Chepstow Railway Bridge
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Le pont de chemin de fer Chepstow a été construit par Isambard Kingdom Brunel en 1852 . Le «Grand pont tubulaire" sur la Wye River au Chepstow, qui à ce moment-forme la frontière entre le Pays de Galles et de l'Angleterre , est considéré comme l'une des réalisations majeures de Brunel, malgré son apparence. Il était économe en utilisation de matériaux, et se révélera être le prototype de conception pour grand pont de Brunel au Saltash.
Fond
Brunel a dû prendre les deux pistes de la Galles du Sud Railway à travers la rivière Wye. Le Amirauté avait insisté sur une portée libre de 300 pieds au-dessus de la rivière, avec le pont d'un minimum de 50 pieds au-dessus marée haute. La durée devrait être autoportant, car bien que le Gloucestershire côté de la rivière se compose d'un falaise de calcaire, le Monmouthshire côté est de faible altitude sédimentaires dépôt soumis à des inondations régulières. Ainsi de ce côté, il n'y avait nulle part pour un butée capable de résister à la poussée soit vers l'extérieur d'un pont en arc, ou la traction vers l'intérieur d'un classique pont suspendu. Dans tous les cas, ne pourrait être utilisé: un pont en arc ne aurait pas respecté les restrictions de hauteur et de largeur imposées par l'Amirauté et ponts suspendus étaient notoirement inapte à supporter des trains de chemin de fer. Le poids concentré causé les chaînes pour dévier, permettant le pont-pont pour monter dangereusement haut et en bas. Un autoporteur Pont en treillis était la seule option.
Robert Stephenson avait comblé le Rivière Conwy ( 1848 ) et le Menai Straits ( 1850 ) avec des portées de 400 et 450 pieds respectivement, en utilisant de grandes sections poutre-caisson de fer forgé riveté. Poutres-caissons-Conwy comme auraient été très coûteux à utiliser à Chepstow ainsi comme étant lourde (problématique, puisque les travées ont dû être levé beaucoup plus élevé que dans Conwy). Brunel, caractéristique, cherché une solution radicale. Il avait déjà construit un pont de corde ou attachés arches de Windsor ( 1849 ) composé de trois triangulaires en coupe arc cellulaire côtes "enfilées" par des poutres de pont en fer forgé soutenus par cintres verticales des arcades. Ce était la même année que bow-string de haut niveau du pont de Stephenson à Newcastle upon Tyne , qui était censé avoir influencé Brunel à Chepstow. Cependant, la solution de Brunel pour la dernière était de faire un bond en avant, sur la base, néanmoins, sur les principes d'ingénierie solides et une variation du thème bow-string.
Les expériences de William Fairbairn et l'analyse mathématique des Eaton Hodgkinson avait montré par une série d'expériences qu'une «boîte-section« poutre clos, en fer forgé riveté, combinés relative légèreté avec une grande force. La poutre tubulaire en fer forgé - soit la section transversale rectangulaire, triangulaire ou circulaire - formé un composant de treillis plus efficace. Si la section est assez grand il pourrait être autoportant. Ce était les expériences de Fairbairn qui ont conduit à la conception de la Menai ( Britannia) et Conwy ponts. Stephenson avait initialement proposé d'utiliser une section poutre-caisson suspendu à des chaînes. Le caisson serait, selon lui, être suffisante pour surmonter les problèmes classiques du pont-plate-formes de ponts suspendus raide. Dans le cas, Fairbairn a montré qu'un caisson bien construit serait assez forte pour que les chaînes pourraient être supprimées. Néanmoins, la décision (de ne pas utiliser des chaînes) a été prise en fin de projet, de sorte que les tours de soutien du pont Britannia étaient encore construit avec des trous pour les chaînes. Poutres-caissons de Stephenson étaient une grande innovation, et l'utilisation de l'acier ou le béton précontraint au lieu de fer forgé, la construction poutre-caisson est la norme aujourd'hui pour les grands ponts.
Mais comme Berridge a observé, "Brunel n'a jamais été une de suivre la mode pour l'amour de la mode ... (à Chepstow) ... Ici était le véritable ingénieur au travail, la conception du pont en fonction du site et de la meilleure façon de se en position ".
La conception Chepstow pont
Brunel a reconnu que une poutre circulaire de section tubulaire - un "arc" peu profonde, excellente en compression et de tension - pourrait être enfilées par des chaînes de suspension pour former une structure autoportante rigide beaucoup plus léger (donc moins cher) qu'un Stephenson- tapez caisson. Au lieu d'accrocher les chaînes de tours et en suspendant le tablier du pont d'eux, Brunel utilisé les chaînes au stress et se inclinent légèrement les tubes qui ont été appui contre les chaînes en utilisant des entretoises. Le tablier du pont était rigide, car il a été effectivement serrée contre les tubes par les chaînes. Brunel a résolu le problème à sa manière, et pour plus de 100 ans, le Chepstow et par la suite le Pont Royal Albert étaient les seuls ponts suspendus sur le Système ferroviaire britannique.
En dépit de leur rivalité apparente, Brunel et Stephenson étaient de grands amis personnels, dans la mesure où ils se soutenaient mutuellement professionnellement. Lorsque Stephenson était sous pression lors de l'enquête suite à l'effondrement de son pont à poutres en fonte sur la Rivière Dee tuant plusieurs personnes, Brunel ne l'abandonna. En dépit de son extrême méfiance de l'utilisation de poutres en fonte à ces fins, Brunel a refusé de les condamner lorsque contre-interrogé en tant que témoin expert. Il était aussi présent pour fournir Stephenson soutien moral, quand les grands Britannia poutres-caissons flottaient sur la rivière avant d'être pillée jusqu'à leurs positions finales. Alors, quand il est venu à la conception révolutionnaire à Chepstow, The Times of 24 Février 1852 , a indiqué que "M. Stephenson, l'éminent ingénieur, a examiné la (grande viaduc ferroviaire) (à Chepstow) et adopté dans le plan adopté par M. Brunel ...".
Le pont a été un triomphe de l'application d'une conception radicale à un problème spécifique en utilisant des matériaux disponibles. Le coût total (£ 77 000) était la moitié de ce coût de pont Conwy (£ 145,190 18s de 0d) - certes avec une travée principale de 300 pieds par rapport à 400 pieds de Conwy, mais il n'y avait pas de fondations en eau profonde nécessaires à Conwy, et au Chepstow, le coût inclus 300 autres pieds de travées terrestres.
Le pont a été construit sur le site pour Brunel par Edward Finch de Liverpool . Après il a été achevé, Finch est resté à Chepstow, et a développé une activité d'ingénierie majeur sur le site voisin à côté de la rivière. Le site, aujourd'hui occupé par la firme d'ingénierie Fairfield Mabey, est encore (en 2008) participent à la construction de pont préfabriqué.
Épilogue
Cependant, même Brunel ne était pas infaillible, et sa clairvoyance en permettant un léger mouvement des chaînes de suspension à l'encontre des supports sur le pont-pont pour soulager le stress, a conduit à un affaiblissement de la structure nécessitant son remplacement dans les années 1960. Néanmoins, le pont de Chepstow Brunel a marqué un tournant, conduisant à un raffinement finale de la conception dans son grand chef-d'œuvre, le Royal Albert Pont sur la Rivière Tamar à Saltash.
Sur les ponts mentionnés ici, les ponts de Windsor et de Conwy sont encore debout et en cours d'utilisation, bien que les travées Conwy ont été raccourcis en utilisant des supports intermédiaires. Le pont Britannia avait malheureusement être remplacé lorsque certains garçons, oiseaux nicheurs, ont réussi à mettre le feu à la doublure de pont. Le pont Chepstow devait également être remplacé. Mais concept de design brillant et économique de Brunel vit dans le Pont Royal Albert, qui continue à exploiter l'ancien Railway Cornwall ligne principale en Cornwall.
