Железнодорожный мост Чепстоу

Оригинальный железнодорожный мост Брюнеля через Уай в Чепстоу до его замены в 1962 году.

Железнодорожный мост Чепстоу был построен по указанию Изамбарда Кингдом Брюнеля в 1852 году. «Большой трубчатый мост» через реку Уай в Чепстоу , который в этом месте образует границу между Уэльсом и Англией, считается одним из главных достижений Брюнеля, несмотря на его появление. Он был экономичен в использовании материалов и стал прототипом Королевского моста Альберта Брюнеля в Салташе . Хотя надстройка с тех пор была заменена, трубчатые железные опоры Брюнеля все еще на месте. Это строение, внесенное в список памятников архитектуры II степени .

Фон

Сохранившаяся часть одной из горизонтальных балок, сохранившаяся за пределами офисов прилегающего моста Мэби .

Брюнелю пришлось ехать по двум путям железной дороги Южного Уэльса через реку Уай. Адмиралтейство настояло на свободном пролете над рекой длиной 300 футов (91 м) с мостом на высоте минимум 50 футов (15 м) над уровнем прилива. Пролет должен быть самонесущим, поскольку, хотя Глостершире сторона реки в представляет собой известняковую скалу, сторона Монмутшира представляет собой низменные осадочные отложения, подверженные регулярным наводнениям. Таким образом, на этой стороне не было места для опоры, способной противостоять толчку арочного моста наружу или тяге внутрь обычного подвесного моста . В любом случае ни то, ни другое использовать было нельзя: арочный мост не соответствовал бы ограничениям по высоте и ширине, установленным Адмиралтейством, а подвесные мосты были заведомо непригодны для перевозки железнодорожных поездов. Сосредоточенный вес заставил цепи прогибаться, позволяя настилу моста опасно двигаться вверх и вниз. самонесущий ферменный мост Единственным вариантом был .

Роберт Стивенсон построил мосты через реку Конви (1848 г.) и пролив Менай (1850 г.) с пролетами 400 и 450 футов (140 м) соответственно, используя большие секции коробчатых балок из клепаного кованого железа. Использование коробчатых балок типа Конви было бы очень дорого в Чепстоу, а также было бы тяжелым (проблемно, поскольку пролеты приходилось поднимать намного выше, чем в Конви). Брюнель, что характерно, искал радикальное решение. Он уже построил тетиву или связанный арочный мост в Виндзоре (1849 г.), состоящий из трех ребер ячеистой арки треугольного сечения, «натянутых» на палубные балки из кованого железа, поддерживаемые вертикальными подвесками арок. Это был тот же год, когда Стивенсон построил арочный мост Высокого уровня в Ньюкасл-апон-Тайн , который, как предполагалось, оказал влияние на Брунеля в Чепстоу. Однако решение Брюнеля для последнего заключалось в том, чтобы сделать шаг вперед, основываясь, тем не менее, на принципах звуковой инженерии и вариации темы связанной арки.

Эксперименты Уильяма Фэйрберна и математический анализ Итона Ходжкинсона с помощью серии экспериментов показали, что закрытая коробчатая балка , сделанная из клепаного кованого железа, сочетает в себе относительную легкость и большую прочность. Трубчатая кованая балка – прямоугольного, треугольного или круглого сечения – представляла собой наиболее эффективный компонент фермы. Если бы поперечное сечение было достаточно большим, оно могло бы быть самонесущим. Именно эксперименты Фэйрберна привели к проектированию мостов Менай и Конви . Первоначально Стивенсон предложил использовать коробчатую балку, подвешенную на цепях. Он утверждал, что коробчатая секция будет достаточно жесткой, чтобы решить обычные проблемы, связанные с настилами подвесных мостов. В этом случае Фэйрберн показал, что правильно построенная коробчатая балка будет достаточно прочной, чтобы можно было обойтись без цепей. Тем не менее, решение (не использовать цепи) было принято в проекте поздно, поэтому опорные башни моста Британия все же были построены с отверстиями для цепей. Коробчатые балки Стивенсона были великой инновацией, и использование стали или предварительно напряженного бетона вместо кованого железа, конструкция коробчатых балок сегодня является стандартом для больших мостов. Но, как заметил Берридж, «Брюнель никогда не следовал моде ради моды… (в Чепстоу)… Здесь работал настоящий инженер, проектировавший мост с учетом особенностей местности и наилучшего способа его внедрения. позиция".

Мост заполнил пробел на главной железнодорожной линии между Глостером и Суонси . Линия между железнодорожной станцией Чепстоу и Суонси была открыта 18 июня 1850 года, а 19 сентября 1851 года линия была завершена между Глостером и станцией к востоку от реки, известной как Чепстоу-Ист . Пока мост не был завершен и открыт, сквозные пассажиры перевозились с одной станции на другую на автобусе по автодорожному мосту 1816 года через реку Уай. Железнодорожный мост был впервые открыт для общественного пользования 19 июля 1852 года; Станция Chepstow East закрылась одновременно как ненужная. Первоначально через мост проходила только одна железнодорожная линия; вторая была введена в эксплуатацию 18 апреля 1853 года. Новая железнодорожная линия и мост позволили сократить время в пути между Лондоном и Суонси с 15 часов по железной дороге, автодороге и парому до 5 часов по железной дороге.

Проект моста Чепстоу

Секция фермы, поддерживающей трубчатую балку

Чугунные опоры Брюнеля оригинального моста, до сих пор поддерживающие современный железнодорожный мост и его навесную ферму.

Брюнель понял, что трубчатая балка круглого сечения – неглубокая «дуга», превосходная на сжатие и растяжение – может быть натянута подвесными цепями, образуя жесткую, самонесущую конструкцию, намного более легкую (и, следовательно, менее дорогую), чем балка Стивенсона. типа коробчатая балка. Вместо того, чтобы подвешивать цепи к башням и подвешивать к ним настил моста, Брюнель использовал цепи, чтобы нагрузить и слегка прогнуть трубы, которые были закреплены на цепях с помощью подкосов. Настил моста был жестким, поскольку эффективно прижимался к трубам цепями. Брюнель решил проблему по-своему, и более 100 лет Чепстоу, а впоследствии и мост Ройал-Альберта были единственными подвесными мостами в британской железнодорожной системе.

Несмотря на то, что Брюнель и Стивенсон были соперниками, они профессионально поддерживали друг друга. Когда Стивенсон находился под давлением во время расследования после обрушения его чугунного балочного моста через реку Ди , что привело к гибели нескольких человек, Брюнель отказался осудить использование чугунных балок во время перекрестного допроса в качестве свидетеля-эксперта. Он также присутствовал, чтобы оказать моральную поддержку Стивенсону, когда огромные коробчатые балки «Британия» переправлялись через реку, прежде чем их подняли на домкраты в окончательное положение. Поэтому, когда дело дошло до революционного проекта в Чепстоу, газета «Таймс» от 24 февраля 1852 года сообщила, что «мистер Стивенсон, выдающийся инженер, исследовал (большой железнодорожный) мост (в Чепстоу) и согласился с планом, принятым г-ном Брюнелем. ..”.

Мост стал триумфом применения радикальной конструкции к конкретной проблеме с использованием доступных материалов. Общая стоимость (77 000 фунтов стерлингов) была вдвое меньше, чем стоимость моста Конви (145 190 фунтов стерлингов 18 шиллингов 0 дней) - по общему признанию, с основным пролетом всего 300 футов (91 м) по сравнению с 400 футами (120 м) Конви, но глубоких мостов не было. водные фундаменты, необходимые в Конви и Чепстоу, в стоимость включены еще 300 футов (91 м) участков земли.

Что касается внешнего вида моста, газета «Иллюстрированные лондонские новости» заявила, что «особенность этого места не позволяла демонстрировать какое-либо «искусство», то есть архитектурные украшения; действительно, чистый вкус отвергает любую попытку украсить большое механическая работа с бутафорскими колоннами, пилястрами и мелкими декоративными деталями».

Мост был построен для Брюнеля Эдвардом Финчем из Ливерпуля в качестве партнера фирмы Finch & Willey. После завершения строительства Финч остался в Чепстоу и развил на этом месте, на берегу реки, крупный инженерный, а затем и судостроительный бизнес. Прилегающий участок, позже занятый инжиниринговой фирмой Mabey Bridge (ранее Fairfield Mabey), занимался строительством сборных мостов, а в 1987 году отвечал за строительство автомобильного моста A48 , который сейчас проходит рядом с железнодорожным мостом. Мэбей покинул этот участок в 2015 году, а по состоянию на 2020 год он перестраивается под жилье.

Наследие

Современный железнодорожный мост Чепстоу

Однако даже Брюнель не был непогрешим, и его предусмотрительность, допустившая небольшое перемещение подвесных цепей относительно опор на настиле моста для снятия напряжения, привела к ослаблению конструкции. В 1950-х годах скорость поездов по мосту была ограничена до 15 миль в час (24 км/ч), поскольку некоторые балки деформировались. В 1962 году была возведена новая конструкция, поддерживающая мост под основным пролетом.

Из упомянутых здесь мостов Виндзорский и Конви все еще стоят и используются, хотя пролеты Конви были укорочены за счет промежуточных опор; Мост Британия пришлось заменить в 1970 году после пожара. Тем не менее, мост Брюнеля в Чепстоу стал водоразделом, что привело к окончательному уточнению проекта его великого шедевра — Королевского моста Альберта через реку Тамар в Салташе, который продолжает вести бывшую Корнуоллской железной дороги главную линию в Корнуолл .

См. также

• Список переходов реки Уай
• Список мостов в Уэльсе
• Список железнодорожных мостов и виадуков в Соединенном Королевстве

Ссылки

• Берридж, PSA (1969), Балочный мост по мотивам Брюнеля и других , ISBN   0-08-007095-7
• Ролт, LTC (1957) Изамбард Кингдом Брюнель , ISBN   0-14-021195-0
• Ролт, LTC (1960) Джордж и Роберт Стивенсон: Железнодорожная революция , ISBN   0-14-007646-8