Железнодорожный мост Чепстоу был построен по указанию Изамбарда Кингдома Брюнеля в 1852 году. «Великий трубчатый мост» через реку Уай в Чепстоу , который в то время являлся границей между Уэльсом и Англией, считается одним из главных достижений Брюнеля, несмотря на его внешний вид. Он был экономичен в использовании материалов и стал прототипом конструкции моста Королевского Альберта Брюнеля в Солтэше . Хотя с тех пор надстройка была заменена, трубчатые железные опоры Брюнеля все еще на месте. Это сооружение является объектом Всемирного наследия II степени . [1]
Брюнелю пришлось взять два пути Южно-Уэльской железной дороги через реку Уай. Адмиралтейство настояло на 300-футовом (91 м) чистом пролете над рекой, с мостом как минимум на 50 футов (15 м) выше уровня прилива. [2] Пролет должен был быть самонесущим, поскольку, хотя сторона реки в Глостершире состоит из известняковой скалы, сторона Монмутшира представляет собой низколежащие осадочные отложения, подверженные регулярным наводнениям. Таким образом, на этой стороне не было места для устоя, способного либо противостоять внешнему напору арочного моста , либо внутреннему натяжению обычного подвесного моста . В любом случае, ни один из них не мог быть использован: арочный мост не соответствовал бы ограничениям по высоте и ширине, наложенным Адмиралтейством, а подвесные мосты были заведомо непригодны для перевозки железнодорожных поездов. Сосредоточенный вес заставлял цепи прогибаться, позволяя мостовому настилу опасно подниматься и опускаться. Самонесущий ферменный мост был единственным вариантом.
Роберт Стефенсон построил мосты через реку Конви (1848) и пролив Менай (1850) с пролетами 400 и 450 футов (140 м) соответственно, используя большие секции коробчатых балок из клепаного кованого железа. Коробчатые балки, подобные Конви, были бы очень дорогими для использования в Чепстоу, а также были бы тяжелыми (проблемными, поскольку пролеты приходилось поднимать намного выше, чем в Конви). Брюнель, что характерно, искал радикальное решение. Он уже построил мост с тетивой или связанными арками в Виндзоре (1849), состоящий из трех ячеистых арочных ребер треугольного поперечного сечения, «натянутых» на палубные балки из кованого железа, поддерживаемые вертикальными подвесками арок. Это было в том же году, что и связанный арочный мост Стивенсона в Ньюкасл-апон-Тайн , который, как предполагалось, повлиял на Брюнеля в Чепстоу. Однако решение Брюнеля в последнем случае состояло в том, чтобы сделать шаг вперед, основанный, тем не менее, на принципах надежной инженерии и вариации темы связанных арок.
Эксперименты Уильяма Фейрберна и математический анализ Итона Ходжкинсона показали серией экспериментов, что закрытая коробчатая балка , изготовленная из клепаного кованого железа, сочетает относительную легкость с большой прочностью. Трубчатая кованая балка — будь то прямоугольное, треугольное или круглое поперечное сечение — образовывала наиболее эффективный компонент фермы. Если поперечное сечение было достаточно большим, оно могло быть самонесущим. Именно эксперименты Фейрберна привели к проектированию мостов Менай и Конви . Стивенсон изначально предложил использовать секцию коробчатой балки, подвешенную на цепях. Он утверждал, что коробчатая секция будет достаточно жесткой, чтобы преодолеть обычные проблемы мостовых настилов подвесных мостов. В этом случае Фейрберн показал, что правильно построенная коробчатая балка будет достаточно прочной, чтобы можно было обойтись без цепей. Тем не менее, решение (не использовать цепи) было принято на поздних этапах проекта, поэтому опорные башни моста Британия все равно были построены с отверстиями для цепей. Коробчатые балки Стефенсона были великим новшеством, и, используя сталь или предварительно напряженный бетон вместо кованого железа, конструкция коробчатых балок является стандартом для больших мостов сегодня. Но, как заметил Берридж, «Брюнель никогда не следовал моде ради моды... (в Чепстоу)... Здесь работал настоящий инженер, проектируя мост в соответствии с местом и наилучшим способом его установки».
Мост заполнил пробел в главной железнодорожной линии между Глостером и Суонси . Линия между железнодорожной станцией Чепстоу и Суонси была открыта 18 июня 1850 года, а 19 сентября 1851 года линия была завершена между Глостером и станцией к востоку от реки, известной как Чепстоу-Ист . Пока мост не был достроен и открыт, пассажиры перевозились с одной станции на другую на каретах , используя автомобильный мост 1816 года через реку Уай. Железнодорожный мост был открыт для общественного пользования впервые 19 июля 1852 года; станция Чепстоу-Ист закрылась в то же время как ненужная. Первоначально через мост проходила только одна железнодорожная линия; вторая была введена в эксплуатацию 18 апреля 1853 года. Новая железнодорожная линия и мост сократили время поездки между Лондоном и Суонси с 15 часов по железной дороге, дороге и паромом до 5 часов по железной дороге. [3] [4]
Брюнель понял, что трубчатая балка круглого сечения – неглубокий «дуг», отлично работающий на сжатие и растяжение – может быть натянута подвесными цепями, чтобы сформировать жесткую, самонесущую конструкцию, намного более легкую (и, следовательно, менее дорогую), чем коробчатая балка типа Стефенсона. Вместо того, чтобы подвешивать цепи к башням и подвешивать настил моста к ним, Брюнель использовал цепи, чтобы напрягать и слегка изгибать трубы, которые были укреплены на цепях с помощью распорок. Настил моста был жестким, потому что он был эффективно зажат на трубах цепями. Брюнель решил проблему по-своему, и в течение более 100 лет мост Чепстоу, а затем и мост Королевского Альберта были единственными подвесными мостами в британской железнодорожной системе.
Хотя они были соперниками, Брюнель и Стивенсон поддерживали друг друга в профессиональном плане. Когда Стивенсон находился под давлением во время расследования после крушения его чугунного балочного моста через реку Ди , что привело к нескольким смертям, Брюнель отказался осудить использование чугунных балок во время перекрестного допроса в качестве эксперта-свидетеля. [5] Он также присутствовал, чтобы оказать Стивенсону моральную поддержку, когда большие коробчатые балки Britannia были переправлены через реку перед тем, как их подняли на домкратах в их окончательное положение. Поэтому, когда дело дошло до революционного проекта в Чепстоу, The Times от 24 февраля 1852 года сообщила, что «г-н Стивенсон, выдающийся инженер, осмотрел (большой железнодорожный) мост (в Чепстоу) и согласился с планом, принятым г-ном Брюнелем...».
Мост стал триумфом применения радикального дизайна к конкретной проблеме с использованием доступных материалов. Общая стоимость (£77 000) была вдвое меньше стоимости моста Конви (£145 190 18 шиллингов 0 пенсов) — правда, с основным пролетом всего 300 футов (91 м) по сравнению с 400 футами (120 м) у Конви, но в Конви не было необходимости в глубоководных фундаментах, а в Чепстоу стоимость включала еще 300 футов (91 м) наземных пролетов.
Что касается внешнего вида моста, то в Illustrated London News отмечалось, что «особенности места не допускают никакой демонстрации «искусства» — то есть архитектурного украшения; действительно, чистый вкус отвергает любую попытку украсить крупное механическое сооружение фальшивыми колоннами, пилястрами и мелкими декоративными деталями» [3] .
Мост был построен на месте для Брунеля Эдвардом Финчем из Ливерпуля в качестве партнера в фирме Finch & Willey. После его завершения Финч остался в Чепстоу и развил крупный инженерный, а позднее и судостроительный бизнес на месте, рядом с рекой. Соседняя площадка, позже занятая инженерной фирмой Mabey Bridge (ранее Fairfield Mabey), занималась сборным строительством мостов, а в 1987 году отвечала за строительство автомобильного моста A48 , который теперь проходит вдоль железнодорожного моста. [6] [7] Mabey покинула площадку в 2015 году, и по состоянию на 2020 год она перестраивается под жилье. [8]
Однако даже Брюнель не был непогрешим, и его предусмотрительность, позволившая слегка смещать подвесные цепи относительно опор на мостовом настиле для снятия напряжения, привела к ослаблению конструкции. В 1950-х годах скорость поездов, проходящих по мосту, была ограничена 15 милями в час (24 км/ч), поскольку некоторые балки деформировались. В 1962 году была установлена новая конструкция для поддержки моста под основным пролетом. [3]
Из упомянутых здесь мостов мосты Виндзор и Конви все еще стоят и используются, хотя пролеты Конви были укорочены с использованием промежуточных опор; мост Британия пришлось заменить в 1970 году после пожара. Тем не менее, мост Чепстоу Брунеля стал водоразделом, что привело к окончательному усовершенствованию проекта в его великом шедевре, мосте Королевского Альберта через реку Тамар в Солтэше, который продолжает нести бывшую главную линию Корнуоллской железной дороги в Корнуолл .
51°38′37.10″с.ш. 2°40′1.00″з.д. / 51.6436389°с.ш. 2.6669444°з.д. / 51.6436389; -2.6669444