Танцы с мостом и на мосту

22 июня в большом зале администрации Волгоградской области состоялась научно практическая конференция «Проблемы аэродинамики на балочных мостовых сооружениях». В течение нескольких часов участники обсуждали, почему волгоградский мост пустился в пляс, в каком ракурсе это зрелище было наиболее впечатляющим, чем это всё может закончиться, и многое другое. В результате было решено, что пускать по мосту грузовой транспорт пока всё же нельзя. Месяц назад случилось событие, из-за которого Волгоград проснулся знаменитым. Жители города стали свидетелями того, как недавно построенный мост через Волгу волнуется на ветру, подобно самой реке. Видеоролики с места происшествия были растиражированы на ТВ, в интернете, и танцующий мост стал известен всей стране. С тех пор прошёл месяц напряжённой работы экспертных комиссий, было сделано много выводов и объяснений на самых разных уровнях.

А 16 июня президент Дмитрий Медведев дал специальное поручение исследовать мостовые переходы на всей территории РФ. Поэтому участники конференции были настроены вынести более-менее окончательный вердикт по этому вопросу. В работе конференции участвовали глава администрации области А. Бровко, его заместители Г. Чуриков, И. Пикалов и Ю. Коваль, заместитель министра транспорта РФ О. Белозёров, заместитель руководителя Росавтодора Н. Быстров, начальник отдела ВГУК ЦАГИ - организации, которой сделан заказ на экспериментальные испытания моста, - К. Стрелков, а также представители компаний «Гипро-строймост», «Гипротрансмост» и «Волгомост» Уже в процессе разговора стало понятно - окончательной оценки произошедшего нельзя сделать до сих пор. С одной стороны, мосты такого типа построены в Сургуте, Астрахани, Саратове и функционируют уже по второму десятку лет, но с другой стороны - у волгоградской конструкции есть свои индивидуальные особенности.

Во-первых, волгоградский мост имеет критическую длину пролётов. Это значит, что в отличие от допустимых 120-140 метров между бетонными быками-опорами, ширина двух пролётов волгоградского - 150 метров, а третьего так и вовсе 155. Первые два предназначены для речного транспорта, а третий был построен с таким расчётом, чтобы не потревожить нерестилище осетров в этом месте. На вопрос о том, что повлияло на утверждение именно таких габаритов, один из конструкторов С. Масленков уклончиво ответил, что «так попросили речники», тут же добавив: «Ракурс съёмки вдоль моста - не самый удачный, там действительно страшно на колебания смотреть. Но если взять катер и отплыть в сторону - картина была бы другая». Замечание вызвало улыбки присутствующих, а Олег Белозёров внёс свою лепту в картину, отметив, что из Москвы никаких колебаний не было заметно вообще.

Тем не менее, расстояние между опорами стало одним из многочисленных факторов, спровоцировавших «бетонные пляски». Под напором ветра наиболее неустойчивый сегмент моста пришёл в движение и по принципу домино потянул за собой остальные. Во-вторых, у волгоградского моста есть ещё одна конструктивная особенность, отличающая его от прочих: его стенки выполнены под углом. Прямой связи между этим фактом и его устойчивостью не выявлено, в принципе, такая конструкция должна улучшать обтекаемость сооружения, но сбрасывать со счетов её, по мнению экспертов, тоже не стоит. Ну и наконец, у всех мостов-предшественников в эксплуатацию обе очереди вводились одновременно, а в Волгограде о второй линии пока нет и речи, так что получается, здесь мы имеем дело с незавершённым объектом, поведение которого нельзя предсказывать по общим правилам. Кроме того, пролётные строения волгоградского моста строились особым способом - новаторство «Гипротрансмоста», позволяющее значительно сократить время и затраты. Это совсем не значит, что во время строительства экономили на материалах и безопасности. Все операции сопровождались компьютерным мониторингом, позволяющим не просто смоделировать, но и отследить реакции конструкции. Однако сейчас, при исследовании причин майских событий, эксперты пользуются методом аналогии, обращая внимания на все отличия в конструкции и процессах возведения от использованных ранее.

К. Стрелков постарался объяснить то, что происходило с мостом, с научных позиций. Если отказаться от специальной терминологии и представить всё наиболее общим образом, то получается, что мост, придя в резонанс с потоками ветра, начал колебаться, подобно листьям на ветках деревьев. Применительно к мостам это называется изгибно-крутительный флаттер. Самое важное - насколько велика амплитуда колебаний, как близко подходит она к критической точке. Снизить её можно только одним способом - установить на мостовых пролётах специальные обтекатели, как это было сделано ранее в Сургуте. Вопрос об их необходимости, количестве и местах расположения и будет решаться в ЦАГИ. Модель моста поместят в аэродинамическую трубу и в течение 40 пусков («продувок», как называют это испытатели) будут изучать его поведение. Ситуация, по мнению Стрелкова, уникальна ещё и тем, что вообще невозможно предсказать возможность её повторения. «Явление нечастое, ветер дул долго, сильно, монотонно и в одном направлении. Может, и не будет больше такого вообще», - говорит он. Сложившаяся ситуация стала результатом стечения многих обстоятельств. Совсем не обязательно, что мост будет колебаться каждый раз, когда ветер будет достигать 20 м/с. Важно, под каким углом он дует и, в конце концов, что в это время происходит на самом мосту. Например, по нему в это время может идти колонна грузовиков, но даже в этом случае возможность возникновения новых колебаний будет зависеть не столько от динамики их движения, сколько от габаритов фур - все вместе они могут создать заслон, который будет преломлять воздушный поток.

На самый волнующий вопрос - о безопасности дальнейшей эксплуатации моста - конкретный ответ всё же был получен. Сейчас проводится непрерывный мониторинг динамики моста. Приборы регистрируют скорость и направление ветра, влажность, состояние покрытия, при помощи акселерометра определяется ускорение раскачивания. В настоящий момент оно далеко от критического, а когда показатели будут превышать допустимые, то приборы подадут сигнал - и движение по мосту будет прекращено. Так обеспечивается безопасность.

- Мы можем только прекратить движение по мосту, чтобы никто не пострадал. Остановить его, если он снова начнёт раскачиваться, мы не в силах, - сказал И. Колюшев из «Гипростроймоста». Он же ответил на вопрос о том, как перенесёт мост повторные колебания. Сейчас целостность объекта не нарушена, во многом благодаря тому, что полотно соединялось с опорами по принципу шарнира и поэтому колебания отзывались не ударами, а трением. При проектировании и строительстве моста закладывался запас прочности на 2 млн прогибов в пролётах. В прошлый раз их было сделано около 3 тыс., то есть лимит не исчерпан. Есть здесь лишь маленький нюанс: 2 млн прогибов рассчитаны на определённую величину отклонения. В этот раз она превышена не была, но результаты математического моделирования показывают, что теоретически существует возможность превышения на 20% (порядка 50 см вместо 40). Наступят ли ещё раз такие условия в реальности, сейчас невозможно предсказать, всё необходимое для предотвращения колебаний будет предпринято в соответствии с рекомендациями ЦАГИ. Тем не менее, участники конференции смотрят на перспективы моста оптимистично, поскольку безопасность людей обеспечена, а мост даже в нетипичных условиях продемонстрировал серьёзный запас прочности. Специалисты ЦАГИ надеются на положительный исход, так как в этой области уже имеется значительный опыт. Дальнейшее обсуждение планируется продолжить 6-8 июля в Омске на общей конференции специалистов из стран СНГ.

Заместитель министра транспорта РФ Олег БЕЛОЗЁРОВ:

- Предположительно уже до конца года мостовой переход будет полностью укомплектован необходимым оборудованием, которое позволит в дальнейшем исключить подобные ситуации. Отмечу также, что все те мероприятия, которые планировалось провести до 10 июня, выполнены и уже обеспечивают безопасность движения по мосту. Что же касается движения по мосту грузовых машин, то ограничения для них пока решено не снимать. Некоторыми участниками конференции высказывалось мнение, что движение грузовых автомобилей и фур может создать специальную аэродинамику. Поэтому будет проведён ещё ряд исследований. Это займёт буквально 15-20 дней. Но лучше немного подождать и получить 100%-ную гарантию безопасности. Будут внесены изменения и в нормативные документы. Мы считаем, что некоторые европейские нормы необходимо перевести и встроить в нашу систему регламентных документов. Думаю, до конца года эти нормы будут утверждены.

Мария ДОБРОСКОКИНА