РЕЛСИ И МОСТОВЕ: Мостовете на Брунел

Мостът Хангърфорд

Първоначалният вариант на моста Хангърфорд (Hungerford Bridge) е по проект на Изъмбард Киндъм Брунел (Isambard Kingdom Brunel). Официалното има не моста е Чаринг Крос (Charing Cross Bridge). В този вариант мостът бил пешеходен. Открит е за експлоатация през 1845 година. Той свързвал двата бряга на река Темза в близост до големия магазин Хангърфорд (Hungerford Market), на който дължи името си.

Мостът Хангърфорд на Брунел, гравюра - 1

Мостът Хангърфорд на Брунел, гравюра - 2

Мостът Хангърфорд на Брунел, фотография - 1

Мостът Хангърфорд на Брунел, фотография - 2

Мостът Хангърфорд на Брунел, цветна гравюра

Мостът е висящ, верижен, с обща дължина 415,14 м (1362 ft). Конструкцията е триотворна. Основният участък е 206,04 м (676 ft). Палубата е широка 4,27 м (14 ft). Двата носещи веригите стълба са били построени с формата на тухлени кули.
През 1859 г. първоначалният мост е закупен от железопътната компания, разширяваща Югоизточната железопътна линия. Компанията заменила висящия мост с конструкция, проектирана от Джон Хоушоу, състояща се от девет отвора. Двата тухлени стълба са демонтирани до нивото на железопътната конструкция и са използвани заедно с новоизградените тръбни опори на моста. Връхната конструкция е изпълнена от ферми от ковано желязо. Мостът е пуснат в експлоатация през 1864 г.

Мостът Чаринг Крос (Charing Cross Bridge), картина на Клод Моне (Claude Monet) от 1899 г.

Фермовата конструкция на железопътния мост днес

В последствие мостът неколкократно е претърпявал реконструкции, добавящи пешеходни пътеки или увеличаващи броя на преминаващите коловози. През 2002 година са завършени два нови, широки по 4 метра пешеходни моста, от двете страни на конструкцията на железопътната част (боядисаната в бяло конструкция).

Мостът Хангърфорд днес - 1

Мостът Хангърфорд днес - 2

Мостът Хангърфорд днес - 3

Мостът Хангърфорд днес - 4

Веригите и вертикалните окачвачи от стария мост са използвани отново в моста, проектиран от Брунел над река Авон (River Avon) в град Бристол (Bristol), известен като Клифтънски висящ мост.

Клифтънски висящ мост

Клифтънски висящ мост - изглед 1

Клифтънският висящ мост обхваща Авонското ждрело и река Авон (River Avon), свързвайки Клифтън (Clifton) в Бристол с Лий Уудс (Leigh Woods) в Северен Съмърсет.

Клифтънски висящ мост - изглед 2

Клифтънски висящ мост - изглед 3

Клифтънски висящ мост - изглед 4

Клифтънски висящ мост - изглед 5

Мостът е построен по проект на Уилям Хенри Барлоу и Джон Хоушоу, базиран на по-ранния проект на Изъмбард Киндъм Брунел от 1831 година.

Клифтънски висящ мост - изглед 6

Клифтънски висящ мост - изглед 7

Клифтънският мост е отличителен знак, символ на Бристол, поставян върху пощенски картички, рекламни материали и информационни уеб сайтове. Той също така се използва като фон на няколко филма, телевизионни реклами и програми.

Основните характерики на моста са:

Отвор	214,05 м
Обща дължина	412,00 м
Обща широчина	9,50 м
Височина над водата	75,00 м
Височина на стълбовете	26,20 м
Тегло на конструкцията	1 500 т

Възможностите за пресичане на река Авон са ограничени както от голямата широчина на реката и от тежките условия за фундиране в наносните почви, така и от правилата на Адмиралтейството, според които всеки мост трябваше да бъде на поне 30 метра над водата, за да позволи преминаването на високи военни кораби в пристанище Бристол. За да се постигне това, трябвали масивни насипи и виадукти. Алтернативата била мостът да се изгради в най-тясната точка на дефилето на Авон, доста над височината, необходима за корабоплаването.

През 1753 г. търговецът от Бристъл Уилям Вик оставил завещание от 1000 лири, (еквивалентно на 140 000 лири през 2016 г), с инструкции, че когато натрупаната лихва достигне до 10 000 лири (еквивалентно на 1 400 000 лири през 2016 г), сумата трябва да се използва за изграждането на каменен мост между Лий Уудс и Клифтън Даун, който бил (до 1830 г.) извън град Бристол.

През 1793 г. Уилям Бриджис публикува планове за каменен сводов мост с опори, съдържащи фабрики, които ще плащат за поддръжката на моста, но тези планове никога не се реализирали.

Проект на моста на Уилям Бриджис

През 1801 г. американецът Джеймс Финли конструира първия модерен окачен мост (плоска палуба, окачена на железни вериги) и през септември 1811 г. в британската преса е публикуван неговият четвърти окачен мост, който пресича река Меррим в Нюбъри, Масачузетс. Известно е, че Финли е изградил около 40 подобни моста.
През 1811 г. Сара Гупи (Sarah Guppy), патентова „нов начин за проектиране и изграждане на мостове без опасност от подмиване на опорите при наводнения.“ Патентът описвал система, при която вертикални редици от пилоти се набиват дълбоко в почвата под стълбовете, с което се противопоставят на ерозията. Върху тази стабилна основа се построяват стълбовете на моста, върху които се опъват няколко вериги създаващи платформа на моста, върху която се изгражда палубата. Описанието на Гупи напълно отговаря на типичните особености на дъното и бреговете на река Авон.

Изследванията на специалистите, проучващи живота и творчеството на Сара Гупи показват, че тя е имала контакти с Брунел, който не само е бил чест гост в нейния дом, но и е обсъждал моста и възможностите за изграждането му с нея.

Големият строител от онова време, Томас Телфорд е използвал патента на Гупи, при строителството на моста на пролива Менай, при това без заплащане.

До 1820 г. капитан Самуел Браун завършва Съюзния мост (Union Bridge) между Англия и Шотландия, на река Туид. Това е най-дългият окачен пътен мост в света и първият в Обединеното кралство. Браун използва дълги връзки, направени от железни пръти, а не от вериги.

До 1829 г. завещаната от Вик сума е достигнала 8 000 паунда, но според изчисленията каменният мост би струвал над десет пъти повече. Затова се провежда конкурс за да се създаде проект на моста. Били получени разработки от 22-ма проектанти (включително Самюъл Браун, Джеймс Мейдъс Рендел, Уилям Тиерни Кларк и Уилям Хълендин). Няколко били за каменни мостове, за които са пресметнати разходи от между 30 000 и 93 000 лири. Брунел представил 4 различни варианта. Съдийската комисия отхвърлила 17 от представените 22 проекта, въз основа на външен вид или разходи. След това комисията призовава шотландския строителен инженер Томас Телфорд да направи окончателен подбор от останалите пет проекта. Телфорд отхвърля всички останали проекти, като твърди, че максималната възможна дължина на премоствани отвори е 176 метра. След което Телфорд бил помолен, самият той да изработи проект на моста. Той предложил такъв за мост с максимален отвор от 30,5 метра, поддържан на високи готически кули, който щял да струва 52 000 паунда.

Проект на моста изготвен от Брунел през 1829 година

За да се позволи изграждането на окачен мост от ковано желязо вместо камък и за да се наложат такси за възстановяване на разходите е прет нов закон от Парламента. Създадено е дружество и е започнало събиране на средства, в началото на 1830 г, но събраните пари не били достатъчни за строителството. Въпреки това законът получава одобрението на кралица Виктория. През май 1830 година Brunel прави ново предложение за моста, което струва с 10 000 лири по-малко от проекта на Телфорд и получава подкрепа в местната преса. Джеймс Медоус Рендел, Уилям Армстронг и Уилям Хил също представили нови, по-евтини предложения, оплаквайки се, че комисията не е определила бюджет. През 1831 г. се провежда втори конкурс, с нови съдии. Били представени 13 проекта. Проектът на Телфорд е единственият, в който веригите достигат теглото, което се изисква от съдиите, но проектът е отхвърлен като твърде скъп. За победител е обявен проектът на Смит и Хоукс от леярната Орел в Бирмингам. Проектът на Брунел е класиран на второ място.

Брунел провел лична среща с някои членове на комисията и ги убедил да променят решението. След това комисията обявява Брунел за победител и той получава договор като инженер по проекта. Печелившият проект е за окачен мост с модерни египетски кули.

През 2010г. новооткрити писма и документи разкриват, че при разработването на своя проект Брунел е потърсил съвети от баща си, сър Марк Исамбард Брунел. Брунел Старши (много известен инженер) препоръчал да се включи централна опора на моста, тъй като той не вярвал, че може да бъде построен мост с такава дължина и един отвор. Синът му предпочел да не обръща внимание на съветите му.

На 20 юни 1831 г. се състояла церемония за отбелязване на старта на строежа. Четири месеца по-късно работата е спряна от бунтове, след като Камарата на лордовете отхвърлила втория законопроект за реформа, чиято цел била да се дадат повече парламентарни места на британските бързо развиващи се индустриални градове, като Бристол.

През 1836 г. работите по моста се възобновяват, но последвалите инвестиции се оказали твърде недостатъчни. Главните изпълнители фалирали през 1837 г. Все пак кулите били построени, но незавършени в окончателно. За да се даде възможност за прехвърляне на материали бил изтеглен железен прът с дължина 300 м, с диаметър 32 мм. Сключен бил договор с Даулъс Айронуъркс (Dowlais Ironworks) за доставка на 600 тона ковано желязо за изковаване на металната част.

Снимка от изграждането на моста - 1

До 1843г. средства са изчерпани и са необходими още 30 000 лири. Тъй като строителството е надхвърлило срока, посочен в закона, всички работи са прекратени. Брунел предложил да се построи дълбок воден кей в Портбъри, което да превърне моста в основна пътна връзка, но това не се реализира. През 1851 г. желязото се продава и се използва за построяването на моста "Роял Албърт", проектиран от Брунел, на железопътната линия между Плимут и Салташ. Кулите останали и безстрашните пътници можели да прекосят ждрелото по метален прът между тях, застанали в кош от железни пръти.
Брунел умира през 1859 г. Неговите колеги в Института на строителните инженери решили, че завършването на моста ще бъде подходящ паметник и започнали да набират нови средства. През 1860 г. пешеходния мост Хангърфорд над Темза в Лондон бил разрушен, за да се направи път за нов железопътен мост към жп гара Чаринг Крос. Неговите вериги са закупени за използване в Клифтънския мост.

Уилям Хенри Барлоу и сър Джон Хоушоу правят ревизия на проекта, при която мостът има по-широка, по-висока и по-здрава палуба, отколкото Брунел възнамерявал, с тройни вериги вместо двойни.

Снимка от изграждането на моста - 2

Клифтънският висящ мост е традиционен висящ мост. Масивните зидани кули от двете страни на дефилето поддържат носещите вериги. Те са изпълнени с каменна зидария от червен пясъчник. Кулите са фундирани върху основа от тухлена зидария, която в по-високата си част е оформена като сводова конструкция, образуваща решетка от галерии в двете посоки на моста (надлъжно и напречно). Поради по-малкото събрани парични суми кулите останали необицовани и оформени в египетски стил, както предвиждал проектът на Брунел.

Надлъжен и напречен разрез през опората

Изглед от вътрешността на галерия в основата на стълба

Схематично представяне на моста

В горната част на кулите веригите са свързани към подвижни седла, осигуряващи движение на веригите под действието на преминаващите по моста товари. За целта седлата са монтирани на множество стоманени ролки (31 броя), осигуряваши хоризонталното движение на горната върху долната плоча на седлото (като при касетъчен лагер). По този начин върху стълбовете не се предават хоризонтални сили (освен от триенето).

Детайл на седлата върху стълбовете

Веригите са анкерирани на двата края на моста в скалите, преминавайки през наклонен под 45 градуса тунел, който се стеснява към повърхността на терена. Тунелът е с дължина приблизително 25 метра.

Детайл на анкерирането на веригите

В него веригите са анкерирани към скалата чрез замонолитване с каменна зидария на циментов разтвор.

Схематично представяне на анкерирането на веригите

След завършването на веригите, се монтират вертикалните окачвачи и надлъжните греди. Окачването на палубата е разпределено през 5 метра с двойка вертикални окачвачи, които се свързват с горната, средната или долната верига като разпределят по този начин равномерно натоварването.

Напречен разрез през пътната плоча на моста

Пътната палуба е оформена от две надлъжни греди, окачени на вертикалните окачвачи, към които на равни разстояния са монтирани напречни решетъчни греди, върху които са разположени надлъжни треди с височина 127мм и най-отгоре талпи с дебелина 50мм. При това разпределение на носещите елементи в двете посоки се създава корава конструкция на пътната палуба.
Макар да изглежда хоризонтален, всъщност мостът е с наклон. В края на платформата от страна на Клифтън нивото е с 91см (3ft) по-високо отколкото в края от страната на Лий Уудс.
Конструкцията е изпитана, чрез натоварване с 500 тона камък, разпределен върху моста, при което тя деформира 180 мм (7 inches), което е в рамките на очакваните отклонения.
На 8 декември 1864 г. мостът е осветен от магнезиеви фенери за церемониалния парад за откриването на моста, но те са изгасени от вятъра. Обичаят за осветяване на моста продължава и днес хиляди електрически крушки са прикрепени и осветяват нощем моста.