Мост Британия ( валлийский : Pont Britannia ) — мост в Уэльсе , пересекающий пролив Менай между островом Англси и городом Бангор . Первоначально он был спроектирован и построен известным инженером-железнодорожником Робертом Стивенсоном как трубчатый мост из кованого железа прямоугольного коробчатого сечения для перевозки железнодорожного транспорта. Его важность заключалась в том, чтобы сформировать важнейшее звено маршрута железной дороги Честера и Холихеда , позволяя поездам напрямую ездить между Лондоном и портом Холихед , тем самым облегчая морское сообщение с Дублином , Ирландия. [2]
За десятилетия до строительства моста Британия был завершен подвесной мост Менай , но эта конструкция имела дорогу, а не рельсы; до ее строительства не было железнодорожного сообщения с Англси. После многих лет обсуждений и предложений 30 июня 1845 года парламентский законопроект , охватывающий строительство моста Британия, получил королевское одобрение . [3] По настоянию Адмиралтейства элементы моста должны были быть относительно высокими, чтобы обеспечить проход полностью оснащенного военного корабля . Чтобы удовлетворить разнообразные требования, Стефенсон, главный инженер проекта, провел углубленные исследования концепции трубчатых мостов. Для детального проектирования балок конструкции Стефенсон получил помощь выдающегося инженера Уильяма Фейрберна . 10 апреля 1846 года был заложен первый камень в фундамент моста Британия. Метод строительства, используемый для заклепанных кованых железных труб, был заимствован из современной практики судостроения; Та же техника, что использовалась для моста Британия, была использована и на меньшем железнодорожном мосту Конви . 5 марта 1850 года Стивенсон сам установил последнюю заклепку конструкции, что ознаменовало официальное завершение строительства моста.
3 марта 1966 года мосту Британия был присвоен статус памятника архитектуры II категории . [4]
Пожар в мае 1970 года нанес значительный ущерб мосту Британия. Последующее расследование показало, что повреждения труб были настолько значительными, что их было невозможно отремонтировать. Мост был перестроен в совершенно другой конфигурации, с повторным использованием опор и применением новых арок для поддержки не одного, а двух ярусов, поскольку новый мост Британия должен был функционировать как комбинированный автомобильно-железнодорожный мост. Мост перестраивался поэтапно, первоначально вновь открывшись в 1972 году как одноярусный стальной арочный мост с фермами , по которому ходило только железнодорожное движение. В течение следующих восьми лет была заменена большая часть конструкции, что позволило пропускать больше поездов и достроить второй ярус. Второй ярус был открыт для движения автотранспорта в 1980 году. В 2011 году на мост была проведена четырехмесячная программа углубленного технического обслуживания стоимостью 4 миллиона фунтов стерлингов. С 1990-х годов ведутся разговоры об увеличении пропускной способности дороги через пролив Менай либо за счет расширения дорожного полотна существующего моста, либо за счет строительства третьего моста .
Открытие моста Менай в 1826 году, в одной миле (1,6 км) к востоку от того места, где позже был построен мост Британия, обеспечило первую фиксированную дорожную связь между Англси и материком. Растущая популярность железнодорожных перевозок вскоре потребовала строительства второго моста для обеспечения прямого железнодорожного сообщения между Лондоном и портом Холихед , железной дороги Честер и Холихед . [ необходима цитата ]
Были предложены и другие железнодорожные схемы, включая одну в 1838 году для пересечения существующего моста Менай Томаса Телфорда . [ необходима цитата ] Пионер железной дороги Джордж Стефенсон был приглашен прокомментировать это предложение, но он выразил свою обеспокоенность по поводу повторного использования единственной проезжей части подвесного моста, поскольку мосты такого типа не подходили для использования локомотивов. К 1840 году комитет казначейства в целом принял решение в пользу предложений Стефенсона, однако окончательное согласие на маршрут, включая мост Британия, не было дано до 30 июня 1845 года, даты, когда соответствующий парламентский законопроект получил королевское одобрение . [ необходима цитата ] Примерно в то же время сын Стефенсона, Роберт Стефенсон , был назначен главным инженером проекта. [ необходима цитата ]
По настоянию Адмиралтейства любой мост должен был позволять проход через пролив полностью оснащенному военному кораблю . Поэтому Стивенсон намеревался пересечь пролив на высоте более 100 футов (30 м) по мосту с двумя основными пролетами длиной 460 футов (140 м), прямоугольными железными трубами, каждая весом 1500 длинных тонн (1500 тонн; 1700 коротких тонн), [6] поддерживаемыми каменными опорами, центральная из которых должна была быть построена на скале Британия. Два дополнительных пролета длиной 230 футов (70 м) завершали бы мост, образуя непрерывную балку длиной 1511 футов (461 м). [ требуется цитата ] Поезда должны были ходить внутри труб (внутри коробчатых балок ). До этого самый длинный пролет из кованого железа составлял 31 фут 6 дюймов (9,60 м), что составляет всего лишь одну пятнадцатую часть пролета моста в 460 футов (140 м). Как изначально предполагал Стефенсон, трубчатая конструкция должна была обеспечить достаточную жесткость для выдерживания большой нагрузки, связанной с поездами, но трубы не были бы полностью самонесущими, часть их веса приходилось бы брать на себя подвесными цепями. [7] : 37–42
Для детального проектирования балок Стефенсон заручился помощью выдающегося инженера Уильяма Фейрберна , старого друга его отца, которого Стефенсон описывал как «хорошо известного своими глубокими практическими познаниями в таких вопросах». Фейрберн начал серию практических экспериментов с различными формами труб и заручился помощью Итона Ходжкинсона , «отличавшегося как первый научный авторитет в области прочности железных балок » [7] : 33–37 Из экспериментов Фейрберна стало очевидно, что без специальных мер предосторожности режим разрушения трубы под нагрузкой будет заключаться в выпучивании верхней пластины при сжатии, теоретический анализ которой доставил Ходжкинсону некоторые трудности. Когда Стефенсон отчитался перед директорами железной дороги в феврале 1846 года, он приложил отчеты как Ходжкинсона, так и Фейрберна. На основе своего анализа сопротивления изгибу труб с одинарными верхними пластинами Ходжкинсон пришел к выводу, что для придания трубам достаточной жесткости , чтобы выдерживать их собственный вес, потребуется непрактично толстая (и, следовательно, тяжелая) верхняя пластина, и рекомендовал использовать вспомогательную подвеску с помощью звеньевых цепей . [7] : 42–47
Однако эксперименты Фейрберна продвинулись дальше тех, что охватывались теорией Ходжкинсона, включив конструкции, в которых верхняя пластина была усилена «гофрированием» (включением цилиндрических труб). [ требуется ссылка ] Результаты этих более поздних экспериментов он нашел весьма обнадеживающими; в то время как еще предстояло определить, какой должна быть оптимальная форма трубчатой балки, «я рискну утверждать, что трубчатый мост может быть построен с такими мощностями и размерами, которые будут соответствовать, с полной безопасностью, требованиям железнодорожного сообщения через проливы», хотя это может потребовать больше материалов, чем первоначально предполагалось, и при его строительстве потребуется максимальная осторожность. Он считал, что было бы «крайне неправильно» полагаться на цепи как на основную опору моста.
При любых обстоятельствах я придерживаюсь мнения, что трубы должны быть сделаны достаточно прочными, чтобы выдерживать не только их собственный вес, но и в дополнение к этому грузу в 2000 тонн, равномерно распределенному по поверхности платформы, груз в десять раз больше, чем они когда-либо будут призваны выдерживать. Фактически, это должна быть огромная полая балка из листового железа, достаточно прочная и жесткая, чтобы выдерживать этот вес; и при условии, что части хорошо пропорциональны, а пластины правильно заклепаны, вы можете снять цепи и иметь ее как полезный памятник предприимчивости и энергии эпохи, в которую она была построена. [7] : 37–42
Отчет Стефенсона привлек внимание к разногласиям во мнениях между его экспертами, но заверил директоров, что конструкция опор из каменной кладки допускает возможность установки подвесной поддержки труб, и пока нет необходимости принимать решение о необходимости этого, что будет решено в ходе дальнейших экспериментов. [7] : 35 Модель пролета 75 футов (23 м) была построена и испытана на верфи Фэрбэрна в Миллуолле и использована в качестве основы для окончательного проекта. Стефенсон, который ранее не присутствовал ни на одном из экспериментов Фэрбэрна, присутствовал на одном из экспериментов с этой «модельной трубой» и, следовательно, был убежден, что вспомогательные цепи не нужны. Никаких цепей не было установлено. Поскольку единственной целью опор (выше уровня нынешнего дорожного настила) была поддержка цепей, эти опоры никогда не имели практического применения. Хотя Стефенсон настаивал на том, чтобы трубы были эллиптического сечения, было принято предпочтительнее прямоугольное сечение Фэрбэрна . Фейрберн отвечал как за ячеистую конструкцию верхней части труб, так и за разработку жесткости боковых панелей. [7] Каждый основной пролет весил примерно 1830 тонн. [3]
10 апреля 1846 года был заложен первый камень в фундамент моста Британия, что ознаменовало официальное начало строительных работ на месте. [3] Инженером-резидентом по строительству сооружения был инженер-строитель Эдвин Кларк , который ранее помогал Стивенсону в выполнении сложных расчетов структурного напряжения, включенных в процесс его проектирования. Первыми основными элементами конструкции, которые должны были быть построены, были боковые трубы, эта работа была выполнена на месте с использованием деревянных платформ для ее поддержки. [3] Метод строительства, используемый для железных труб, был заимствован из современной практики судостроения, состоящей из заклепанных кованых железных пластин толщиной 5 ⁄ 8 дюйма (16 мм), в комплекте с листовыми боковинами и ячеистыми крышами и основаниями. [3] Та же самая техника, что использовалась для моста Британия, была также использована на меньшем железнодорожном мосту Конви , который был построен примерно в то же время. 10 августа 1847 года была забита первая заклепка. [3]
Работая параллельно с процессом строительства на месте, две центральные секции труб, которые весили 1800 длинных тонн (1830 тонн) каждая, были отдельно построены на близлежащей береговой линии Карнарвона. После того, как они были полностью собраны, каждая из центральных труб была спущена на воду, по одной за раз, в дамбу и прямо под сооружением. [3] Секции на месте постепенно поднимались на место с помощью мощных гидравлических цилиндров ; они поднимались всего на несколько дюймов за раз, после чего под секцией строились опоры, чтобы удерживать ее на месте. Этот аспект строительства моста был новым в то время. [3] Как сообщается, инновационный процесс был ответственен за то, что Стивенсон лишился нескольких ночей сна на одном этапе проекта. Работа шла не гладко; в какой-то момент одна из труб якобы была близка к тому, чтобы быть унесенной в море, прежде чем ее снова поймали и, наконец, вернули на место. [6] Трубы были установлены на место в период с июня 1849 года по февраль 1850 года. [3]
После установки отдельные отрезки труб были соединены для формирования параллельных предварительно напряженных непрерывных конструкций, каждая из которых имела длину 1511 футов (460,6 м) и весила 5270 длинных тонн (5350 тонн). [3] Процесс предварительного напряжения увеличил несущую способность конструкции и уменьшил прогиб. Трубы имели ширину 15 футов (4,5 м) и различались по общей глубине от 23 футов (7 м) до 30 футов (9,1 м), а также имели зазор в 10 футов (3 м) между собой; они поддерживались серией 15-футовых (4,6 м) чугунных балок, которые были встроены в каменную кладку башен. [3] Чтобы лучше защитить железо от непогоды, была построена арочная деревянная крыша, покрывающая обе трубы; она была примерно 39 футов (12 м) в ширину, непрерывная по всей длине и покрытая просмоленной мешковиной . Над крышей имелся центральный проход шириной 12 футов (3,7 м) для обеспечения доступа при техническом обслуживании. [3]
5 марта 1850 года Стефенсон сам установил последнюю заклепку конструкции, что ознаменовало официальное завершение строительства моста. [3] В общей сложности на завершение строительства моста ушло более трех лет. 18 марта 1850 года была открыта одна труба для железнодорожного движения. К 21 октября того же года обе трубы были открыты для движения. [3]
Для своего времени мост Британия был сооружением «величины и исключительной новизны», намного превосходящим по длине как современные литые балочные, так и пластинчатые железные мосты. Известный инженер Изамбард Кингдом Брюнель , профессиональный соперник и личный друг Стефенсона, как утверждается, заметил ему: «Если ваш мост будет успешным, то все мои были великолепными неудачами». [3] 20 июня 1849 года Брюнель и Стивенсон оба наблюдали, как первая из труб моста была спущена на воду на понтонах . Строительные методы, использованные на мосту Британия, очевидно, повлияли на Брюнеля, поскольку позже он использовал тот же метод плавучих секций моста при строительстве моста Королевского Альберта через реку Тамар в Солтэше . [3]
Первоначально на восточной стороне моста у входа в туннель находилась железнодорожная станция, которой управляла железнодорожная компания Chester and Holyhead Railway , обслуживавшая местные железнодорожные перевозки в обоих направлениях. [8] Однако эта станция была закрыта всего через 8+1 ⁄ 2 года в эксплуатации из-за низкого пассажиропотока. В настоящее время от этой станции мало что осталось, кроме остатков здания станции нижнего уровня. [9] Вскоре после этого была открытановая станция под названием Menai Bridge . [ необходима цитата ]
Мост украшали четыре больших льва, высеченных из известняка Джоном Томасом , по два на каждом конце. [6] Каждый был построен из 11 кусков известняка. Они имеют длину 25 футов (7,6 м), высоту 12 футов (3,7 м) и весят 30 тонн. [1]
Они были увековечены в следующем валлийском стихотворении барда Джона Эванса (1826–1888), родившегося неподалеку в Менай-Бридже :
Педвар ллев теу Хеб
ддим взорвал
Дау 'очр
йма А дау'очр нарисовал
Четыре толстых льва
Без единой шерсти
: Двое с этой стороны
И двое там.
Львы не видны с A55 , которая пересекает современный мост на том же месте, хотя их можно увидеть из поездов на North Wales Coast Line ниже. Идея поднять их на уровень дороги время от времени предлагалась местными активистами. [10] [11] [12]
Вечером 23 мая 1970 года мост был сильно поврежден, когда мальчики, игравшие внутри конструкции, уронили горящий факел, который поджег покрытую смолой деревянную крышу труб. [13] [14] Несмотря на все усилия пожарных бригад Карнарвоншира и Англси, высота моста, конструкция и отсутствие достаточного водоснабжения означали, что они не смогли контролировать огонь, который распространился от материка до стороны Англси. [15] После того, как огонь выгорел, мост все еще стоял. Однако структурная целостность железных труб была критически нарушена сильной жарой; они заметно раскололись на трех башнях и начали провисать. Было признано, что все еще существует опасность обрушения конструкции; мост будет непригоден для использования, пока не будут выполнены основные восстановительные работы. [15]
В свете событий главный инженер-строитель британских железных дорог в районе Лондон-Мидленд, У. Ф. Битти, обратился за консультацией по конструкции к консалтинговой инжиниринговой компании Husband & Co. [ 15] После углубленного исследования участка, проведенного компанией, было установлено, что чугунные балки внутри башен претерпели значительные трещины и наклон, что означало, что трубы требовали немедленной поддержки на всех трех башнях. Королевские инженеры были быстро привлечены, чтобы спасти мост, быстро развернув вертикальные блоки моста Бейли, чтобы заполнить первоначальные гнезда для домкратов в каменных башнях. К концу июля 1970 года было возведено в общей сложности восемь стальных башен моста Бейли, каждая из которых была способна выдерживать вертикальную нагрузку около 200 тонн. [15]
Дальнейший анализ показал, что трубы из кованого железа были слишком сильно повреждены, чтобы их можно было сохранить. [15] В свете этого открытия было решено демонтировать трубы в пользу замены их новым настилом на том же уровне, что и оригинальные пути. За исключением оригинального каменного основания, конструкция была полностью перестроена компанией Cleveland Bridge & Engineering Company . [15] Надстройка нового моста должна была включать два настила: нижний рельсовый настил, поддерживаемый стальными арками, и верхний настил, построенный из железобетона, для переноса нового дорожного перехода через пролив. Бетонные опоры были построены под подходными пролетами, а стальные арки — под длинными пролетами по обе стороны от центральной башни Британия. [15] Два длинных пролета поддерживаются арками, что не было вариантом для оригинальной конструкции из-за зазора, необходимого для судов с высокими мачтами; современные навигационные требования требуют гораздо меньшего пространства над головой. [15]
Мост перестраивался поэтапно. На первом этапе были возведены новые стальные арки под двумя оригинальными коваными трубами. [15] Арки были завершены, и 30 января 1972 года на железной дороге была восстановлена однопутная работа путем повторного использования одной из труб. Следующим этапом был демонтаж и удаление другой трубы и замена ее бетонным настилом для другого железнодорожного пути. Затем однопутная работа была перенесена на новый путь (на западной стороне); это позволило удалить другую трубу и заменить ее бетонным настилом (который используется только для доступа обслуживания) к 1974 году. [15] Наконец, был установлен верхний дорожный настил, и к июлю 1980 года, спустя более 10 лет после пожара, новый дорожный переход был завершен и официально открыт принцем Уэльским , [15] неся однополосный участок дороги A5 (теперь A55 ).
В 2011 году владелец национальной железнодорожной инфраструктуры Network Rail , правительство Ассамблеи Уэльса и Агентство автомагистралей Англии предприняли совместную программу стоимостью 4 миллиона фунтов стерлингов по укреплению 160-летней конструкции и повышению ее надежности. [16] Работа включала замену эродированных стальных конструкций, ремонт дренажной системы, восстановление парапетов и каменной кладки, а также покраску стальных подъездных порталов моста. Программа включала детальный осмотр внутренних помещений трех башен и строительство специального прохода для обеспечения более легкого и безопасного доступа к конструкции для будущих осмотров каменных опор; особые защитные меры, принятые для работы, включали использование специальной краски, минимизирующей загрязнение, и дезактивацию всего оборудования перед доставкой на место. [16]
В ноябре 2007 года начались публичные консультации по проекту «Улучшение моста Британия A55». В число выявленных проблем входят: [17]
В документе представлены четыре варианта, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:
Подавляющее большинство респондентов высказалось в пользу некоторых улучшений, 70 процентов высказались за решение построить еще один мост . [18]
Было построено очень мало других трубчатых железных мостов, поскольку вскоре были разработаны более экономичные конструкции мостов. Самыми примечательными из других трубчатых мостов были железнодорожный мост Стефенсона Конви между Лландидно-Джанкшен и Конви , первый мост Гранд-Транк-Рейл в Сент-Анн-де-Бельвю ( Квебек ) , который был прототипом моста Виктория через реку Святого Лаврентия в Монреале .
Железнодорожный мост Конви по-прежнему используется и является единственным оставшимся трубчатым мостом; однако для его укрепления были добавлены промежуточные опоры. Мост можно увидеть вблизи с соседнего висячего моста Конви 1826 года Томаса Телфорда .
Мост Виктории был первым мостом через реку Святого Лаврентия и самым длинным мостом в мире на момент завершения строительства в 1859 году. В 1898 году он был перестроен в мост с фермами.
