Историята на Уермътския мост

Вместо увод
  Когато за пръв път видях снимки на мостове, които не бях изучавал дори информативно при следването, си дадох сметка, че това е съществен пропуск в образованието на строителните инженери. Очевидно никой не е смятал, а може би и днес не смята, че запознаването с историята на развитието на  строителството на мостове би била полезна за изграждането на инженерите като специалисти. Според мен този пропуск в обучението всеки инженер би трябвало да попълни сам.

Разказите ми за съвременното мостостроене представят развитието във времето и внедряването на нови идеи за  конструкции на мостове, без да разказват  историята на техните предприемачи, проектанти и строители. Техните имена са единственото, което може да научите в този блог. И ако на места си позволявам да направя малки отклонения от тази цел, то е само за да отдам почит на хората, които със идеите и смелостта си, са движили прогреса. Такъв е Томас Пейн (Thomas Paine), авторът на идеята, че връхната конструкция на железните мостове може да има различен облик от дървените и каменните мостове и възможност за преодоляване на много по-големи отвори, на по-ниска цена. По неговите идеи е построен мостът Уермът, а в последствие и други чугунени мостове.

Кой е Томас Пейн

Томас Пейн е англо-американски политически деец, журналист, автор на публицистични материали, политически теоретик, революционер и изобретател. Пейн е роден в Тетфорд, графство Норфолк, Англия. Емигрира в Британските американски колонии през 1776 година, където работи като журналист. Пейн публикува и серията памфлети „Американската криза“. Неговият памфлет „Здрав разум“ (Common sense, 1776), все още остава най-продаваната американска писменна творба в подкрепа на обявяването на независимост на американските колонии. „Здрав разум“ е толкова популярен, че Джон Адамс казва: „Без перото на автора на „Здрав разум“, мечът на Вашингтон би бил вдигнат напразно.“

Т. Пейн, памфлет „Здрав разум“ (Common sense, 1776)

Пейн участва на страната на Съединените щати в Американската война за независимост (1775 – 1783 г). Като войник участва в битката при Трентън, служи и като секретар на комисията по външни работи на Конгреса и с края на войната е с празни джобове. Получава конфискувана ферма в Ню Рошел и награда от 3000 долара, от Американския конгрес и се отдава на страстта си към изобретения. Първоначално създава свещ, която не пуши. След това създава проект на метален мост, който предлага първоначално за премостване на река Харлем, а в последствие и на река Шуилкил, но не се намират пари за реализацията на проектите.

През 1787 година той се завръща в Англия и живее в Лондон.

През 1788-89 Пейн се опитал да построи железен мост над река Дон в Южен Йоркшир и въпреки, че проектът никога не бил завършен, той му осигурил патент за проекта за изграждане на мостове. Пейн решава, че трябва да построи свой прототипен мост в Лондон, където потенциалните инвеститори биха могли да видят брилянтния мост, който ще направи. Той написал на Томас Джеферсън, който имал много идеи как да се построи железен мост, че Лондонски мост бързо ще се изплати с такси. Джеферсън е впечатлен и пише на приятел: "Господин Пейн, авторът на CommonSense, е измислил железен мост, който обещава да бъде по-евтин от камък, и позволява много по-голяма арка. Предполага се, че може да се осмели да направи арка с петстотин фута. Той е получил патент за това в Англия и сега изпълнява първия експеримент с арка между деветдесет и сто фута“ (27-30метра).
 Пейн първоначално се надявал да построи този експериментален мост на площад "Сохо", но както пише до Джордж Вашингтон на 1 май 1790 година, описвайки мост с един отвор от 110 фута, все още не е намерил подходящо място. В края на май той може да каже на Уошингтън, че място е намерено. Характерното в идеята на Томас Пейн е, че докато в дървените сводови мостове арката се оформя като полукръг и височината на премостването е половината от размера на премоствания отвор, то в чугунения мост на Пейн, се ползва само сегмент от окръжността, което прави дъгата много по-ниска, като дава възможност за премостване на големи отвори.

 Мостът бил построен от железарска работилница, в Ротерхам, от Томас Уокър. До септември мостът бил завършен и сглобен. Томас Джеферсън пише на Пейн много хубаво писмо: "Поздравявам ви искрено за успеха на вашия мост. Аз бях сигурен в това още от теорията, но все пак човек обича, да бъде уверен и от практиката."
  Идеята на Пейн била да бъде изградена фабрика за производство на сводови мостове, които лесно да бъдат транспортирани в разглобено състояние до всяка точка на света и там арките да бъдат сглобени в мостове или сгради.

Експерименталният мост на Томас Пейн може да е бил брилянтен, но рекламната стратегия не струвала.  Въпреки, че имало много заинтересовани посетители, никой от тях не бил достатъчно впечатлен, за да предложи, да инвестира в проекта на Пейн, за построяването на мост. До октомври 1791 г. мостът на Пейн е започнал да ръждясва и той изгубил интерес, така че по-късно мостът бил разглобен и желязото било върнато в Йоркшир, където е използвано за моста над река Уеър в Съндърланд през 1796 г.

През това време Пейн пише книгата си „Правата на човека“ (The Rights of Man) в защита на Френската революцията от критиците ѝ. „Правата на човека“ е един от най-важните трудове на Томас Пейн. Книгата е считана за ключова за Френската революция (1789 - 1799). За книгата и за ентусиазираната поддръжка на Френската революция Пейн получава почетно френско гражданство заедно с изтъкнати съвременници като Александър Хамилтън, Джордж Вашингтон, Бенджамин Франклин и други. Пейн заминава за Франция. Въпреки че не говори френски, той е избран в националния конгрес, като представител на окръг Па-дьо-Кале и за член на Конституционния комитет на Конвента, който е натоварен да изготви подходяща конституция за Френската република.

Той гласува за Френската република, но се противопоставя на екзекуцията на Луи XVI.

През 1793 г. е арестуван и затворен в Париж. Освободен е през 1794 г. В същото време пише труда, на който дължи известността си: „Векът на разума“ (1793 – 1794), на чиито страници той подкрепя деизма (деизъм е вид философско учение), разума и свободомислието, също изказва аргументи срещу организираната религия и християнската доктрина в частност. През 1795 г. пише памфлета „Аграрна справедливост“, в който настоява за безусловен базов доход.
След петнадесет годишно пребиваване в Европа, Томас Пейн се завръща САЩ. 

Мемориал на Томас Пейн в Бийчмънт, Ню Рошел, Ню Йорк

След завръщането си от Европа, Томас Пейн пише следното писмо до Американския конгрес, което дава отговор на въпроса, кой е авторът на идеята за изграждане на дъгови чугунени мостове. 

(Източник: 

Historical Association

ThomasPaine National HistoricalAssociation,

The Construction of Iron Bridges)

Юни, 1803.

Бордентаун

До Конгреса на Съединените щати

Депозирах в канцеларията на държавния секретар и под грижата на Патентното ведомство два модела железни мостове; единият от картон, а другият от метал. Те трябва да покажат начина на изграждане на на железни мостове, няма да отнемам времето на Конгреса с описание за тях.

Намерението ми да представя този доклад до Конгреса, е да дам възможност на страната на свободно използване за строеж, тъй като не възнамерявам да вземам никакво патентно право за него.

Тъй като Америка изобилства от реки, които прекъсват земните връзки, с наводнения и ледоходи през пролетта, мостовете, които зависят от подкрепата на дъното на реките, често биват отнасяни, обърнах вниманието си след като Революционната война свърши, към намиране на метод за изграждане на арка, която, без да е трудна за изкачване на височината, може да се простира от бряг до бряг, през реките от три, четири или петстотин фута и вероятно повече.

Принципът, който започнах да прилагам е, че малък сегмент от голям кръг е за предпочитане пред големия сегмент на малък кръг. Появата на такива арки и начинът на формиране и поставяне на частите заедно имат много разновидности, но принципът е един и същ. Мостовите архитекти, с които разговарях в Англия, отхвърлиха принципа, но бях подкрепен от математиците, а експериментът вече установи факта.

През 1786 г. направих три модела, отчасти във Филаделфия, но най-вече в Борентън в щата Ню Джърси. Един модел беше от дърво, един от чугун, а трети от ковано желязо, но всички на един и същ принцип - този на малкия сегмент от голям кръг.

Взех последния споменат с мен във Франция през 1787 г. и го представих на Академията на науките в Париж, за мнение. Академията назначи комисия от трима от собствения си състав – господин Льо Рой, господин Босу и господин Борда. Първият беше познат на д-р Франклин и на г-н Джеферсън, тогава министър в Париж. Другите двама бяха известни  математици. Предложих го като образец на арков мост с един отвор с дължина четиристотин фута над река Шуйклил във Филаделфия. Комитетът представи доклад, който Академията прие - принципа на арката и конструкцията на модела, който по тяхно мнение, може да бъде удължен на четиристотин фута, както е предложено.

През септември същата година изпратих модела до сър Джоузеф Банкс, президент на Кралското дружество в Англия, и скоро след това отидох там.

За да се установи истината на принципа в по-голям мащаб, отколкото би могло да се докаже с преносим модел, с дължина пет или шест фута, отидох при желязната леярна на г-н Уокър, в Ротерхам, окръг Йоркшир, и беше направено пълно ребро с дължина 90 фута и височина 5 фута от линията на хордата до центъра на арката, произведено и издигнато. Беше сегмент от кръг с диаметър 410 фута; до този момент не беше правен експеримент върху кръг с толкова голям диаметър.

Реброто беше издигнато между стената на пещта, на железарската работилница, и фасадната стена на тухлена сграда, които служиха като устои. Теглото на желязото в реброто беше три тона и ние го натоварихме с двойно тегло. Написах писмо до г-н Джеферсън, който тогава беше в Париж, с разказ за този експеримент, а също и до сър Джоузеф Банкс в Лондон, който в отговора си до мен каза: "Търся много други смели подобрения от страна на вашите сънародници, американците, които мислят енергично и не са запленени от научните стимули, преди да са в състояние да упражнят умствените си способности за ползата. "

За успеха на този експеримент сключих споразумение с производителите на желязото в Ротерхам да произведат пълен мост, състоящ се от пет ребра с дължина 210 фута и височина 5 фута от линията на хордата, сегмент от кръг с диаметър 610 фута и да го изпратят в Лондон, за да бъде издигнат като образец за създаване на фабрика за железни мостове, които да бъдат изпращани до която и да е част на света.

Мостът беше издигнат в село Падингтън, близо до Лондон, но на равнинно поле, където не може да се извлече никакво предимство от устоите, без да се налага да се строят, както в предишния случай. Той служеше само като образец на приложимостта на фабрика за железни мостове. Той беше докаран по море, пъхнат в трюма на кораба, от мястото, където е бил направен и след като стоя една година, беше свален, без да бъде повреден, и можеше да бъде издигнат навсякъде другаде.

През 1792 г. беше избран конвента във Франция с изричната цел да се създаде Конституция на властта на народа, както беше направено в Америка, от когото бях избран член. По това време бях в Англия и не знаех нищо за избирането ми до пристигането на лицето, което беше изпратено официално, за да ме информира за това.

По време на моето пребиваване във Франция, което беше от 1792 до 1802 г., железен мост с дължина 236 фута и 34 височина от линията на хордата е издигнат над река Уеър близо до град Съндърланд в окръг Дърам, Англия. Това беше направено главно за сметка на двамата членове на парламента на окръга -  Милбанк и Бърдън.

Случи се, че един много близък мой приятел, сър Робърт Смит (който също беше познат на г-н Монро, американския министър, преди г-н Ливингстън), беше в Париж. Той беше колега в Парламента, заедно с Милбанк и предполагайки, че лицата, които са построили железен мост в Съндърланд, са се освободили от модела ми, който се намира в железарската работилница, в които е изпълнен мостът Съндърланд, той пише на Милбанк по темата и следва този отговор на джентълмена.

„По отношение на железния мост над река Уеър в Съндърланд, той със сигурност заслужава възхищение, както за конструкцията, така и за полезността му, и имам основание да кажа, че първата идея беше предложена от моста на г-н Пейн, изложен в Падингтън. Каква разлика може да има в някаква част от конструкцията или в пропорцията от ковано желязо и чугун, не мога да кажа, Бърдън се е ангажирал да построи моста, в резултат на това, че е взел върху себе си каквито и да било разходи, в резултат на това надхвърля между три и четири хиляди лири стерлинги, изчисленото от мен и някои други господа.

С уважение, благодарение подаръка на г-н Пейн, макар и да исках да наградя труда на един гениален човек, не чувствам как при вече описаните обстоятелства, имам власт за това, тъй като нямам нищо общо с моста след плащането на моята вноска, след което господин Бърдън поема отговорност за всичко. Но ако можете да посочите някакъв начин, според който би могъло да му осигурите каквото и да било компенсация, за предимствата, които обществото е извлякло от неговия  гениален модел, от който със сигурност бе очертан контурът на моста в Съндърланд, бъдете сигурни, че ще ми доставите много голямо удовлетворение. (Оригиналът е в мое владение.-Авторът.)

Р.А. Милбанк

Миналата година преди да напусна Франция, правителството на тази страна беше замислило да издигне железен мост над река Сена в Париж. Тъй като всички обществени сгради  са под юрисдикцията на министъра на вътрешните работи (и тъй като техният план е бил да издигнат мост от пет железни арки от порядъка на 100 фута, вместо да минават по реката с една дъга, според практиката от миналото, вместо бъдещето, тъй като вече съществуваше желязна арка с дължина 230 фута), писах на министъра на вътрешните работи, гражданина Чаптал, доклад за изграждането на железни мостове. По-долу е отговорът му:

"Министърът на вътрешните работи до гражданина Томас Пейн,

гражданино, наблюденията, към които сте били толкова добри, да обърнете вниманието ми, за изграждането на железни мостове, ще бъдат от най-голяма полза за нас, тъй като за първи път се изпълнява такъв нов вид строителство. С удоволствие ви уверявам, гражданино, че имате право на повече от обикновена благодарност на народите и аз ви давам сърдечно конкретния израз на моето уважение ,

Чаптал

(Оригиналът, на френски език, е в мое владение.-Авторът.)

Малко преди да напусна Франция, при мен дойде човек от Лондон с планове и рисунки за железен мост на една арка над река Темза в Лондон с разстояние 600 фута и 60 фута височина от линията на хордата. Тогава беше предмет на комисия на Камарата на общините, но не знам какви са процедурите по него.

Тъй като това ново строителство на арки за мостове и принципите, на които се основава, произхождат от Америка, тъй като документите, които привеждам, са достатъчно доказателство и са обект от световно значение и найвече за собствената ни страна, поради многобройните си реки, и тъй като в Америка не е правен експеримент, който да се приложи на практика, като модела, който изпълних сам и за своя сметка, моля, Конгреса по темата, която е:

Да се ​​издигне експериментално ребро с дължина около 400 фута, да бъде сегмент от кръг с диаметър най-малко 1 000 фута и да се остави да остане изложено на обществена оглед, така че методът за конструиране на такива арки да е общо известен.

Особено предимство за изграждането на железни мостове е, че осъществимостта на арка с определен отвор и височина може да се установи, без да бъде за сметка на изграждането на мост; като е с метода, който предлагам, за изработване на експериментално ребро на място, където могат да се извлекат ползи от два хълма за устои.

Започнах по този начин с ребро с дължина 90 фута и височина 5 фута, като сегмент от кръг с диаметър 410 фута. Предприемачите на моста на Съндърланд започнаха по същия начин. Те сключиха договор с железарската работилница за едно ребро и намирайки го за отговор, имаше още пет, които бяха произведени по подобен начин и бяха издигнати в мост, състоящ се от шест ребра, като експерименталното ребро беше едно.

Но мостът Съндърланд не носи принципа „много повече“ на практика, както беше с реброто с дължина 90 фута и височина 5 фута, което, както вече беше споменато е сегмент от кръг с диаметър 410 фута; докато мостът на Съндърланд, с дължина 206 фута и височина 34 фута, дава диаметър на кръга, 444 фута, в рамките на няколко инча, което е по-голям сегмент от кръг с 30 ​​фута по-голям диаметър.

Изграждането на тези мостове не е в рамките на установената практика на бизнеса. Каменният архитект може да извлече малко от теорията за практиката на своето изкуство, както това е в изграждането на железен мост; и основоположникът на желязото, макар че той може да е експерт по формоване и хвърляне на частите, когато му се дават моделите, ще загуби пропорцията си, освен ако не е запознат с всички линии и свойства, принадлежащи на кръга.

Ако Конгресът констатира, че изграждането на железни мостове ще бъде от полза за страната и бъде решено, че за тази цел ще бъде направено експериментално ребро, ще дам пропорциите за отделните части на творбата и ще отдам моето присъствие да надзираваме издигането му.

Но във всеки случай трябва да поискам този доклад да бъде включен в дневниците на Конгреса, като доказателство за това, че този нов метод за изграждане на мостове е с произход от Америка.

Томас Пейн.

ФЕДЕРАЛЕН ГРАД, 3 януари 1803 г.

  Уермътският мост

Първият мост на река Уер (River Wear)  - мостът Уермът (Wearmouth bridge) е построен между 1793 и 1796 година. Мостът е открит през 1796 г.  Предназначението на моста е, да свърже два от кварталите (Monkwearmouth и Bishopwearmouth), разположени от двете страни на река Уер, в крайбрежния град Съндърланд (Sunderland), където реката се влива в Северно море.   Основният камък е положен през септември 1793 г. Строителството на моста е спонсорирано от депутата Роланд Бърдън (Rowland Burdon). 

Роланд Бърдан, 1757- 1838

  Мостът е построен под ръководството на Томас Уилсън, който проектира архитектурните елементи. Проектът на моста е заимстван от патентования мост на Томас Пейн, който Уилсън адаптира към специфичните условия. Според плочата на сегашния мост неговото строителство "се оказа катализатор за растежа на Съндърланд", тъй като преминаването през реката  преди е било възможно само с ферибот. 

Преминаване през река Уер в Съндърланд с ферибот

  Първоначално е имало такси за трафика и пешеходците. Таксите за пешеходци са били премахнати през 1846 г.

Скица, изглед на моста Уермът, построен през 1796 година

Картина с моста Уермът, построен през 1796 година

Гравюра на моста Уермът, построен през 1796 година

Снимка на моста Уермът, построен през 1796 година

  Това е вторият чугунен мост, построен след първия мост в Колбрукдейл, известен с името Железния мост (Ironbridge, 1779-1781), но е над два пъти по-дълъг, с отвор от 71,9 м (235 ft), макар да съдържа чугун с тегло, което е само три-четвърти от теглото на вложения в Железния мост. По времето на построяването, той е най-големият мост с единичен отвор в света (съответстващ на срутения каменен сводов мост Трезо, в Италия). Мостът е построен с помощта на малки чугунени елементи, свързани от елементи от ковано желязо, което съществено го отличава от първия чугунен мост в света Железният мост в Coalbrookdale, който има много по-големи отливки и споделя много елементи с дизайн на дървен мост.

Изображение на временното скеле, подпиращо металните дъги по време на изграждане на моста

  За изграждането на моста е построено дървено скеле с два кавалета, позволяващи преминаването на речния трафик. През 1795 година силна буря измества скелето и деформира (в план, хоризонтално) монтираните дъги на още незавършения мост. След избиване на клиновете на кавалетните опори и освобождаване на конструкцията от скелето, вследствие еластичността си, тя възвръща проектното си положение.

Бърдън патентова последния проект за Wearmouth Bridge през 1795.

Паметна плоча монтирана върху единия от устоите на моста, изрезка от съобщението в пресата за откриването на моста и чаша с изображението му

Мостът има единичен отвор от 71,9 метра между зиданите опори, има шест ребра, разположени на равни разстояния едно от друго и ширина от 9,75 м. Той позволявал преминаването на кораби с водоизместимост от 305 тона, без да разглобяват мачтите, тъй като височината в средата на моста от арките до водата е била 29 метра над нивото на реката при отлив и 25 м при високи води.

Рисунка с моста Уермът, построен през 1796 година   1

Рисунка с моста Уермът, построен през 1796 година    2

 Всяко ребро е сглобено от 105 отливки и формира сегмент от кръг. Пространството между арките и пътната палуба е изпълнено с чугунени кръгове, с диаметър до 3,96 метра. За защита на желязото от корозия е използван въглищен лак.

Строителството на моста е струвало общо около 28 000 паунда.
    Мостът става символ на града и е изобразяван върху всичко свързано с него - порцеланови сувенири, картички, репродукции, застрахователни полици и др.

Застрахователна полица против пожар с изображение на моста Уермът

Порцеланова кана с изобразен Уермътския мост

През 1804 г. мостът трябвало да бъде ремонтиран и укрепен допълнително от Джон Гримшоу, който вкарва допълнителни хоризонтални връзки за укрепване на арките в хоризонтална посока.

От 1857 г. до 1859 г. той е реконструиран под ръководството на Робърт Стивънсън, който след като демонтира цялото горно строене, укрепва едната опора, увредена при взривни работи, извършени близо до моста, коригира стрелката на арките, пропаднали с около 400 мм, между всеки две двойки ребра изпълнява кутия от ковано желязо, намалява наклоните на пътната палуба, повдигайки опорите и разширява моста до 12,65 метра, като увеличава тротоарните конзоли.

Снимка с изглед от моста по време на реконструкцията му изпълнена от Робърт Стивънсън от 1857 до 1859 година     1

Снимка с изглед от моста по време на реконструкцията му изпълнена от Робърт Стивънсън от 1857 до 1859 година   2

Гравюра с изглед от моста след реконструкцията от Робърт Стивънсън от 1857 до 1859 година     1

Гравюра с изглед от моста след реконструкцията от Робърт Стивънсън от 1857 до 1859 година     2

Гравюра с изглед от моста след реконструкцията от Робърт Стивънсън от 1857 до 1859 година     3

През 1879 г. върху моста са положени релси, без допълнителни промени. 

През 1913 г. състоянието на моста отново се влошава и през 1927-1929 година връхната конструкция е премахната и на нейно място е изпълнена нова стоманена връхна конструкция.

Мостът днес (Това е зеленият дъгов мост на преден план, КД)

  Край

→  Начало