Ниагара сағасындағы консольдік көпір тарихы

Кіріспе

Ниагара консольдық көпірі немесе Мичиган орталық темір жолы консольдық көпірі Ниагара шатқалы арқылы салынған консольдық көпір еді. Канада мен АҚШ арасындағы халықаралық темір жол көпірі, ол Ниагара шарлауығы, Нью-Йорк және Ниагара шарлауығы, Онтарионы байланыстырды, ол Уирлпул көпірінен оңтүстікке қарай орналасқан және 1883 жылы қозғалысқа ашылды. 1925 жылы оның орнына Мичиган орталық темір жолының болат аркалық көпірі салынды.

Өмірбаян

Британдық инженерлер 1846 жылы консольді конструкцияны статикалық емес белгіленбеген фермалардың орнына қолдануды ұсынғанмен, тігілген буындармен салынған консольді көпір статикалық тұрғыдан анықталған, бұл конструкцияның бөліктеріне түсетін күшті есептеуді және олардың өлшемдерін анықтауды жеңілдетеді. Көпірдің жекелеген элементтері (мүшелері) статикалық белгісіздікке ұшырайтын үздіксіз қабырға немесе ферманың ішкі кемшілігіне ие болмайды. Мұндай конструкциялар белгісіз, тіпті үлкен ішкі кернеулерді тудыруы мүмкін, егер тіректердің немесе тіреулердің бірі шөгіп кетсе, бұл құрылымның күйреуіне әкелуі мүмкін. 20-ғасырға дейін топырақтың тұрақсыз жағдайы негізді, тіректерді және тіреулерді жобалауда қиындықтар тудырды, сондықтан көпірдің жоғарғы құрылысының тіректердің бірінің шөгуіне бейімделу қабілеті маңызды жетістік болды. Алғашқы заманауи консольді көпір – Генрих Гербердің 1867 жылы Германиядағы Майн өзені арқылы салынған Хасфурт көпірі, оның орталық аралығы 38 метрді құрады.

Келесі маңызды консольді көпірді американдық инженер К. Шалер Смит 1877 жылы, он жылдан кейін салды. Бұл ұзын аралықты көпірлерді жобалауда консольді принципті қолданудың алғашқы тәжірибелік сынағы болды. Ол Кентукки штатының Диксвилл қаласының жанындағы Кентукки өзенінің 366 метр ені мен 84 метр тереңдігіндегі шатқалы арқылы Цинциннати Оңтүстік темір жолы үшін сол кездегі әлемдегі ең ұзын консольді көпірді тұрғызды. Басқа маңызды қарсы салмақталған көпірлердің бірі – 1883 жылы Чарльз Конрад Шнайдер/Аполда жобалаған Ниагара шатқалы арқылы Мичиган орталық темір жолының көпірі. Қарапайым аспалы ферманы қолдайтын консольді қолдары бар бұл 151 метрлік аралық және Канаданың Британдық Колумбиясындағы Фрейзер өзеніндегі көпір инженерлік әлемнің назарын осы жаңа көпір түріне аударды. Бұл екі көпір келесі консольді көпірлердің – Нью-Йорктегі Гудзон өзеніндегі Пукипси көпірінің, Кентукки өзеніндегі Янгс-Хай көпірінің, Шотландиядағы Форт көпірінің және Канададағы Квебек көпірінің прототипі болды.

Құрылыс тарихы

Мичиган орталық теміржол көпірі – қаржыгер және теміржол құрылысшысының арманы болды. Вандербильт осы кезеңде Нью-Йорк орталық теміржолының бас күші болды. Мичиган орталық теміржолы еншілес компания болып табылды (кейін біріктірілді). Корнелиус Вандербильт. Вандербильтке Канада мен АҚШ арасында теміржол байланысын қажет етті, бірақ Төменгі арка көпірінің (шатқайдағы алғашқы теміржол көпірінің) иелері сұраған тым жоғары жалдау бағасын төлеуге дайын емес еді. Вандербильт Мичиган орталық теміржолына ие болды және Канада Оңтүстік теміржолында бақылау үлесіне ие болды. Жал төлеудің орнына, ол жаңа көпір салуға шешім қабылдады. Вандербильт Ниагара өзені көпір компаниясын құрып, Канада және АҚШ билігінен жаңа көпір салуға рұқсат алды. 1883 жылдың 9 сәуірінде Ниагара өзені көпір компаниясы Нью-Йорк штатының Буффало қаласындағы Central Bridge Works компаниясымен осы көпірді салу туралы келісімге келді. Бас инженер – Чарльз С. Шнайдер. Ниагарадағы консольді конструкциядағы алғашқы көпір инженер Эдмунд Хейс, Central Bridge Works компаниясынан, Төменгі арка көпірінен оңтүстікке қарай Ниагара шатқайында салынды. Көпір құрылысы 1883 жылдың 15 сәуірінде басталды. Подрядшылар 1 қарашаға дейін аяқтауға міндетті болды. Осы мерзімнен кейін әр күн үшін 500 доллар айыппұл төленуі керек еді. 40,3 метрлік мұнаралар 11 қазанда аяқталды. Бірақ, мерзімге дейін көпірді және теміржол жолын аяқтау мүмкін емес екенін подрядшылар тез түсінді. Олар көпірдің әр жағына әр екі күнде 7,6 метрлік бөлімдерді орнатып, ортаңғы құрылысты бес күнде жалғап алуға ниеттенді. 99 метрлік ұзындығы және 7,9 метрлік биіктігі бар әрбір консоль 18 қарашаға дейін орнатылды. Әрбір консольден 7,5 метрлік екі бөлім жалғастырылды. Ортаңғы құрылыс өлшеніп, компанияның Буффалодағы (Нью-Йорк) зауытына дайындау үшін жіберілді. Әр бөлімі жағалаудан шатқайдың ортасына дейін созылған, болаттан жасалған конструкциядан тұрды. Әр бөлімінің ортасынан екі тіреуіш қол – біреуі жағалауға, екіншісі мұнаралардан 53 метр қашықтықтағы өзенге қарай созылды. Сыртқы қол тірегі болмағандықтан және жағалаудағы қол сияқты пойыздың салмағына ұшырағандықтан, жағалаудағы қолға қосымша артықшылық берілді, ол жартасқа берік бекітілген. Мұнаралар су деңгейінен жоғары көтерілді. Көпірдің жалпы ұзындығы 495 метрді құрады. Консольдердің ұштары 395 метрге созылып, 120 метрлік бос орын қалдырды, ол консольдердің ұштарынан ілінген қарапайым торлы конструкциямен толтырылды. Көпірдің конструкциясында температураның өзгеруіне байланысты кеңеюі мен қысқаруына мүмкіндік беретін ерекшеліктер қарастырылды, бұл ұштарының температураға байланысты еркін қозғалуына мүмкіндік берді. Көпірдің жалпы ұзындығы 906 метрді құрады. Онда екі рельс жолдары болды және бір уақытта өтетін екі пойыздың салмағын көтере алатын қуаты болды, бұл сағатына 120 километрлік желдің қысымына тең болды. Теміржол Ниагара өзенінен 73 метр биіктікте орналасқан. 21 қарашада БАҚ Канада мен АҚШ-ты байланыстыратын көпірдің аяқталғанын хабарлады. 1883 жылдың 1 желтоқсанында көпір ресми түрде аяқталды. Көпірдің құны 700 000 АҚШ долларына бағаланды. 1883 жылдың 6 желтоқсанында сағат 11:41-де осы жаңа көпірден алғашқы өткел жасалды. Ол локомотивтен, тендерден және жолаушылар вагонынан тұрды. Жолаушылар вагонында теміржол басқарушысы Г.Х. Берроуз сияқты бірқатар мәртебелі қонақтар болды. Шнайдердің көпірі теміржол вагондарының салмағы күрт өскен кезеңде 40 жылдан астам уақыт бойы пайдалы болды. Жаңа конструкциядағы көпірді салудың жылдамдығы және оның өнімділігі сол кездегі әлемде салынған ең инновациялық және маңызды көпірлердің біріне айналдырды.

The Michigan Central Railway Bridge was the dream of financier and railway developerVanderbilt was the driving force behind the New York Central Railroad during this period. Michigan Central Railway was a subsidiary (later merged in). Cornelius Vanderbilt. Material in the [[#Construction history Vanderbilt needed a rail link between Canada and the USA, but was not prepared to pay the high rental price which the owners of the Lower Arch Bridge (the first railway bridge across the gorge) were asking. Mr. Vanderbilt owned the Michigan Central Railway and had controlling interest in the Canada Southern Railway. In lieu of paying rent, he decided to build a new bridge. Vanderbilt formed the Niagara River Bridge Company and received a charter to build a new bridge from both the Canadian and US authorities. On April 9, 1883, the Niagara River Bridge Company signed a contract with the Central Bridge Works Company of Buffalo New York to build this bridge. The chief engineer was Charles C. Schneider. This first bridge of cantilever design at Niagara, was built across the Niagara Gorge by engineer Edmund Hayes, of the Central Bridge Works Company, at a site just south of the Lower Arch Bridge. (the Whirlpool Bridge)

Construction of this bridge began on April 15, 1883. The contractors were working against a deadline of November 1. Every day afterwards, the contractor had to pay a penalty of $500 per day. The 40.3 meter (132.6 ft) high towers were completed on October 11. The contractor soon realized that it would not be possible to complete the bridge and railway tracks by November 1. They anticipated they could put 25 foot (7.6 m) sections onto each side of the bridge every two days and connect the center span in five days. Each cantilever measuring 99 meters (325 ft) long and 7.9 meters (26 ft) high where they were anchored were in place by November 18. Two 7.5 meter (25 ft) long sections were attached and extended from each cantilever. The center span was measured and sent to the company's Buffalo, New York plant for fabrication. Each end was made of a section constructed of steel extending from each shoreline nearly half way across the gorge. Each section was supported near its center by a steel tower from which extended two lever arms, one reaching the shore while the other extended over the river 175 feet (53 m) beyond the towers. By the outer arm having no support and being subjected the same as the shore arm to the weight of the trains, a counter advantage is given to the shore arm being firmly anchored to the rock on shore. The towers on each side rose from the water level below. The bridge span was 495 feet (151 m). The ends of the cantilevers extended 395 feet (120 m) from the abutments leaving a gap of 120 feet (37 m) which was filled by an ordinary truss type bridge hung form the ends of the cantilever. Provisions had been built into this bridge to allow for expansion and contraction, allowing the ends to move freely as the temperature changed. The total length of the bridge was 906 feet (276 m). It had a double track and had the capacity to bear the weight of two trains crossing at the same time producing a side pressure equal to a 75 mile per hour (120 km/h) wind. The railway was 240 feet (73 m) above the Niagara River. On November 21, media reports indicated that the bridge had been completed, linking Canada and the USA together. On December 1, 1883, the bridge was officially completed. The bridge had cost $700,000 US dollars. On December 6, 1883 at 11:41 a. m., the first crossing of this new bridge was made. It consisted of an engine pulling a tender and passenger car. The passenger car carried a number of dignitaries including railway Superintendent G. H. Burrows. Schneider's bridge had a useful life of over 40 years during a period when rolling stock on the railroads grew much heavier. The speed of erection of a new style bridge coupled with its performance made it one of the most innovative and significant bridges built in the world up to that time.