Britannia Bridge

Britannia Bridge

Pont Britannia
Britannia Bridge Train crossing 3.jpg
Den moderna Britannia-bron.
Koordinater Koordinater :
Bär
North Wales Coast Line A55
Går över Menai sund
Plats Anglesey , norra Wales
Egenskaper
Design
Rörformad bro (första bron) Tvåvånings fackverksbågbro (andra bron)
Material
Smidesjärn och sten (första bron) Stål och betong (andra bron)
Total längd 1 510,25 fot (460,32 m)
Höjd 221,25 fot (67,44 m) till toppen av mitttornet
Längsta spann 460 fot (140 m)
Antal spann Fyra
Pirar i vatten Ett
Klart ovan 103 fot (31 m) till botten av rälsdäck
Historia
Designer Robert Stephenson
Byggstart
1846 ; 177 år sedan ( 1846 ) (första bron) 1972 ; 51 år sedan ( 1972 ) (andra bron)
Slut på bygget
1850 ; 173 år sedan ( 1850 ) (första bron) 1980 ; 43 år sedan ( 1980 ) (andra bron)
Öppnad

1850 ; 173 år sedan ( 1850 ) (järnväg, första bron) 1974 ; 49 år sedan ( 1974 ) (järnväg, andra bro) 1980 (väg, andra bro)
Förstörd 1970 ; 53 år sedan ( 1970 ) (första bron)
Stängd 1974 ; 49 år sedan ( 1974 ) (första bron)
Plats

Britannia Bridge ( walesiska : Pont Britannia ) är en bro i Wales som korsar Menaisundet mellan Isle of Anglesey och staden Bangor . Den designades och byggdes ursprungligen av den kända järnvägsingenjören Robert Stephenson som en rörformig bro av rektangulära lådsektionsspännvidder av smidesjärn för att bära järnvägstrafik. Dess betydelse var att bilda en kritisk länk av Chester och Holyhead Railways rutt, vilket gör det möjligt för tåg att direkt resa mellan London och hamnen i Holyhead , vilket underlättar en havsförbindelse till Dublin , Irland.

Årtionden före byggandet av Britannia Bridge hade Menai Suspension Bridge färdigställts, men denna struktur bar en väg snarare än ett spår; det fanns ingen järnvägsförbindelse till Anglesey innan dess konstruktion. Efter många år av överläggningar och förslag, den 30 juni 1845, fick ett parlamentariskt lagförslag som täckte byggandet av Britannia-bron kungligt medgivande . På amiralitetets insisterande krävdes broelementen att vara relativt höga för att tillåta passage av en fullt riggad krigsman . För att möta de olika kraven genomförde Stephenson, projektets chefsingenjör, fördjupade studier av konceptet rörformiga broar. För den detaljerade designen av strukturens balkar fick Stephenson hjälp av den framstående ingenjören William Fairbairn . Den 10 april 1846 lades grundstenen till Britanniabron. Den konstruktionsmetod som användes för de nitade smidesjärnsrören härleddes från samtida skeppsbyggemetoder; samma teknik som användes för Britannia Bridge användes också på den mindre Conwy Railway Bridge . Den 5 mars 1850 monterade Stephenson själv den sista niten av strukturen, vilket markerade brons officiella färdigställande.

Under mars 1966 fick Britannia Bridge klass II listad status .

En brand i maj 1970 orsakade omfattande skador på Britannia-bron. Efterföljande undersökning visade att skadorna på rören var så omfattande att de inte var realistiskt att reparera. Bron byggdes om i en helt annan konfiguration, med återanvändning av pirerna samtidigt som nya bågar användes för att stödja inte ett utan två däck, eftersom den nya Britannia-bron skulle fungera som en kombinerad väg- och järnvägsbro. Bron byggdes om i etapper, som initialt öppnades igen 1972 som en bågebro av stålfackverk i en nivå , som endast bär järnvägstrafik. Under de kommande åtta åren byttes mer av strukturen ut, vilket gjorde att fler tåg kunde köras och en andra nivå skulle färdigställas. Den andra nivån öppnades för att ta emot vägtrafik 1980. Bron var föremål för ett fyramånaders djupunderhållsprogram på 4 miljoner pund under 2011. Sedan 1990-talet har det talats om att öka vägkapaciteten över Menaisundet, antingen genom att förlänga vägdäcket på den befintliga bron eller genom att bygga en tredje bro.

Design

Britannia Bridge entré
Originalboxen Britannia Bridge, cirka 1852.
Vykortsbild på bron från cirka 1902

Öppnandet av Menai-bron 1826, en mil (1,6 km) öster om där Britannia-bron senare byggdes, gav den första fasta väglänken mellan Anglesey och fastlandet. Den ökande populariteten av järnvägsresor nödvändiggjorde inom kort en andra bro för att ge en direkt järnvägsförbindelse mellan London och hamnen i Holyhead , Chester och Holyhead Railway . [ citat behövs ]

Andra järnvägsplaner föreslogs, inklusive en 1838 för att korsa Thomas Telfords befintliga Menai Bridge. lokomotivanvändning . Järnvägspionjären George Stephenson inbjöds att kommentera detta förslag men uttryckte sin oro över att återanvända en enda körbana på hängbron, eftersom broar av denna typ var olämpliga för År 1840 beslutade en finanskommitté i stort sett till förmån för Stephensons förslag, men slutgiltigt medgivande till rutten, inklusive Britannia Bridge, skulle inte beviljas förrän den 30 juni 1845, det datum då motsvarande parlamentariska lagförslag fick kungligt samtycke . Ungefär samtidigt utsågs Stephensons son, Robert Stephenson , till chefsingenjör för projektet. [ citat behövs ]

På amiralitetets insisterande skulle vilken bro som helst behöva tillåta passage av sundet av en fullt riggad krigsman . Stephenson hade därför för avsikt att korsa sundet på en hög nivå, över 100 fot (30 m), genom en bro med två huvudspann på 460 fot långa (140 m), rektangulära järnrör, vardera vägande 1 500 långa ton (1 500 ton) ; 1 700 korta ton), stödd av murade pirer, varav den centrala skulle byggas på Britannia-klippan. Två ytterligare spännvidder på 230 fot (70 m) längd skulle fullborda bron, vilket gör en 1 511 fot lång (461 m) kontinuerlig balk. [ citat behövs ] Tågen skulle köras inuti rören (inuti lådbalkarna ) . Fram till dess hade det längsta smidesjärnspännet varit 31 fot 6 tum (9,60 m), knappt en femtondel av brons spännvidder på 460 fot (140 m). Som Stephenson ursprungligen förutsåg skulle den rörformiga konstruktionen ge en struktur som är tillräckligt styv för att bära den tunga belastningen i samband med tåg, men rören skulle inte vara helt självbärande, eftersom en del av deras vikt måste tas av upphängningskedjor. [ citat behövs ]

För den detaljerade designen av balkarna fick Stephenson hjälp av den framstående ingenjören William Fairbairn , en gammal vän till sin far och beskrev av Stephenson som "välkänd för sin grundliga praktiska kunskap i sådana frågor". Fairbairn påbörjade en serie praktiska experiment på olika rörformer och tog hjälp av Eaton Hodgkinson "utmärkt som den första vetenskapliga auktoriteten om styrkan hos järnbalkar" Det blev uppenbart från Fairbairns experiment att - utan särskilda försiktighetsåtgärder - felläget för röret under belastning skulle buckla toppplattan vid kompression, vars teoretiska analys gav Hodgkinson vissa svårigheter. När Stephenson rapporterade till järnvägsdirektörerna i februari 1846 bifogade han rapporter av både Hodgkinson och Fairbairn. Från sin analys av motståndet mot buckling av rör med enkla toppplattor, trodde Hodgkinson att det skulle kräva en opraktiskt tjock (och därför tung) toppplatta för att göra rören tillräckligt styva för att bära sin egen vikt, och rekommenderade hjälpupphängning från länkkedjor .

Fairbairns experiment hade dock gått vidare från de som omfattas av Hodgkinsons teori till att inkludera konstruktioner där toppplattan förstyvats av "korrugering" (inkorporering av cylindriska rör). [ citat behövs ] Resultaten av dessa senare experiment fann han mycket uppmuntrande; medan det fortfarande var att bestämma vilken den optimala formen av den rörformiga balken skulle vara "Jag vågar påstå att en rörformad bro kan konstrueras av sådana krafter och dimensioner som med perfekt säkerhet uppfyller kraven för järnvägstrafik över Straits" även om det kan kräva mer material än vad som ursprungligen var tänkt och den yttersta försiktighet skulle behövas i dess konstruktion. Han trodde att det skulle vara "högst olämpligt" att lita på kedjor som brons huvudsakliga stöd.

Under alla omständigheter anser jag att rören bör göras tillräckligt starka för att klara inte bara sin egen vikt, utan utöver den belastningen 2000 ton jämnt fördelat över plattformens yta, en belastning tio gånger större än de någonsin kommer att göra. uppmanas att stödja. I själva verket borde det vara en enorm ihålig balk av plåt, med tillräcklig styrka och styvhet för att hålla dessa vikter; och, förutsatt att delarna är väl tilltagna och plåtarna ordentligt nitade, kan du ta av dig kedjorna och ha det som ett användbart monument över företaget och energin från den tidsålder då den byggdes.

En vy av ingången till Britannia-bron från Bangor-sidan, som visar ett ångtåg som kommer in på bron, folk tittar på, två stora stenlejon och en inskription om ingenjören Robert Stephenson

Stephensons rapport uppmärksammade meningsskiljaktigheterna mellan hans experter, men försäkrade direktörerna att utformningen av de murade pirerna medgav att rören fick upphängningsstöd, och att man ännu inte behövde ta hänsyn till behovet av det, vilket skulle lösas genom ytterligare experiment. En modell med en spännvidd på 75 fot (23 m) konstruerades och testades på Fairbairns Millwall-varv och användes som grund för den slutliga designen. Stephenson, som inte tidigare hade deltagit i något av Fairbairns experiment, var närvarande vid ett som involverade detta "modellrör", och blev följaktligen övertygad om att hjälpkedjor var onödiga. Även om Stephenson hade tryckt på för att rören skulle vara elliptiska i sektion, antogs Fairbairns föredragna rektangulära sektion. Fairbairn ansvarade både för den cellulära konstruktionen av den övre delen av rören och för att utveckla sidopanelernas förstyvning. Varje huvudspann vägde ungefär 1 830 ton.

Konstruktion och användning

En del av den ursprungliga rörformade bron av smidesjärn som står bredvid den moderna korsningen.

Den 10 april 1846 lades grundstenen för Britannia-bron, vilket markerade det officiella inledningen av byggnadsarbetet på platsen. Den bosatta ingenjören för strukturens konstruktion var civilingenjör Edwin Clark , som tidigare hade hjälpt Stephenson att utföra de komplexa strukturella spänningsberäkningar som var involverade i dess designprocess. De första stora delarna av strukturen som skulle byggas var sidorören, detta arbete utfördes på plats, med hjälp av träplattformar för att stödja den. Konstruktionsmetoden som användes för järnrören härrörde från samtida skeppsbyggnadsmetoder, som består av nitade smidesjärnsplåtar 5 ⁄ 8 tum (16 mm) tjocka, kompletta med plåtsidor och cellulära tak och baser. Samma teknik som användes för Britannia Bridge användes också på den mindre Conwy Railway Bridge , som byggdes ungefär samtidigt. Den 10 augusti 1847 drevs den första niten.

Parallellt med byggprocessen på plats byggdes de två centrala rörsektionerna, som vägde 1 800 långa ton (1 830 ton) styck, separat på den närliggande Caernarfons strandlinje. När de hade monterats helt, flöt var och en av de centrala rören, ett i taget, in i gångvägen och direkt under strukturen. De på plats sektionerna höjdes gradvis på plats med hjälp av kraftfulla hydraulcylindrar ; de höjdes bara några tum åt gången, varefter stöd skulle byggas under sektionen för att hålla den på plats. Denna aspekt av brons konstruktion var ny på den tiden. Enligt uppgift hade den innovativa processen varit ansvarig för att Stephenson kostade flera nätter sömn i ett skede av projektet. Arbetet gick inte smidigt; vid ett tillfälle ska ett av rören ha varit nära att sopas ut till havs innan det återerövrades och till slut trycktes tillbaka på plats. Rören manövrerades på plats mellan juni 1849 och februari 1850.

Väl på plats sammanfogades de separata rörlängderna för att bilda parallella förspända kontinuerliga strukturer, var och en hade en längd av 1 511 fot (460,6 m) och vägde 5 270 långa ton (5 350 ton). Förspänningsprocessen hade ökat strukturens bärförmåga och minskat nedböjningen. Rören hade en bredd på 15 fot (4,5 m) och skilde sig mellan 23 fot (7 m) och 30 fot (9,1 m) i totalt djup, samtidigt som de också hade ett 10 fot (3 m) gap mellan dem; de stöddes på en serie 15 fot långa (4,6 m) gjutjärnsbalkar som var inbäddade i tornens stenarbete. För att bättre skydda järnet från väder och vind, byggdes ett välvt timmertak för att täcka båda rören; den var ungefär 39 fot (12 m) bred, sammanhängande över hela deras längd och täckt med tjärad hessian . En 12 fot (3,7 m) bred central gångväg fanns ovanför taket i syfte att skapa underhållstillträde.

Den 5 mars 1850 monterade Stephenson själv den sista niten av strukturen, vilket markerade brons officiella färdigställande. Sammanlagt hade bron tagit över tre år att färdigställa. Den 18 mars 1850 öppnades ett enda rör för järnvägstrafik. Den 21 oktober samma år hade båda rören öppnats för trafik.

För sin tid var Britannia-bron en struktur av "storlek och sällsynt nyhet", som vida överträffade i längd både samtida gjutna balk- eller plåtbalkar järnbroar. Den noterade ingenjören Isambard Kingdom Brunel , en professionell rival och personlig vän till Stephenson, påstods ha sagt till honom: "Om din bro lyckas, så har alla mina varit magnifika misslyckanden". Den 20 juni 1849 hade Brunel och Stephenson båda sett på när det första av brons rör flöt ut på dess pontoner . De konstruktionstekniker som användes på Britannia Bridge hade uppenbarligen påverkat Brunel eftersom han senare använde samma metod för att flyta brosektioner under byggandet av Royal Albert Bridge över floden Tamar vid Saltash .

Det fanns ursprungligen en järnvägsstation belägen på östra sidan av bron vid ingången till tunneln, som drevs av Chester and Holyhead Railway Company, som betjänade lokal järnvägstrafik i båda riktningarna. Denna station stängdes dock efter bara 8 + 1 ⁄ 2 år i drift på grund av låga passagerarvolymer. I våra dagar finns det lite kvar av denna station, förutom resterna av stationsbyggnaden på lägre nivå. En ny station vid namn Menai Bridge öppnades kort därefter. [ citat behövs ]

Lions

Ett av fyra monumentala lejon som står vid varje hörn av Britannia Bridge.

Bron dekorerades av fyra stora lejon skulpterade i kalksten av John Thomas , två i vardera änden. Var och en konstruerades av 11 bitar av kalksten. De är 25 fot (7,6 m) långa, 12 fot (3,7 m) höga och väger 30 ton.

Dessa förevigades i följande walesiska rim av barden John Evans (1826–1888), som föddes i den närliggande Menai Bridge :




Pedwar llew tew Heb ddim blåste Dau 'ochr yma A dau 'ochr drog




fyra feta lejon utan hår Två på den här sidan Och två där borta

Lejonen kan inte ses från A55 , som korsar den moderna bron på samma plats, även om de kan ses från tåg på North Wales Coast Line nedanför. Idén att höja dem till vägnivå har föreslagits av lokala kampanjer då och då.

Brand och återuppbyggnad

Under kvällen den 23 maj 1970 skadades bron kraftigt när pojkar som lekte inne i strukturen tappade en brinnande fackla och tände det tjärbelagda trätaket på rören. Trots de bästa ansträngningarna från Caernarfonshire och Anglesey brandkårer innebar brons höjd, konstruktion och bristen på en tillräcklig vattenförsörjning att de inte kunde kontrollera branden, som spred sig hela vägen över från fastlandet till Anglesey-sidan. Efter att branden hade brunnit ut stod bron fortfarande kvar. Emellertid hade järnrörens strukturella integritet äventyrats kritiskt av den intensiva värmen; de hade synligt splittrats upp vid de tre tornen och hade börjat sjunka. Man insåg att det fortfarande fanns risk för att strukturen skulle kollapsa. Som en följd av detta gjordes bron oanvändbar utan antagandet av större restaureringsarbeten.

I ljuset av händelserna sökte chefsingenjören för British Railways London Midland-region, WF Beatty, strukturell rådgivning från det konsulterande ingenjörsföretaget Husband & Co. Efter en fördjupad undersökning av platsen utförd av företaget, fastställdes det att gjutjärnsbalkarna inuti tornen hade drabbats av betydande sprickor och lutning, vilket innebar att rören krävde omedelbart stöd vid alla tre tornen. De kungliga ingenjörerna togs snabbt in för att rädda bron och satte snabbt ut vertikala Bailey-broenheter för att fylla de ursprungliga domkraftsslitsarna i murtornen. I slutet av juli 1970 hade totalt åtta ståltorn från Bailey-broarna uppförts, som vart och ett kunde bära en vertikal belastning på cirka 200 ton.

Ytterligare analys visade att smidesrören hade blivit för svårt skadade för att kunna behållas. I ljuset av denna upptäckt beslutades det att demontera rören till förmån för att ersätta dem med ett nytt däck på samma nivå som de ursprungliga spåren. Med undantag för den ursprungliga stenunderbyggnaden, byggdes strukturen helt om av Cleveland Bridge & Engineering Company . Den nya brons överbyggnad skulle omfatta två däck: ett nedre rälsdäck som stöddes av stålbågar och ett övre däck konstruerat av armerad betong, för att bära en ny vägkorsning över sundet. Betongstöd byggdes under inflygningsspännen och stålvalv byggdes under de långa spännena på vardera sidan av centrala Britannia Tower. De två långa spännena stöds av valv, vilket inte hade varit ett alternativ för den ursprungliga strukturen till följd av det utrymme som behövs för fartyg med hög mast; moderna navigationskrav kräver mycket mindre utrymme.

Bron byggdes om i etapper. Det första steget var att resa de nya stålbågarna under de två ursprungliga smidesrören. Bågarna färdigställdes och enkellinjearbete återställdes till järnvägen den 30 januari 1972 genom att återanvända ett av rören. Nästa steg var att demontera och ta bort det andra röret och ersätta det med ett betongdäck för det andra rälsspåret. Sedan överfördes enkellinjearbetet till det nya spåret (på västra sidan); detta gjorde att det andra röret kunde tas bort och ersättas med ett betongdäck (som endast används för servicetillträde) 1974. Slutligen installerades det övre vägdäcket och i juli 1980, över 10 år efter branden, var den nya vägkorsningen avslutat och formellt öppnat av prinsen av Wales , som bär en enkel-carriagewaysektion av vägen A5 (nu A55 ).

Under 2011 genomförde den nationella järnvägsinfrastrukturens ägare Network Rail , den walesiska församlingens regering och English Highways Agency ett gemensamt program på 4 miljoner pund för att stärka den 160 år gamla strukturen och förbättra dess tillförlitlighet. Arbetet omfattade utbyte av eroderat stålverk, reparationer av dräneringssystemet, restaurering av bröstvärn och stensättning samt målning av brons infartsportaler av stål. I programmet ingick en detaljerad inspektion av de inre kamrarna i de tre tornen och byggandet av en speciell gångväg för att möjliggöra enklare och säkrare åtkomst till strukturen för framtida inspektioner av murverkspirerna; Särskilda skyddsinsatser som antogs för arbetet inkluderade användning av speciell föroreningsminimerande färg och sanering av all utrustning innan den fördes till platsen.

Förslag till broförbättring

En gravyr från 1868 som visar Robert Stephenson (sittande i mitten) med ingenjörerna som designade och byggde Britannia-bron.

I november 2007 inleddes ett offentligt samråd om "A55 Britannia Bridge Improvement". De upplevda problemen som anges inkluderar:

  • Det är den enda sektionen med dubbla körbanor längs A55
  • Trängsel under morgonen och eftermiddagens högsäsong
  • Trängsel från säsongs- och färjetrafik från Holyhead
  • Kö vid korsningarna i vardera änden
  • Trafiken förväntas öka avsevärt under de närmaste tio åren eller så

I dokumentet presenteras fyra alternativ, var och en med sina egna för- och nackdelar:

  • Göra ingenting. Trängseln kommer att öka i takt med att trafiken ökar.
  • Bredda befintlig bro. För att göra detta skulle tornen behöva tas bort för att ge plats åt de extra körfälten. Detta är ett problem eftersom bron är en klass 2- listad struktur och även eftersom bron ägs av Network Rail . De extra körfälten måste ha minskad bredd eftersom den befintliga strukturen inte klarar av fyra körfält i full bredd.
  • Ny flerspans betonglåda bredvid. Att bygga en separat bro skulle göra det möjligt att använda den befintliga bron som normalt under byggnationen. Bron skulle kräva stödpelare i Menaisundet, vilket är en miljöfråga eftersom sundet är ett särskilt bevarandeområde . Visuell påverkan skulle vara låg eftersom pelarna och vägytan skulle vara i linje med den nuvarande bron.
  • Ny enfas stagbro . Detta skulle eliminera behovet av pelare i sundet, men bron skulle få stor påverkan på landskapet på grund av kabelstödpelarnas höjd. Detta är också det mest kostsamma alternativet.

Respondenterna var överväldigande för att se vissa förbättringar, där 70 procent förordade lösningen att bygga ytterligare en bro .

Liknande broar

Mycket få andra rörformade järnbroar byggdes någonsin eftersom mer ekonomiska brodesigner snart utvecklades. Den mest anmärkningsvärda av de andra rörformiga broarna var Stephensons Conwy-järnvägsbro mellan Llandudno Junction och Conwy , den första Sainte-Anne-de-Bellevue ( Québec ) Grand Trunk Railway- bron, som var prototypen på Victoria-bron över Saint Lawrencefloden kl . Montreal .

Conwy-järnvägsbron är fortfarande i bruk och är den enda kvarvarande rörformiga bron; dock har mellanbryggor lagts till för att förstärka den. Bron kan ses på nära håll från Thomas Telfords intilliggande 1826 Conwy Suspension Bridge .

Victoriabron var den första bron som korsade St. Lawrencefloden, och var den längsta bron i världen när den stod klar 1859. Den byggdes om som en fackverksbro 1898.

Se även

Anteckningar

Bibliografi

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Britannia_Bridge&oldid=1142078144 "