Железнодорожный мост Тэй

Первый железнодорожный мост

Оригинальный мост Tay Bridge был спроектирован известным железнодорожным инженером Томасом Бушем, который получил рыцарское звание после завершения строительства моста. Это была решетчато-решетчатая конструкция, в которой сочетались литое и кованое железо. Конструкция была хорошо известна: она с успехом использовалась в виадуке Крамлин в Южном Уэльсе в 1858 году, после использования чугуна в Хрустальном дворце.

Предыдущая чугунная конструкция, мост Ди, рухнувший в 1847 году, потерпел неудачу из-за плохого использования чугунных балок. Позже Гюстав Эйфель использовал подобную конструкцию для создания нескольких больших виадуков в Центральном массиве (1867).

Предложения о строительстве моста через реку Тэй появились по крайней мере в 1854 году. Закон о Северо-Британской железной дороге (мост Тэй) получил королевскую санкцию 15 июля 1870 года, а первый камень был заложен 22 июля 1871 года.

Конструкция моста: основная идея

Первоначальный проект предусматривал решетчатые балки, поддерживаемые кирпичными опорами, опирающимися на коренные породы, которые, как показали пробные раскопки, залегали на небольшой глубине под рекой. На обоих концах моста однорельсовый путь проходил по верху мостовой балки, большая часть которой, таким образом, лежала ниже верхушек пирсов. Однако в центральной части моста ("высокие балки") железная дорога проходила внутри мостовой балки, которая могла проходить над вершинами пирсов, чтобы обеспечить необходимое расстояние для прохода парусных судов вверх по реке (например, в Перт).

Однако в декабре 1873 года, по мере того как мост выходил на реку, стало ясно, что коренные породы залегают гораздо глубже, слишком глубоко, чтобы служить фундаментом для опор моста. Бушу пришлось перепроектировать мост.

Он уменьшил количество опор и увеличил пролет балок. Фундаменты пирсов больше не заглублялись до коренных пород; вместо этого они были построены путем опускания в русло реки облицованных кирпичом кованых кессонов,

Работа

Компания, заключившая контракт на строительство моста, обанкротилась, пока Буш перепроектировал мост. Заменившая ее компания выполнила работу некачественно. Почти все детали моста были некачественными, включая железо, стяжки и крепления. Недостаточная точность болтов и скоб привела к тому, что их пришлось исправлять на месте, и один из свидетелей на последующем расследовании назвал эту работу "такой неряшливой, какой я никогда не видел в своей жизни".

Открытие

Мост был открыт для пассажирского движения 1 июня 1878 года. В следующем году, 20 июня 1879 года, королева Виктория пересекла мост, чтобы вернуться на юг из Балморала. Буш был представлен ей перед этим, а 26 июня 1879 года он был посвящен королевой в рыцари в Виндзорском замке.

Катастрофа на мосту Тэй

В ночь на 28 декабря 1879 года в 7.15 вечера мост обрушился после того, как его центральные пролеты провалились во время сильного зимнего шторма. Поезд из шести вагонов с семьюдесятью пятью пассажирами и экипажем, пересекавший мост в момент обрушения, упал в ледяные воды реки Тэй. Все семьдесят пять человек погибли. Эта катастрофа ошеломила всю страну и вызвала шок в инженерном сообществе штата Виктория.

В то время шторм силой десять или одиннадцать баллов (ветры силы тропического шторма: 55-72 миль/ч/80-117 км/ч) дул по устью реки Тэй под прямым углом к мосту. Сам паровоз был спасен из реки и возвращен железной дороге для эксплуатации.

Обрушение моста, открытого всего девятнадцатью месяцами ранее и признанного Торговым советом безопасным, до сих пор является самой известной катастрофой моста на Британских островах. Пни первоначальных опор моста до сих пор видны над поверхностью реки Тей даже во время прилива.

Отчет Следственного суда

Причины

Следствие установило, что падение моста было вызвано недостаточностью крестовин и креплений, чтобы выдержать силу шторма в ночь на 28 декабря 1879 года, и что мост ранее уже подвергался деформации во время других штормов.

Однако это не означает, что мост, как он был спроектирован, потерпел бы неудачу. Инженер, назначенный для проведения детального расследования, дал показания:

"Одно только давление ветра (если предположить, что конструкция была идеально сделана и спроектирована) в размере 37 фунтов на квадратный фут могло бы опрокинуть ее, но то, что, будучи совершенной, она упала в результате избыточного давления ветра, очевидно, не так, [потому что] она не упала на те точки, которые были бы наименьшими линиями сопротивления, если бы конструкция была совершенной. Способ, которым она упала, показывает, что в конструкции должны были быть слабые места, и это, с учетом имеющихся у меня знаний [о частях, которые уже пришлось ремонтировать], ... показывает мне, что конструкция не была в идеальном состоянии".

Секция в середине моста, где рельсы проходили внутри высоких балок, была потенциально тяжелой и очень уязвимой для сильного ветра. Ни Буш, ни подрядчик, похоже, не посещали регулярно литейный цех, где перерабатывалось железо с предыдущего полуразрушенного моста. Цилиндрические чугунные колонны, поддерживающие 13 самых длинных пролетов моста, каждый длиной 245 футов (75 м), были плохого качества. Многие из них были отлиты горизонтально, в результате чего стенки не имели равномерной толщины, и есть некоторые свидетельства того, что несовершенные отливки были скрыты от (очень неадекватных) проверок контроля качества.

В частности, некоторые проушины, используемые в качестве точек крепления кованых арматурных прутьев, были "прижжены", а не отлиты вместе с колоннами. Даже обычные проушины были очень слабыми. Они были испытаны в рамках исследования, и оказалось, что они ломаются только при нагрузке около 20 длинных тонн (20 т), а не при ожидаемой нагрузке в 60 длинных тонн (61 т). Эти проушины вышли из строя и дестабилизировали всю центральную часть моста во время шторма.

Проще говоря, мост не выдержал из-за дефектов, допущенных при его изготовлении. Это означало, что он не соответствовал стандартам ветроустойчивости, предусмотренным конструктором.

• Отчет следственного суда и отчет мистера Ротери. Stationery Office, London 1880. [1]
• Катастрофа на мосту Тэй: Приложение к отчету следственного суда. [2]

То, что осталось от него после катастрофы


Оригинальный мост Тэй с севера

Второй мост

Новый двухпутный мост был спроектирован Уильямом Генри Барлоу. Он был построен компанией William Arrol & Co. в 18 метрах (59 футов) выше по течению и параллельно первоначальному мосту. Первый камень был заложен 6 июля 1883 года. На строительство было затрачено 25 000 метрических тонн (28 000 коротких тонн) железа и стали, 70 000 метрических тонн (77 000 коротких тонн) бетона, десять миллионов кирпичей (весом 37 500 метрических тонн (41 300 коротких тонн)) и три миллиона заклепок. Во время строительства погибли 14 человек, большинство из них утонули.

Второй мост был открыт 13 июля 1887 года и используется до сих пор. В 2003 году был завершен проект по укреплению и реконструкции моста стоимостью 20,85 млн фунтов стерлингов (£NaN по состоянию на 2020 год). Более 1 000 метрических тонн (1 100 коротких тонн) птичьего помета было соскоблено с железной решетки моста с помощью ручных инструментов и упаковано в мешки по 25 килограммов (55 фунтов). Сотни тысяч заклепок были удалены и заменены. Все работы проводились в очень сложных условиях, высоко над рекой с быстрыми приливами и отливами.