Катастрофа моста Тей произошла во время сильного европейского шторма в воскресенье 28 декабря 1879 года, когда первый железнодорожный мост Тей рухнул, когда пассажирский поезд North British Railway (NBR) на линии Эдинбург-Абердин из Бернтисленда, направлявшийся в конечный пункт назначения Данди, проехал по нему, убив всех находившихся на борту. Мост, спроектированный сэром Томасом Боучем , использовал решетчатые балки, поддерживаемые железными опорами , с чугунными колоннами и коваными железными поперечными связями. Опоры были уже, а их поперечные связи были менее обширными и прочными, чем в предыдущих подобных проектах Боуча.
Буш обратился за советом к эксперту по ветровой нагрузке при проектировании предлагаемого железнодорожного моста через залив Ферт-оф-Форт ; в результате этого совета он не сделал явного допущения относительно ветровой нагрузки при проектировании моста Тей. Были и другие недостатки в детальном проектировании, в обслуживании и в контроле качества литья, все из которых, по крайней мере частично, были ответственностью Буша.
Буш умер менее чем через год после катастрофы, его репутация была разрушена. Будущие проекты британских мостов должны были учитывать ветровые нагрузки до 56 фунтов на квадратный фут (2,7 килопаскаля). Проект Буша для моста Форт не был использован.
По состоянию на 2024 год это остаётся пятой по числу жертв железнодорожной аварией в истории Соединённого Королевства, а также второй по числу жертв железнодорожной аварией в истории Шотландии, уступая лишь самой смертоносной аварии в Великобритании: железнодорожной катастрофе в Квинтинсхилле .
Строительство оригинального моста Tay Rail началось в 1871 году. В своем первоначальном проекте мост должен был поддерживаться кирпичными опорами, опирающимися на скальное основание. Пробное бурение показало, что скальное основание не залегает на большой глубине под рекой. На обоих концах моста балки моста представляли собой фермы настила , верхние части которых были на одном уровне с верхними частями опор, с однопутной железной дорогой, проходящей поверх. Однако в центральной части моста («высокие балки») балки моста проходили как сквозные фермы над верхними частями опор (с железной дорогой внутри них), чтобы обеспечить необходимый зазор для прохода парусных судов в Перт . [1]
Коренная порода залегала гораздо глубже, чем показали пробные бурения, и проектировщик моста сэр Томас Боуч перепроектировал пролет с меньшим количеством опор и соответственно более длинными балками. Фундаменты опор теперь были построены путем погружения облицованных кирпичом кованых железных кессонов на русло реки и заполнения их бетоном. Чтобы уменьшить вес, который они должны были поддерживать, Боуч использовал открытые решетчатые железные каркасные опоры; каждая опора имела несколько чугунных колонн, принимающих вес мостовых балок. Горизонтальные распорки из кованого железа и диагональные стяжки связывали колонны в каждой опоре, обеспечивая жесткость и устойчивость.
Основная концепция была хорошо известна, но для моста Tay Rail размеры опор были ограничены кессоном. Для более высокой части моста было тринадцать балочных пролетов. Для того чтобы компенсировать тепловое расширение, только на трех из четырнадцати опор было фиксированное соединение опоры с балками. Таким образом, было три секции связанных высоких балочных пролетов, пролеты в каждой секции были конструктивно связаны друг с другом, но не с соседними пролетами в других секциях. [2] Южные и центральные секции были почти на одном уровне, но северная секция спускалась к Данди с уклоном до 1 к 73. [3]
Мост был построен компанией Hopkin Gilkes and Company (Gilkes), компанией из Мидлсбро , которая ранее работала с Боучем над железными виадуками . Джилкс, изначально намеревавшийся производить все железные изделия в Тиссайде , использовал литейный завод в Вормите для производства чугунных компонентов и проведения ограниченной обработки после литья. Джилкс испытывал некоторые финансовые трудности; они прекратили торговлю в 1880 году, но начали ликвидацию в мае 1879 года, до катастрофы. [4] Брат Боуча был директором Джилкса, и все трое были коллегами на Стоктоне и Дарлингтоне тридцать лет назад; после смерти Эдгара Джилкса в январе 1876 года Боуч унаследовал акции стоимостью 35 000 фунтов стерлингов, но также был должен по гарантии 100 000 фунтов стерлингов по займам Джилкса и не смог выпутаться сам. [5]
Изменение конструкции увеличило стоимость и потребовало задержки, которая усилилась после того, как две высокие балки упали при подъеме на место в феврале 1877 года. Первый паровоз пересек мост семь месяцев спустя. Инспекция Совета по торговле проводилась в течение трех дней хорошей погоды в феврале 1878 года; мост был передан для использования пассажирским транспортом с ограничением скорости в 25 миль в час (40 км/ч). В отчете об инспекции отмечалось:
Когда я снова поеду на это место, я хотел бы, если это возможно, иметь возможность наблюдать воздействие сильного ветра, когда по мосту проходит поезд вагонов. [6]
Мост был открыт для пассажирских перевозок 1 июня 1878 года. Буш был посвящен в рыцари в июне 1879 года, вскоре после того, как мостом воспользовалась королева Виктория .
Вечером в воскресенье 28 декабря 1879 года сильный шторм (от 10 до 12 баллов по шкале Бофорта ) дул практически под прямым углом к мосту. [7] Свидетели говорили, что шторм был таким же сильным, как любой другой, который они видели за 20–30 лет проживания в этом районе; [8] [9] один из них назвал его « ураганом », таким же сильным, как тайфун, который он пережил в Китайском море . [10] Скорость ветра измерялась в Глазго — 71 миля в час (114 км/ч; 32 м/с) (в среднем за час) — и Абердине , но не в Данди.
Более высокие скорости ветра были зарегистрированы в течение более коротких интервалов, но во время расследования эксперт-свидетель предупредил о ненадежности этих данных и отказался оценивать условия в Данди на основе показаний, полученных в других местах. [11] Одна из современных интерпретаций имеющейся информации предполагает, что порывы ветра достигали 80 миль в час (129 км/ч; 36 м/с). [12]
Использование моста Тей-Рейл было ограничено одним поездом за раз системой сигнализации, использующей жезл в качестве жетона . В 7:13 вечера пассажирский поезд North British Railway (NBR) из Бернтисленда [13] (состоящий из локомотива класса 224 , его тендера , пяти пассажирских вагонов [примечание 1] и багажного фургона [14] ) замедлил ход, чтобы забрать жезл из сигнальной кабины на южном конце моста, затем направился на мост, набирая скорость.
Сигнальщик отвернулся, чтобы записать это, а затем занялся печью, но его друг, находившийся в сигнальной кабине, наблюдал за поездом: когда он отошел примерно на 200 ярдов (180 м) от кабины, он увидел искры, вылетающие из-под колес с восточной стороны. Он также видел это на предыдущем поезде. [15] Во время расследования были заслушаны показания о том, что ветер толкал фланцы колес в соприкосновение с ходовым рельсом. Джон Блэк, пассажир предыдущего поезда, который пересекал мост, объяснил, что ограждения, защищающие от схода с рельсов, были немного выше и внутри ходовых рельсов. [15] Такое расположение зацепило бы хорошее колесо, где сход с рельсов был бы вызван разрушением колеса, что было реальным риском до появления стальных колес и произошло в крушении поезда в Шиптон-он-Червелл в канун Рождества 1874 года.
Искры продолжались не более трех минут, к тому времени поезд уже находился на высоких балках. [16] В этот момент «внезапно вспыхнула яркая вспышка света, и в одно мгновение наступила полная темнота, задние фонари поезда, искры и вспышка света... все исчезло в одно и то же мгновение». [17] Сигнальщик ничего этого не видел и не поверил, когда ему сказали. Когда поезд не появился на линии от моста в Данди, он попытался поговорить с сигнальной будкой на северном конце моста, но обнаружил, что вся связь с ней потеряна. [18]
В реке оказался не только поезд, но и высокие балки и большая часть металлоконструкций их опор. [примечание 2] Водолазы, исследовавшие обломки, позже обнаружили, что поезд все еще находился в балках, а двигатель находился в пятом пролете южного 5-пролетного отделения. [19] Выживших не было; [20] было извлечено только 46 тел [21] из 59 известных жертв. Пятьдесят шесть билетов до Данди были собраны у пассажиров поезда до пересечения моста; с учетом владельцев сезонных абонементов, билетов на другие направления и железнодорожных служащих, предположительно, в поезде находилось 74 или 75 человек. [17] Было высказано предположение, что неизвестных жертв не было и что более высокая цифра в 75 возникла из-за двойного подсчета в раннем газетном репортаже в Dundee Courier , [22] но расследование не брало данные о потерях из прессы; оно взяло показания под присягой и сделало свои собственные подсчеты.
Немедленно был создан суд по расследованию (судебное расследование в соответствии с разделом 7 Закона о регулировании железных дорог 1871 года «о причинах и обстоятельствах, сопровождавших» аварию): председательствовал Генри Кадоган Ротери , комиссар по крушениям; его поддерживали инспектор железных дорог Уильям Йолланд и Уильям Генри Барлоу , президент Института гражданских инженеров . К 3 января 1880 года они собирали доказательства в Данди; затем они назначили Генри Лоу, квалифицированного гражданского инженера, для проведения детального расследования. Ожидая его отчет, они провели дополнительные слушания в Данди (26 февраля – 3 марта); получив его, они заседали в Вестминстере (19 апреля – 8 мая), чтобы рассмотреть инженерные аспекты крушения. [23]
К тому времени железная дорога, подрядчик моста и Буш имели отдельное юридическое представительство, и NBR обратилась за независимой консультацией к Джеймсу Бранлису и Джону Кокрейну [24] , оба инженеры с большим опытом работы с крупными чугунными конструкциями. В техническом задании не была указана основная цель расследования — предотвратить повторение, определить виновных, распределить ответственность или виновность или установить, что именно произошло. Это привело к трудностям (кульминацией которых стали столкновения) во время заседаний в Вестминстере. Когда в конце июня суд сообщил о своих выводах, был как отчет о расследовании, подписанный Барлоу и Йолландом, так и отчет меньшинства Ротери.
Два свидетеля, наблюдавших за высокими балками с севера почти вплотную, видели огни поезда вплоть до 3-й–4-й высокой балки, когда они исчезли; за этим последовали три вспышки от высоких балок к северу от поезда. Один свидетель сказал, что они продвинулись к северному концу высоких балок примерно с пятнадцатью секундами между первой и последней; [25] [примечание 3] другой, что они все были на северном конце, с меньшим временем между ними. [26] Третий свидетель видел, как «масса огня упала с моста» на северном конце высоких балок. [27] Четвертый сказал, что видел, как балка упала в реку на северном конце высоких балок, затем свет на короткое время появился на южных высоких балках, исчезнув, когда упала другая балка; он не упомянул о пожаре или вспышках. [28] [примечание 4] «Экс-провост» Робертсон [примечание 5] хорошо видел большую часть моста из своего дома в Ньюпорт-он-Тей , [31] но другие здания закрывали ему вид на южные высокие балки. Он видел, как поезд въезжал на мост; затем на северных высоких балках, прежде чем поезд успел их достичь, он увидел «два столба брызг, освещенных светом, сначала одну вспышку, а затем другую» и больше не мог видеть огни на мосту; [примечание 6] единственный вывод, который он мог сделать, заключался в том, что освещенные столбы брызг — наклоненные с севера на юг примерно под углом 75 градусов — были областями брызг, освещенными огнями моста, когда он переворачивался. [33]
Бывший проректор Робертсон купил сезонный билет между Данди и Ньюпортом в начале ноября и был обеспокоен скоростью местных поездов, следующих на север, через высокие балки, которые вызывали ощутимую вибрацию, как вертикальную, так и поперечную. После трех жалоб начальнику станции в Данди, которые не повлияли на скорость поездов, после середины декабря он использовал свой сезонный билет только для поездок на юг, используя паром для переправ в северном направлении.
Робертсон засек время поезда по своим карманным часам, и чтобы дать железной дороге преимущество сомнения, он округлил до ближайших пяти секунд. Измеренное время через балки (3149 футов или 960 м) обычно составляло 65 или 60 секунд, [примечание 7], но дважды оно составляло 50 секунд. Наблюдая с берега, он замерил 80 секунд для поездов, проезжающих через балки, но не для любого поезда, на котором он ездил. Местные поезда, идущие на север, часто задерживались, чтобы избежать задержки экспрессов, а затем наверстывали время, проезжая по мосту. Градиент на мосту на северном конце не позволял местным поездам, идущим на юг, развивать такую же высокую скорость. Робертсон сказал, что движение, которое он наблюдал, было трудно количественно оценить, хотя боковое движение, которое, вероятно, составляло один-два дюйма (25-50 мм), определенно было вызвано мостом, а не поездом, и эффект был более заметен на высокой скорости.
Четверо других пассажиров поезда поддержали расчеты Робертсона, но только один заметил какое-либо движение моста. [35] [примечание 8] Начальник станции Данди передал жалобу Робертсона на скорость (он не знал о какой-либо обеспокоенности по поводу колебаний) машинистам, а затем проверил время от кабины к кабине (на обоих концах моста поезд двигался медленно, чтобы подобрать или передать жезл). Однако он никогда не проверял скорость на высоких балках. [37]
Маляры, работавшие на мосту в середине 1879 года, говорили, что он трясся, когда по нему проходил поезд. [38] [примечание 9] Когда поезд въезжал на южные высокие балки, мост трясся на северном конце, как с востока на запад, так и, что еще сильнее, вверх-вниз. [41] Тряска усиливалась, когда поезда шли быстрее, что они и делали: «когда пароход Файфа почти закончился, а поезд только добрался до южного конца моста, это была жесткая езда». [42] Столяр, работавший на мосту с мая по октябрь 1879 года, также говорил о боковой тряске, которая была более тревожной, чем движение вверх-вниз, и сильнее всего на южном стыке между высокими и низкими балками. Он не хотел количественно определять амплитуду движения, но при нажиме он назвал два-три дюйма (50-75 мм). При дальнейшем нажиме он сказал только, что она была отчетливой, большой и видимой. [43] Однако один из бригадиров маляров сказал, что единственное движение, которое он видел, было в направлении с севера на юг, и что оно было меньше половины дюйма (15 мм). [44]
North British Railway обслуживала пути, но оставила Буша для надзора за обслуживанием моста. Он назначил Генри Нобла своим инспектором моста. [45] Нобл, который был каменщиком, а не инженером, работал на Буша на строительстве моста. [46]
Проверяя фундаменты опор, чтобы убедиться, что русло реки не размывается вокруг них, Нобл обнаружил, что некоторые диагональные стяжки «вибрируют» [примечание 10] , и в октябре 1878 года начал это исправлять. Диагональные связи были выполнены с помощью плоских стержней, идущих от одного выступа наверху секции колонны к двум пластинам строп, прикрученным болтами к выступу у основания эквивалентной секции на соседней колонне. Стержень и пластины строп имели в себе соответствующий продольный паз. Стяжной стержень был помещен между пластинами строп, все три паза были выровнены и перекрывались, а затем через все три паза был пропущен клин и закреплен. Затем были установлены два «шплинта» (металлических клина) [примечание 11], чтобы заполнить оставшуюся часть перекрытия пазов, и вбиты с силой, чтобы натянуть шпалу.
Нобл предположил, что шплинты были слишком малы и не были забиты с самого начала, но на болтающихся шпалах шплинты были ослаблены, и даже если бы они были полностью забиты, они не заполняли бы щель и не создавали бы напряжение в брусе. Установив дополнительную прокладку между ослабленными шплинтами и забив шплинты, Нобл снова затянул ослабленные шпалы и прекратил их дребезжание. На мосту было более 4000 клиновых и шплинтовых соединений, но Нобл сказал, что только около 100 пришлось повторно натянуть, большинство в октябре-ноябре 1878 года. Во время его последней проверки в декабре 1879 года только две шпалы требовали внимания, обе на опорах к северу от высоких балок. Нобл обнаружил трещины в четырех секциях колонн — одна под высокими балками, три к северу от них — которые затем были связаны коваными железными обручами. Нобл консультировался с Бушем по поводу треснувших колонн, но не по поводу болтающихся шпал. [48]
Рабочие литейного завода в Вормите жаловались, что колонны были отлиты с использованием « клевеландского железа», на котором всегда была накипь — его было сложнее отливать, чем «хороший шотландский металл» [49] [примечание 12], и он с большей вероятностью давал дефектные отливки. Формы смачивались соленой водой, [50] стержни были недостаточно закреплены и смещены, что давало неравномерную толщину стенок колонн. [51] Мастер литейного цеха объяснил, что там, где выступы были отлиты несовершенно; недостающий металл добавлялся «прижиганием». [примечание 13] Если в отливке были раковины или другие дефекты литья, считавшиеся незначительными дефектами, их заполняли «яйцом Бомонта» [примечание 14] (которое мастер держал на складе для этой цели), и отливку использовали. [55]
Персонал на площадке Джилкса унаследовал от предыдущего подрядчика. Под руководством инженера-резидента было семь подчиненных, включая управляющего литейным цехом. Первоначальный управляющий литейным цехом ушел до того, как было отлито большинство секций колонн высоких балок опор. Его преемник также руководил возведением моста и не имел предыдущего опыта руководства литейными работами. [56] Он знал о «прижигании», [57] но использование яйца Бомонта было скрыто от него бригадиром. [58] Когда ему показали дефекты в отливках моста, он сказал, что не принял бы поврежденные колонны для использования, и не принял бы колонны с заметно неравномерной толщиной стенок. [56] По словам его предшественника, прижигание проводилось только на временных «подъемных колоннах», которые использовались для подъема балок на место и не были частью постоянной конструкции моста. [59] Это было сделано по указанию местного инженера, [60] у которого также не было большого опыта в литейном производстве, и он полагался на бригадира. [61]
Хотя рабочие методы были ответственностью Gilkes, их контракт с NBR предусматривал, что все работы, выполненные подрядчиком, должны были быть одобрены Bouch. Следовательно, Bouch разделял вину за любую полученную в результате дефектную работу в готовом мосту. Первоначальный бригадир литейного цеха, уволенный за пьянство, поручился за то, что Gilkes лично проверял неровности в ранних отливках: «Г-н Gilkes иногда раз в две недели, а иногда раз в месяц, постукивал молотком по колонне сначала с одной стороны, а затем с другой, и он проходил по большинству из них таким образом, прощупывая их». [62] Bouch потратил более 9000 фунтов стерлингов на инспекцию (его общий гонорар составил 10 500 фунтов стерлингов) [63], но не представил ни одного свидетеля, который бы проверял отливки от его имени. Сам Буш появлялся примерно раз в неделю, пока менялся дизайн, но «потом, когда все это началось, я ходил туда не так часто» [64] .
У Боуча был свой «резидент-инженер», Уильям Патерсон, который следил за строительством моста, подходами к нему, линией к Лейчарсу и веткой в Ньюпорте. Патерсон также был инженером станции Perth General. [64] Боуч заявил суду, что возраст Патерсона был «почти таким же, как у меня», но на самом деле Патерсон был на 12 лет старше [примечание 15] и к моменту расследования был парализован и не мог давать показания. [66] Другой инспектор, назначенный позже [66], к тому времени находился в Южной Австралии и также не мог давать показания. Менеджеры Gilkes не могли поручиться за какую-либо проверку отливок инспекторами Боуча. [67] Завершенный мост был проверен по поручению Буша на предмет качества сборки, но это было после того, как мост был покрашен (хотя все еще до открытия моста и до того, как на нем были свидетели-маляры летом 1879 года), что скрыло любые трещины или признаки обгорания (хотя инспектор сказал, что в любом случае он не узнает эти признаки на вид). [68] На протяжении всего строительства Нобл следил за фундаментом и кирпичной кладкой. [примечание 16]
Генри Лоу осмотрел остатки моста; он сообщил о дефектах в работе и деталях конструкции. Кокрейн и Бранлис, которые дали показания позже, в основном согласились.
Буш сказал, что неравномерная толщина была некачественной работой — если бы он знал, он бы выбрал наилучший способ отлить вертикально — но все равно безопасно. [75]Здесь (предъявляя образец) находится узел холодного металла, который был сформирован. Металл, как и следовало ожидать в тонкой части, очень несовершенен. Здесь есть изъян, который простирается через толщину металла. Вот еще один и вот еще один... Будет обнаружено, что вся верхняя сторона этой колонны соответствует этому описанию, совершенно заполнена воздушными отверстиями и шлаками. Здесь достаточно фрагментов, чтобы показать, что эти изъяны были очень обширными. [74]
Образцы материалов моста, как литого, так и кованого железа, были испытаны Дэвидом Киркалди , как и ряд болтов, стяжек и связанных с ними проушин. И кованое, и литое железо имели хорошую прочность, в то время как болты «были достаточно прочными и из надлежащего железа». [84] [примечание 19] Однако и стяжки, и прочные проушины вышли из строя при нагрузке около 20 тонн, что значительно ниже ожидаемой. И стяжки [80] , и проушины были ослаблены высокими локальными напряжениями в местах, где болт опирался на них. [77] Четыре из четырнадцати испытанных проушин оказались ненадежными, выйдя из строя при более низких, чем ожидалось, нагрузках. Некоторые верхние проушины колонн пережили кованое железо, но нижние проушины оказались значительно слабее. [85]
Буш спроектировал мост, а в расчетах ему помогал Аллан Стюарт. [примечание 20] После аварии Стюарт помогал Уильяму Поулу [примечание 21] в расчетах того, что должен был выдержать мост. [примечание 22] По мнению Стюарта, они предположили, что мост был спроектирован с учетом ветровой нагрузки в двадцать фунтов на квадратный фут (один килопаскаль) «с обычным запасом прочности». [88] [примечание 23] Буш сказал, что, хотя обсуждалось 20 фунтов на квадратный фут (0,96 кПа), он «руководствовался отчетом о мосте Форт» и предполагал 10 фунтов на квадратный фут (0,5 кПа) и поэтому не делал специальных поправок на ветровую нагрузку. [90] Он имел в виду совет , данный Королевским астрономом сэром Джорджем Бидделлом Эйри в 1873 году, когда с ним консультировались по поводу проекта Буша подвесного моста через залив Ферт-оф-Форт ; что давление ветра до 40 фунтов на квадратный фут (2 кПа) может встречаться локально, но в среднем на пролете 1600 футов (490 м) 10 фунтов на квадратный фут (0,5 кПа) будет разумным допуском. [91] Этот совет был одобрен рядом выдающихся инженеров. [примечание 24] Буш также упомянул совет, данный Йолландом в 1869 году, — что Совет по торговле не требует никаких специальных допусков на ветровую нагрузку для пролетов менее 200 футов (61 м), отметив при этом, что это касается проектирования балок, а не опор. [90] [примечание 25]
Были получены доказательства от ученых о текущем состоянии знаний о ветровой нагрузке и от инженеров о допуске, который они сделали для нее. Эйри сказал, что данный совет был специфичен для подвесных мостов и Форта; 40 psf (1,9 кПа) могут действовать на всем пролете моста Тей, и теперь он рекомендовал бы проектировать на 120 psf (5,7 кПа) (т. е. 30 psf или 1,4 кПа с обычным запасом прочности). [91] Максимальное давление, измеренное в Гринвиче, составило 50 psf (2,4 кПа); в Шотландии оно, вероятно, будет выше.
Сэр Джордж Стоукс согласился с Эйри, что «кошачьи лапки», рябь на воде, создаваемая порывами ветра, может иметь ширину в несколько сотен ярдов. Стандартные измерения давления ветра были гидростатическим давлением, которое нужно было скорректировать на коэффициент 1,4–2, чтобы получить общую ветровую нагрузку — при ветре со скоростью 60 миль в час (97 км/ч) это будет 12,5–18 psf (0,60–0,86 кПа). [93] Поле сослался на работу Смитона, в которой говорилось, что сильный ветер дает 10 psf (0,48 кПа), а более высокие значения приводятся для ветров со скоростью 50 миль в час (80 км/ч) и выше, с оговоркой, что они менее надежны. [94]
Брунлис не учел ветровую нагрузку на виадук Солвей , поскольку пролеты были короткими и низкими — если бы ему пришлось, он, вероятно, спроектировал бы ее на 30 фунтов на кв. фут (1,4 кПа) с запасом прочности 4–5 (ограниченной прочностью железа). [89] И Пол, и Лоу использовали трактовку из книги Ренкина . [примечание 26] Лоу согласился с Ренкином, что самое высокое давление ветра, наблюдаемое в Британии, составляло 55 фунтов на кв. фут (2,6 кПа), что послужило причиной проектирования на 200 фунтов на кв. фут (9,6 кПа) (т. е. 50 фунтов на кв. фут (2,4 кПа) с коэффициентом прочности 4); «в важных сооружениях, я думаю, следует учитывать максимально возможный запас. Не стоит рассуждать о том, справедлива ли эта оценка или нет». [95] Пол проигнорировал ее, поскольку не было приведено никаких ссылок; он не верил, что какой-либо инженер обращал на нее внимание при проектировании мостов; [96] он считал, что 20 psf (0,96 кПа) — разумное допущение; именно это Роберт Стефенсон предположил для моста Британия . Бенджамин Бейкер сказал, что он спроектирует 28 psf (1,3 кПа) с запасом прочности, но за 15 лет исследований он еще не видел, чтобы ветер опрокинул конструкцию, которая выдержала бы 20 psf (0,96 кПа). Он сомневался в давлениях Рэнкина, потому что не был экспериментатором; ему сказали, что данные были наблюдениями профессора астрономии Regius в Университете Глазго , [примечание 27] он сомневался, что у профессора было оборудование для снятия показаний. [97]
Бейкер утверждал, что давление ветра на высокие балки не превышало 15 фунтов на квадратный фут (0,72 кПа) из-за отсутствия повреждений уязвимых элементов зданий в Данди и сигнальных будок на южном конце моста. Расследование посчитало, что эти места были значительно более защищены, и поэтому отклонило этот аргумент. Последующая работа Бейкера по давлению ветра на месте моста Форт-Рейл [98] показала, что метеорологи переоценивали [99] , но его 15 фунтов на квадратный фут (0,72 кПа) могли переоценить данные. [примечание 28]
У Лоу было много критических замечаний по поводу конструкции моста, некоторые из которых были поддержаны другими инженерами:
И Пол, и Лоу рассчитали, что ветровая нагрузка, необходимая для опрокидывания моста, должна была составить более 30 фунтов на кв. фут (1,4 кПа) (не принимая во внимание анкерные болты, крепящие наветренные колонны к кладке опор) [110] и пришли к выводу, что сильный ветер должен был опрокинуть мост, а не привести к его разрушению (Пол рассчитал натяжение в стяжках при ветровой нагрузке 20 фунтов на кв. фут (0,96 кПа), что было больше, чем «обычный запас прочности» в 5 тонн на квадратный дюйм, но все равно только половина разрушающего напряжения. [111] ) Пол рассчитал ветровую нагрузку, необходимую для опрокидывания самого легкого вагона в поезде (вагона второго класса), которая оказалась меньше той, которая необходима для опрокидывания моста; тогда как Лоу, принимая во внимание большее количество пассажиров в вагоне, чем Пол, и высокие балки, частично защищающие вагоны от ветра, пришел к противоположному выводу. [112]
Лоу пришел к выводу, что мост, как он был спроектирован, если бы был идеальным в исполнении, не рухнул бы так, как это было показано [113] (Кокрейн пошел дальше; он «стоял бы сейчас»). [114] Расчеты предполагали, что мост в значительной степени был таким, как он был спроектирован, со всеми компонентами в их предполагаемом положении, и стяжками, нагруженными разумно равномерно. Если мост рухнул при более низких ветровых нагрузках, это было доказательством того, что дефекты в конструкции и изготовлении, против которых он возражал, дали неравномерную нагрузку, значительно снизили прочность моста и сделали расчет недействительным. [112] Следовательно
Я считаю, что в такой конструкции толщина колонн должна быть определена, каждая отдельная колонна должна быть проверена и не принята до тех пор, пока на ней не будет отметки лица, прошедшего ее, как гарантия того, что она прошла его проверку... Я считаю, что каждый болт должен быть прочным штифтом и должен соответствовать отверстиям, к которым он был прикреплен, что каждая распорка должна иметь прочный упор, что соединения колонн должны быть неспособны к движению, и что части должны быть точно подогнаны друг к другу, этаж за этажом на земле, тщательно промаркированы и снова собраны так, как они были правильно установлены. [112]
Поул считал, что расчет был верным; дефекты были самокорректирующимися или имели незначительный эффект, и следует искать какую-то другую причину отказа. [110] Вышли из строя чугунные проушины; чугун был уязвим к ударным нагрузкам, и очевидной причиной ударной нагрузки на проушины было то, что один из вагонов был снесен ветром и врезался в балку моста. [110] Бейкер согласился, но считал, что давление ветра было недостаточным, чтобы снести вагон; сход с рельсов был либо вызван ветром другим механизмом, либо совпал. [115] (Собственное мнение Буша о том, что повреждение балки в результате столкновения было единственной причиной обрушения моста [116], не нашло поддержки).
Адвокат Буша вызвал свидетелей в последнюю очередь; поэтому его первые попытки предположить сход с рельсов и столкновение были сделаны по частям в ходе перекрестного допроса несимпатичных экспертов-свидетелей. Лоу «не видел ничего, что указывало бы на то, что вагоны сошли с рельсов» (до обрушения моста) [117] , как и Кокрейн [81] и Брунлис. [118] Представленные им вещественные доказательства схода с рельсов и последующего удара одного или нескольких вагонов о балки были ограниченными. Было высказано предположение, что последние два вагона (вагон второго класса и тормозной вагон), которые выглядели более поврежденными, были теми, которые сошли с рельсов, но (сказал Лоу) они были менее прочной конструкции, и другие вагоны не остались невредимыми. [119] Кокрейн и Брунлис добавили, что обе стороны вагонов были повреждены «очень одинаково». [114] [120]
Буш указал на рельсы и их кресла, разбитые в балке, удерживающей последние два вагона, на буксу вагона второго класса, которая отсоединилась и оказалась в нижней части восточной балки, [121] на подножку с восточной стороны вагона, которая была полностью унесена, на балки, которые были сломаны, и на следы на балках, показывающие контакт с крышей вагона, [122] и на доску со следами от колес на ней, которая была вымыта в Ньюпорте, но, к сожалению, затем смыта. [123] Помощник Буша дал показания о двух наборах горизонтальных царапин (очень небольшие царапины на металле или краске на балках), соответствующих высоте крыш последних двух вагонов, но не знал, какие высоты, по его словам, были сопоставлены. [124] В начале одного из этих ссадин головка заклепки поднялась, и осколки дерева застряли между стяжкой и накладкой. Затем были представлены доказательства в виде отметин от фланцев на стяжках в пятой балке (к северу от двух самых задних вагонов), теория «столкновение с балками» была должным образом изменена на то, что все позади тендера сошло с рельсов. [121]
Однако (это было опровергнуто) балки были бы повреждены падением независимо от его причины. Их пришлось разбить динамитом, прежде чем их удалось извлечь из русла реки Тэй (но только после неудачной попытки поднять ключевую балку целиком, что привело к поломке многих связей балок). [125] Нежная сцепка (которая явно не могла ударить по балке) также была обнаружена в нижней стреле восточной балки. [126] Были обнаружены две отмеченные пятые стяжки балок; на одной действительно было 3 отметины, но две из них находились на нижней стороне. [127] Дугалд Драммонд , ответственный за подвижной состав NBR, осмотрел фланцы колес и не обнаружил «синяков» — ожидаемых, если бы они разбили стулья. Если бы кузов вагона второго класса ударился обо что-то на скорости, он был бы «разбит вдребезги», не затронув при этом подрамник. [примечание 29] Если бы столкновение с восточной балкой развернуло раму, она бы подставила восточную сторону под приближающийся тормозной вагон, но именно западная сторона рамы была повреждена больше. Ее восточная подножка не была унесена; у вагона никогда не было ни одной (с обеих сторон). Следы ссадин были на высоте 6–7 футов (1,8–2,1 м) над рельсом и 11 футов (3,4 м) над рельсом и не соответствовали высоте крыши вагона. [129] Драммонд не думал, что вагоны сошли с рельсов, пока балки не начали падать, и он никогда не знал, чтобы вагон (легкий или тяжелый) был снесен ветром. [130]
Трое членов суда не смогли прийти к единому мнению по отчету, хотя было много общего: [131]
Ротери добавил, что, учитывая важность для конструкции моста пробных скважин, показывающих неглубокое залегание коренной породы, Бушу следовало бы приложить больше усилий и самому изучить керны. [134]
По словам Йолланда и Барлоу, «падение моста было вызвано недостаточностью поперечных связей и креплений, чтобы выдержать силу шторма в ночь на 28 декабря 1879 года... мост ранее подвергался напряжению от других штормов». [135] Ротери согласился, спросив: «Могут ли быть какие-либо сомнения в том, что причиной падения моста было давление ветра, действующее на плохо построенную и плохо обслуживаемую конструкцию?» [134]
Йолланд и Барлоу также отметили возможность того, что разрушение произошло из-за перелома подветренной колонны. [135] Ротери считал, что предыдущее напряжение было «частично вызвано предыдущими штормами, частично большой скоростью, с которой поездам, идущим на север, разрешалось проходить через высокие балки»: [134] если импульс поезда со скоростью 25 миль в час (40 км/ч), ударяющегося о балки, мог вызвать падение моста, каков должен был быть кумулятивный эффект повторного торможения поездов со скорости 40 миль в час (64 км/ч) на северном конце моста? [136] Поэтому он пришел к выводу — с (как он утверждал) поддержкой косвенных доказательств — что мост вполне мог сначала рухнуть с северного конца; [137] он явно отверг утверждение, что поезд ударился о балки до того, как мост упал. [137]
Йолланд и Барлоу пришли к выводу, что мост сначала рухнул с южного конца; и не сделали явных выводов относительно того, ударился ли поезд о балки. [135] Вместо этого они отметили, что, за исключением самого Буша, свидетели Буша утверждали/признавали, что обрушение моста произошло из-за ударной нагрузки на проушины, сильно нагруженные ветровой нагрузкой. [138] Таким образом, их отчет согласуется либо с точкой зрения, что поезд не ударился о балку, либо с точкой зрения, что мост с поперечными связями, обеспечивающими достаточный запас прочности против ветровой нагрузки, выдержал бы удар поезда о балку.
Йолланд и Барлоу отметили, что «нет никаких требований, изданных Советом по торговле относительно давления ветра, и, по-видимому, нет никаких понятных правил в инженерной профессии относительно давления ветра в железнодорожных сооружениях; и поэтому мы рекомендуем Совету по торговле предпринять такие шаги, которые могут быть необходимы для установления правил для этой цели». [139] Ротери не согласился, посчитав, что инженеры сами должны прийти к «понятному правилу», такому как французское правило 55 psf (2,6 кПа) [примечание 31] или американское 50 psf (2,4 кПа). [141]
Отчет меньшинства Ротери более подробен в своем анализе, более склонен обвинять конкретных лиц и более пригоден для цитирования, но официальный отчет суда относительно короток и подписан Йолландом и Барлоу. [142] Ротери сказал, что его коллеги отказались присоединиться к нему в определении виновности на том основании, что это выходит за рамки их полномочий. Однако предыдущие расследования по разделу 7 явно чувствовали себя свободными обвинять ( железнодорожная авария в Торпе ) или оправдывать ( крушение поезда в Шиптон-он-Червелл ) идентифицируемых лиц по своему усмотрению, и когда адвокат Буша сверился с Йолландом и Барлоу, они отрицали, что согласны с Ротери, что «за эти дефекты как в конструкции, так и в строительстве и обслуживании, сэр Томас Буш, по нашему мнению, в основном виноват». [143]
Никаких дальнейших судебных расследований в соответствии с разделом 7 Закона о регулировании железных дорог 1871 года не проводилось до тех пор, пока крушение железной дороги в Хиксоне в 1968 году не поставило под сомнение как политику Железнодорожной инспекции в отношении автоматизированных железнодорожных переездов, так и управление Министерством транспорта (главным правительственным департаментом инспекции) перемещением негабаритных грузов. Судебное расследование в соответствии с разделом 7 было сочтено необходимым для обеспечения требуемой степени независимости. [144] Структура и круг полномочий были определены лучше, чем для расследования дела моста Тэй. Брайан Гиббенс, королевский адвокат, был поддержан двумя экспертами-оценщиками и сделал выводы относительно вины/ответственности, но не относительно ответственности/виновности. [145]
Совет по торговле создал комиссию из пяти человек (Барлоу, Йолланд, сэр Джон Хокшоу , сэр Уильям Армстронг и Стокс) для рассмотрения того, какую ветровую нагрузку следует учитывать при проектировании железнодорожных мостов.
Скорость ветра обычно измерялась в «милях, пройденных в час» (т.е. скорость ветра, усредненная за один час), поэтому было трудно применить таблицу Смитона [ 146] , которая связывала давление ветра с текущей скоростью ветра.
где:
Изучив зарегистрированные значения давления и скорости ветра в обсерватории Бидстона , комиссия обнаружила [147] , что для сильных ветров самое высокое давление ветра может быть очень точно представлено [примечание 32] следующим образом:
где:
Однако они рекомендовали, чтобы конструкции были спроектированы так, чтобы выдерживать ветровую нагрузку 56 psf (2,7 кПа) с коэффициентом безопасности 4 (2, где полагались только на гравитацию). Они отметили, что более высокие давления ветра были зарегистрированы в обсерватории Бидстона, но они все равно давали нагрузки в пределах рекомендуемых запасов безопасности. Давления ветра, зарегистрированные в Бидстоне, вероятно, были аномально высокими из-за особенностей места (одна из самых высоких точек на Уиррале. [149] [150] ): давление ветра 30–40 psf (1,4–1,9 кПа) переворачивало железнодорожные вагоны, и такие события были редкостью. (Приведем более поздний, хорошо документированный пример: в 1903 году на виадуке Левенс был перевернут неподвижный поезд, но это произошло из-за «ужасного шторма», измеренного в Барроу-ин-Фернесс , со средней скоростью 100 миль в час (160 км/ч), а порывы, по оценкам, достигали 120 миль в час (190 км/ч). [148] )
Новый двухпутный мост Тей был построен NBR, спроектирован Барлоу и построен William Arrol & Co. из Глазго в 18 метрах (59 футов) выше по течению и параллельно оригинальному мосту. Работа началась 6 июля 1883 года, а открытие моста состоялось 13 июля 1887 года. Сэр Джон Фаулер и сэр Бенджамин Бейкер спроектировали мост Форт-Рейл , построенный (также Арролсом) между 1883 и 1890 годами. Бейкер и его коллега Аллан Стюарт получили основную заслугу за проектирование и надзор за строительными работами. [примечание 33] На мосту Форт-Бридж было ограничение скорости в 40 миль в час, которое не соблюдалось должным образом. [152]
Буш также был инженером на железной дороге North British, Arbroath and Montrose , которая включала железный виадук через Южный Эск. При тщательном осмотре после обрушения моста Тей было обнаружено, что построенный виадук не соответствовал проекту, и многие опоры заметно отклонялись от перпендикуляра. Возникло подозрение, что строительство не контролировалось должным образом: фундаментные сваи были забиты недостаточно глубоко или прочно. Испытания в 1880 году в течение 36 часов с использованием как статического, так и подвижного груза привели к тому, что конструкция серьезно деформировалась, и восемь опор были признаны небезопасными. [153] [154] Осуждая конструкцию, полковник Йолланд также высказал свое мнение, что «опоры, построенные из чугунных колонн размеров, используемых в этом виадуке, в будущем не должны быть одобрены Советом по торговле». [155] Его пришлось разобрать и перестроить сэру Уильяму Арролу по проекту У. Р. Гэлбрейта, прежде чем линия могла быть открыта для движения в 1881 году. [153] [156] [157] Мост Редхью , построенный Бушем в 1871 году, был признан непригодным к эксплуатации в 1896 году, а инженер-строитель позже заявил, что мост бы рухнул, если бы он когда-либо испытал ветровую нагрузку в 19 фунтов на квадратный фут (0,91 кПа). [158]
Локомотив NBR № 224 , 4-4-0 , спроектированный Томасом Уитли и построенный на заводе Cowlairs Works в 1871 году, был спасен и отремонтирован, оставаясь в эксплуатации до 1919 года, получив прозвище «Ныряльщик»; многие суеверные водители не хотели везти его по новому мосту. [159] [160] [161] [162] Пни оригинальных опор моста все еще видны над поверхностью реки Тэй. Мемориалы были установлены по обоим концам моста в Данди и Вормите. [163]
Колонна с моста экспонируется в Музее транспорта Данди .
28 декабря 2019 года в Dundee Waterfronts Walks прошла памятная прогулка, посвященная 140-летию катастрофы на мосту Тей. [164]
Некоторые в движении субботников , выступавших за ограничение деятельности по воскресеньям, указывали на катастрофу как на наказание от Бога за поездки в субботу. [165] Джеймс Бегг , служитель Свободной церкви Шотландии , критиковал железную дорогу, заявляя, что «Суббота Божья была ужасно осквернена нашими великими государственными компаниями», а также критиковал жертв, задавая вопрос: «Разве не ужасно думать, что они, должно быть, были унесены, когда многие из них, должно быть, знали, что они нарушают Закон Божий?». [160] Журнал Punch критиковал Бегга за то, что он «торжественно превратил ужасную катастрофу в счет своего собственного черного и горького вероучения», и обвинил его в нарушении библейского предписания «Не судите, да не судимы будете» . [166]
За последние 40 лет были выдвинуты различные дополнительные доказательства, что привело к «криминалистическим» переосмыслениям того, что на самом деле произошло. [167] [168]
Катастрофа вдохновила на написание нескольких песен и поэм, наиболее известная из которых — « Катастрофа на мосту Тей » Уильяма МакГонагалла , которая, по общему мнению, была настолько низкого качества, что казалась комичной. [169] Немецкий поэт Теодор Фонтане , потрясенный новостью, написал свою поэму « Die Brück' am Tay» . [170] [171] Она была опубликована всего через десять дней после трагедии. Баллада К. Хорна « В память о катастрофе на мосту Тей» была опубликована в виде разворота в мае 1880 года. Она описывает момент катастрофы следующим образом: [172]
Поезд врезался в балки,
И громко заревел ветер;
Видна вспышка — Мост сломан —
Поезда больше не слышно.
«Мост рухнул, «Мост рухнул»,
— разнеслись слова ужаса;
Поезд ушел, его живой груз
Сосчитан вместе с мертвыми.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
56°26′14.4″с.ш. 2°59′18.4″з.д. / 56.437333°с.ш. 2.988444°з.д. / 56.437333; -2.988444