Chepstow Järnvägsbron

Koordinater :

Brunels ursprungliga järnvägsbro över Wye vid Chepstow, innan dess ersättning 1962.

Chepstow Railway Bridge byggdes enligt instruktioner från Isambard Kingdom Brunel 1852. Den "Great Tubular Bridge" över floden Wye vid Chepstow , som vid den tidpunkten utgör gränsen mellan Wales och England, anses vara en av Brunels stora landvinningar, trots dess utseende. Den var ekonomisk i sin materialanvändning och skulle visa sig vara designprototypen för Brunels Royal Albert Bridge i Saltash . Trots att överbyggnaden sedan dess har bytts ut finns Brunels rörformade järnstöd fortfarande på plats. Det är en klass II-listad struktur.

Bakgrund

Den överlevande delen av en av de horisontella balkarna, bevarad utanför kontoret för det intilliggande Mabey Bridge -verket.

Brunel var tvungen att ta de två spåren av South Wales Railway över floden Wye. Amiralitetet hade insisterat på en 300 fot (91 m) fri spännvidd över floden, med bron minst 50 fot (15 m) över högvatten . Spännet skulle behöva vara självbärande, eftersom även om Gloucestershire -sidan av floden består av en kalkstensklippa , är Monmouthshire -sidan lågt liggande sedimentär avlagring som utsätts för regelbundna översvämningar . Således på den sidan fanns det ingenstans för en distans som var kapabel att antingen motstå trycket utåt från en bågebro eller inåtdragningen av en konventionell hängbro . I vilket fall som helst kunde ingetdera användas: en valvbro skulle inte ha uppfyllt de höjd- och breddbegränsningar som amiralitetet införde, och hängbroar var notoriskt olämpliga för att transportera järnvägståg. Den koncentrerade vikten fick kedjorna att böja sig, vilket gjorde att brodäcket kunde åka farligt upp och ner. En självbärande fackverksbro var enda alternativet.

Robert Stephenson hade överbryggt floden Conwy (1848) och Menai Straits (1850) med spännvidder på 400 respektive 450 fot (140 m) med hjälp av stora lådbalkar av nitat smidesjärn. Conwy-liknande lådbalkar skulle ha varit mycket dyra att använda på Chepstow och dessutom vara tunga (problematiskt eftersom spännvidden måste lyftas mycket högre än på Conwy). Brunel sökte en radikal lösning. Han hade redan byggt en bågsträng eller en bunden bågbro i Windsor (1849) bestående av tre cellformade bågeribbor i triangulära tvärsnitt "uppträdda" av däckbalkar av smidesjärn som stöds av vertikala hängare från bågarna. Detta var samma år som Stephensons knutna båge High Level Bridge i Newcastle upon Tyne , vilket var tänkt att ha påverkat Brunel i Chepstow. Brunels lösning för det sistnämnda var dock att ta ett steg framåt, likväl baserat på ljudtekniska principer och en variation av temat knutna bågar.

Experimenten av William Fairbairn och den matematiska analysen av Eaton Hodgkinson hade genom en serie experiment visat att en sluten lådbalk , gjord av nitat smidesjärn, kombinerade relativ lätthet med stor styrka. Den rörformiga smidesbalken – vare sig tvärsnittet är rektangulärt, triangulärt eller cirkulärt – utgjorde en mycket effektiv fackverkskomponent. Om tvärsnittet var tillräckligt stort kan det vara självbärande. Det var Fairbairns experiment som ledde till utformningen av broarna Menai och Conwy . Stephenson hade ursprungligen föreslagit att använda en lådbalksektion upphängd i kedjor. Lådsektionen skulle, hävdade han, vara tillräckligt styv för att övervinna de konventionella problemen med brodäcken på hängbroar. I händelsen visade Fairbairn att en korrekt konstruerad lådbalk skulle vara tillräckligt stark så att kedjorna kunde undvaras. Ändå togs beslutet (att inte använda kedjor) sent i projektet, så Britannia-brostödstornen byggdes fortfarande med hål för kedjorna. Stephensons lådbalkar var en stor innovation, och med stål eller förspänd betong istället för smide är lådbalkskonstruktion standarden idag för stora broar. Men som Berridge har observerat, "Brunel var aldrig en som följde mode för modets skull... (på Chepstow)... Här var den riktiga ingenjören på jobbet och designade bron för att passa platsen och det bästa sättet att få in den placera".

Bron fyllde en lucka i huvudjärnvägslinjen mellan Gloucester och Swansea . Linjen mellan Chepstow järnvägsstation och Swansea öppnades den 18 juni 1850, och den 19 september 1851 färdigställdes linjen mellan Gloucester och en station öster om floden, känd som Chepstow East . Tills bron avslutades och öppnades, bars genom passagerare från en station till den andra med buss , genom att använda vägbron från 1816 över floden Wye. Järnvägsbron öppnades för allmänheten för första gången den 19 juli 1852; Chepstow East station stängde samtidigt som överflödig. Ursprungligen fanns det bara en järnvägslinje över bron; en andra togs i bruk den 18 april 1853. Den nya järnvägslinjen och bron hade effekten av att minska restiden mellan London och Swansea från 15 timmar, med järnväg, väg och färja, till 5 timmar med järnväg .

Chepstow Bridge design

Sektion av fackverk som stöder den rörformade balken
Brunels gjutjärnspelare för den ursprungliga bron, som fortfarande bär upp den moderna järnvägsbron och dess underhängda fackverk.

Brunel insåg att en rörlig balk med cirkulärt tvärsnitt – en grund "båge", utmärkt i kompression och spänning – kunde spännas upp av upphängningskedjor för att bilda en styv, självbärande struktur som är mycket lättare (därav billigare) än en Stephenson- typ lådbalk. Istället för att hänga upp kedjorna från tornen och hänga upp brodäcket från dem, använde Brunel kedjorna för att stressa och lätt böja rören, som stagades mot kedjorna med hjälp av stag. Brodäcket var styvt, eftersom det effektivt klämdes mot rören av kedjorna. Brunel löste problemet på sitt eget sätt, och i mer än 100 år var Chepstow och därefter Royal Albert Bridge de enda hängbroarna på det brittiska järnvägssystemet.

Även om de var rivaler, stöttade Brunel och Stephenson varandra professionellt. När Stephenson var under press under utredningen efter kollapsen av hans gjutjärnsbalkbro över floden Dee , vilket resulterade i flera dödsfall, vägrade Brunel att fördöma användningen av gjutjärnsbalkar när han korsförhördes som expertvittne. Han var också närvarande för att ge Stephenson moraliskt stöd när de stora Britannia lådbalkarna flöt över floden innan de lyftes upp till sina slutliga positioner. Så när det kom till den revolutionära designen i Chepstow, rapporterade The Times den 24 februari 1852 att "Mr Stephenson, den framstående ingenjören, har undersökt den (stora järnvägs)bron (vid Chepstow) och anslutit sig till planen som antagits av Mr Brunel . ..”.

Bron var en triumf av tillämpningen av en radikal design på ett specifikt problem med hjälp av tillgängliga material. Den totala kostnaden (77 000 pund) var hälften av vad Conwy-bron kostade (145 190 pund 18s 0d) — visserligen med ett huvudspännvidd på endast 300 fot (91 m) jämfört med Conwys 400 fot (120 m), men det fanns inga djup- vattenfundament som behövs i Conwy och Chepstow, kostnaden inkluderade ytterligare 300 fot (91 m) landområden.

När det gäller brons utseende uttalade Illustrated London News att "platsens säregenhet inte tillät någon visning av 'konst' - det vill säga arkitektonisk utsmyckning; en ren smak avvisar verkligen alla försök att dekorera en stor mekaniskt arbete med skenpelare, pilastrar och små prydnadsdetaljer."

Bron byggdes på plats för Brunel av Edward Finch från Liverpool som delägare i företaget Finch & Willey. Efter det var färdigt stannade Finch kvar i Chepstow och utvecklade en stor ingenjörs- och senare skeppsbyggnadsverksamhet på platsen, bredvid floden. Den angränsande platsen, som senare ockuperades av ingenjörsfirman Mabey Bridge (tidigare Fairfield Mabey), ägnade sig åt prefabricerad brokonstruktion och var 1987 ansvarig för att bygga A48-vägbron som nu går längs järnvägsbron. Mabey lämnade platsen 2015 och 2020 håller den på att byggas om för bostäder.

Arv

Dagens Chepstow Railway Bridge

Men inte ens Brunel var ofelbar, och hans förutseende när det gällde att tillåta lätt rörelse av upphängningskedjorna mot stöden på brodäcket för att lindra stress, ledde till en försvagning av strukturen. På 1950-talet begränsades hastigheten för tåg som använde bron till 15 miles per timme (24 km/h), eftersom några av balkarna hade blivit förvrängda. 1962 sattes en ny struktur för att stödja bron under huvudspännet på plats.

Av de broar som nämns här står Windsor- och Conwy-broarna fortfarande och används, även om Conwy-spännena har förkortats med hjälp av mellanliggande stöd; Britannia-bron måste bytas ut 1970 efter en brand. Ändå var Brunels Chepstow-bro en vattendelare, vilket ledde till en sista förfining av designen i hans stora mästerverk, Royal Albert Bridge över floden Tamar vid Saltash, som fortsätter att bära den tidigare Cornwall Railway- huvudlinjen in i Cornwall .

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chepstow_Railway_Bridge&oldid=1137263841 "