Chepstow Ponte Ferroviária
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A ponte ferroviária Chepstow foi construída por Isambard Kingdom Brunel em 1852 . A "Grande Tubular Bridge" sobre o Wye River em Chepstow, que naquele ponto forma a fronteira entre País de Gales e Inglaterra , é considerada uma das principais realizações da Brunel, apesar de sua aparência. Ele foi econômico no uso de materiais, e viria a ser o protótipo de design para grande ponte de Brunel em Saltash.
Fundo
Brunel teve de ter as duas faixas da Gales do Sul Railway através do rio Wye. O Admiralty tinha insistido em um 300-pé vão livre sobre o rio, a ponte com um mínimo de 50 pés acima da maré alta. A extensão teria que ser auto-suportada, uma vez que, embora a Gloucestershire lado do rio é composto por um penhasco de calcário, o Monmouthshire lado é baixo-encontrando-se sedimentar depósito sujeita a inundações periódicas. Assim, por esse lado, não havia lugar para um pilar capaz de resistir ou o impulso externo de uma ponte de arco, ou o puxão para dentro de um convencional Ponte suspensa. Em qualquer caso, nem poderia ser usado: uma ponte em arco não teria conhecido a altura ea largura restrições impostas pelo Almirantado, e pontes suspensas eram notoriamente impróprios para o transporte de trens. O peso concentrado promoveu as cadeias para desviar, permitindo que o tabuleiro da ponte para andar perigosamente para cima e para baixo. A auto-sustentável ponte de fardo era a única opção.
Robert Stephenson tinha superado o Rio Conwy ( 1848 ) eo Menai Straits ( 1850 ), com vãos de 400 e 450 pés, respectivamente, utilizando grandes seções caixa traves de ferro forjado rebitadas. Conwy-como a caixa-vigas teria sido muito caro para usar em Chepstow, bem como sendo pesado (problemático, uma vez que os vãos teve de ser levantada muito mais elevado do que em Conwy). Brunel, caracteristicamente, buscou uma solução radical. Ele já havia construído uma corda de arco ou ponte do arco-amarrado em Windsor ( 1849 ) que consiste em três triangulares cross-section arco celular costelas "amarrados" por ferro forjado plataforma vigas apoiadas por cabides verticais dos arcos. Este foi o mesmo ano em que amarrou-ponte do arco elevado nível de Stephenson em Newcastle upon Tyne , que era suposto ter influenciado Brunel em Chepstow. No entanto, a solução da Brunel para o último foi para dar um salto para a frente, com base, no entanto, em princípios de engenharia de som e uma variação do tema-amarrado arco.
Os experimentos de William Fairbairn, e a análise matemática de Eaton Hodgkinson tinha mostrado por uma série de experiências que uma "caixa-seção" viga fechada, feita de ferro forjado rebitada, combinados leveza relativa com grande força. A viga tubular ferro forjado - ser a secção rectangular, triangular ou circular - formaram uma componente de treliça mais eficiente. Se a secção transversal era grande o suficiente ele poderia ser auto-suportada. Foi experimentos de Fairbairn que levaram à concepção do Menai ( Britannia) e Conwy pontes. Stephenson tinha proposto originalmente usando uma seção em caixa-viga suspensa a partir de cadeias. A secção de caixa seria, segundo ele, ser firme o suficiente para superar os problemas convencionais da ponte-decks de pontes suspensas. No caso, Fairbairn mostraram que uma caixa de viga de construção adequada seria suficientemente forte de modo que as cadeias poderiam ser dispensadas. No entanto, a decisão (não utilizem correntes) foi feita no final do projeto, para que as torres de sustentação da ponte Britannia ainda foram construídos com furos para as cadeias. Caixa-vigas de Stephenson era uma grande inovação, e usando aço ou betão pré-esforçado em vez de ferro forjado, construção de caixa-viga é o padrão hoje para grandes pontes.
Mas como Berridge observou, "Brunel nunca foi de seguir a moda, pelo amor de moda ... (em Chepstow) ... Aqui foi o engenheiro real no trabalho, projetar a ponte para se adequar ao local ea melhor maneira de consegui-lo em posição ".
O projeto Chepstow Ponte
Brunel reconhecido que uma viga de secção transversal circular tubular - um "arco" rasa, excelente em compressão e tensão - poderia ser amarrado por correntes de suspensão para formar uma estrutura rígida autoportante muito mais leve (assim menos caro) do que uma Stephenson- digite caixa de viga. Em vez de pendurar as cadeias de torres e suspende a plataforma de ponte a partir deles, Brunel usadas as cadeias ao estresse e ligeiramente curva dos tubos, que foram apoiados contra as cadeias usando struts. O tabuleiro da ponte estava rígida, uma vez que foi efectivamente apertada contra os tubos por as cadeias. Brunel resolveu o problema em seu próprio caminho, e por mais de 100 anos, o Chepstow e, posteriormente, a Royal Albert Ponte foram as únicas pontes suspensas sobre o Sistema ferroviário britânico.
Apesar de sua aparente rivalidade, Brunel e Stephenson eram grandes amigos pessoais, na medida em que eles apoiaram-se mutuamente profissionalmente. Quando Stephenson estava sob pressão durante o inquérito na sequência do colapso do seu ferro fundido viga ponte sobre o Rio Dee matando várias pessoas, Brunel não abandoná-lo. Apesar de sua extrema desconfiança do uso de vigas de ferro fundido para o efeito, Brunel se recusou a condená-los quando interrogado como testemunha especialista. Ele também estava presente para dar apoio moral Stephenson, quando as grandes caixa-vigas Britannia foram flutuou através do rio antes de ser levantado para suas posições finais. Então, quando ele veio para o design revolucionário em Chepstow, The Times of 24 de Fevereiro de 1852 , informou que "o Sr. Stephenson, o engenheiro eminente, examinou a (grande estrada de ferro) Ponte (em Chepstow) e concordou com o plano adotado pelo Sr. Brunel ...".
A ponte foi um triunfo da aplicação de um design radical para um problema específico usando materiais disponíveis. O custo total (£ 77,000) foi metade do que o custo ponte Conwy (£ 145,190 18s 0d) - reconhecidamente com um vão principal de apenas 300 pés, comparados com 400 pés de Conwy, mas não houve fundamentos de águas profundas necessários em Conwy, e em Chepstow, o custo incluiu mais 300 pés de vãos de terra.
A ponte foi construída no local para Brunel por Edward Finch de Liverpool . Depois de ter sido concluída, Finch permaneceu em Chepstow, e desenvolveu uma das principais empresas de engenharia no site adjacente ao lado do rio. O local, hoje ocupado pela empresa de engenharia Fairfield Mabey, ainda é (a partir de 2008) que atua na construção da ponte pré-fabricada.
Epílogo
No entanto, mesmo Brunel não era infalível, e sua previsão para a viabilização de um ligeiro movimento das correntes de suspensão contra suportes sobre o tabuleiro da ponte para aliviar o stress, levou a um enfraquecimento da estrutura exigindo sua substituição na década de 1960. No entanto, Chepstow ponte de Brunel foi um divisor de águas, levando a um refinamento final do projeto em sua grande obra-prima, o Royal Albert Ponte sobre o Rio Tamar em Saltash.
Das pontes mencionadas aqui, as pontes Windsor e Conwy ainda estão de pé e em uso, embora os vãos Conwy foram encurtados usando suportes intermediários. A ponte de Britannia teve infelizmente de ser substituído quando alguns meninos, pássaro-nidificação, conseguiu incendiar o forro ponte. A ponte Chepstow também teve de ser substituído. Mas conceito de design brilhante e econômica de Brunel vive na ponte de Royal Albert, que continua a levar o ex- Cornwall Railway linha principal em Cornwall.
