 lat), zbudowano w centrum miasta, przez rzekę Chicago, 19 mostów najczęściej dwuskrzydłowych, obrotowych wokół osi poziomej (rys. 1.18).

Rysunek 1.18. 19 mostów ruchomych przez rzekę Chicago, USA (fot. David Malik/Shutterstock)