Конструктивная схема одноарочного моста Кулибина

Кулибин не сразу пришел к оптимальному решению конструктивной схемы одноарочного деревянного моста. В процессе работы над его проектом он создал несколько вариантов, последовательно решая частные технические вопросы и улучшая конструкцию в целом.

Первый вариант проекта моста, разработанный Кулибиным в 1769—1771 гг., не сохранился. Он предложил пролетное строение моста выполнить в виде четырехугольной пространственной системы, образуемой вертикальными и горизонтальными решетчатыми фермами. В качестве убедительного аргумента, наглядно иллюстрирующего его конструктивные достоинства, автор представил модель моста в 740 натуральной величины (её длина равнялась 7,8 м). Несмотря на примитивность её выполнения, при которой элементы ферм из брусков липового дерева связывались нитками вместо болтов или шурупов 152, при испытании модели в присутствии академиков она выдержала все же сосредоточенную нагрузку в середине пролета, равную пятнадцатикратной величине собственной массы.

Успех Кулибина, вызванный результатами испытания модели, был, однако, омрачен «сумлениями» в возможности по модели определить поведение будущего сооружения в эксплуатации, высказанными некоторыми учеными Академии Наук, на суд которых Кулибин вынес в 1771 г. свой первый вариант проекта моста через Неву.

Неудача не остановила изобретателя в его дальнейших углубленных поисках для осуществления первоначально задуманной идеи. И действительно, к концу 1772 г. он закончил второй вариант деревянного одноарочного моста, конструктивно резко отличавшегося от первого.

Второй вариант конструкции одноарочного моста Кулибина

По второму варианту несущими элементами моста являлись шесть деревянных решетчатых (из брусьев) ферм арочного очертания (вместо двух ферм в первом варианте), высотой около 12,8 м. Из них парные фермы ограничивали проезжую часть, а остальные две, ломаного в плане контура, расположенные с двух сторон основных парных ферм, были предусмотрены для придания устойчивости всей системе при воздействии горизонтальных усилий — ветровых нагрузок, для той же цели Кулибин предусмотрел на концах пролетного строения дополнительные решетчатые подкосы, доведя тем самым ширину моста у опор до 41,5 м.

В конструкцию моста был введен также ряд других элементов для придания жесткости основным несущим фермам: пояса ферм в виде бревен, уложенных по контуру образующих арки и по геометрической её оси; горизонтальные поперечные решетки и вертикальные крестообразные связи для обеспечения поперечной устойчивости решетчатых ферм.

Не останавливаясь на решении Кулибиным других частей моста, поскольку о них будет упомянуто при рассмотрении окончательного, третьего, варианта, заметим, что предложенная им конструктивная схема была обоснована результатами экспериментально-теоретических исследований, в ходе которых проводились различные опыты с целью определения высоты арки и её очертания, величины и направления распора, влияния на него собственной массы и т. д. Эти

исследования велись на специально созданных автором «испытательных машинах». Но наибольший интерес в теоретических исследованиях Кулибина представляют те, на основании которых можно определить несущую способность моста по результатам испытаний его модели.

Проект моста Кулибина по второму варианту характеризуется следующими техническими данными: высота ферм, составленных из брусьев сечением 22×22 см, достигает 12,8 м; сопряжение элементов решетчатых арок осуществлено на врубках, скрепленных металлическими болтами; ширина проезжей части моста — 8,5 м при продольном уклоне 1\10.

Завершенный в таком виде второй вариант проекта моста — чертежи и подробное описание его содержания — Кулибин 9 декабря 1772 г. передал вице-директору Академии Наук А. А. Ржевскому. Результаты рассмотрения второго варианта, видимо, также оказались неблагоприятными для автора, иначе нельзя объяснить причины, заставившие Кулибина разрабатывать новый, третий, вариант проекта моста. Его окончание относится к середине 1774 г.