Кіріспе

Англия мен Уэльс арасындағы Уай өзенін қамтитын көпір. Чепстоу теміржол көпірі 1852 жылы Изамбард Кингдом Брунелдің тапсырысымен салынған. Уэльс пен Англияның шекарасын құрайтын Чепстоудағы Уай өзені үстіндегі "Ұлы түтікшелі көпір" Брунелдің маңызды жетістіктерінің бірі саналады, сыртқы түріне қарамастан. Ол материалдарды тиімді пайдалануға мүмкіндік берді және Брунелдің Салташтағы Корольдік Альберт көпірінің жобалық прототипі болды. Жоғарғы құрылысы кейін ауыстырылса да, Брунелдің түтікшелі темір тіректері әлі де сақталған. Бұл ІІ санаттағы ескерткіш.

Өмірбаян

Брунельге Оңтүстік Уэльс темір жолының екі тарамды Уай өзені арқылы өткізу қажет болды. Адмиралтейство өзен үстінен кемінде 300 фут (91 м) ашық көпір болуын, ал көпірдің биіктігі жоғары су деңгейінен кемінде 50 фут (15 м) болуын талап етті. Көпірдің өзін-өзі ұстауы керек болды, себебі өзеннің Глостершир жағында әктас тік жарлық болса, Монмутшир жағында су тасқынына жиі ұшырайтын төменгі шөгінді жатыр. Сондықтан сол жақта аркалы көпірдің сыртқы күшін немесе дәстүрлі аспалы көпірдің ішкі тартым күшін қабылдай алатын тірек болмады. Дегенмен, екеуі де қолданылмайтын еді: аркалы көпір Адмиралтейство белгілеген биіктік және ен шектеулеріне сай келмейтін, ал аспалы көпірлер теміржол вагондарын тасымалдауға қауіпті еді. Салмақтың шоғырлануы тізбектердің иілуіне әкеп соқтыратын, көпірдің палубасын қауіпті түрде жоғары-төмен қозғалтатын. Өзін-өзі ұстап тұратын фермалы көпір ғана мүмкін болатын. Роберт Стивенсон 1848 жылы Конви өзенін және 1850 жылы Менай бұғазын тиісінше 400 және 450 фут (137 м) көпірлермен жалғады, олар үшін бұрандалы темірден жасалған ірі қораптық арқалықтар қолданылды. Конвидегідей қораптық арқалықтарды Чепстоуда қолдану өте қымбатқа түсер еді, сонымен қатар ауыр болды (себебі арқалықтарды Конвидегіге қарағанда әлдеқайда биікке көтеру қажет еді). Брунель, әдеттегідей, радикалды шешім іздеді. Ол 1849 жылы Виндзорда үшбұрышты қималы жасушалы аркалық қабырғаларынан тұратын және аркалардан вертикальді ілгіштермен ұсталатын бұрандалы темірден жасалған палубалық арқалықтармен байланыстырылған, аркалы көпір салды. Бұл Стивенсонның Ньюкасл-апон-Тайндағы 1849 жылғы жоғары деңгейлі аркалы көпірімен бір жылда салынды, және Брунельге Чепстоудағы көпірді жобалауда ықпал еткен деп есептеледі. Алайда, Брунельдің соңғы шешімі инженерлік принциптерге және аркалық конструкцияның өзгеруіне негізделген, бұл одан да қарышты қадам болды. Уильям Фэрберннің тәжірибелері мен Итон Ходжкинсонның математикалық талдауы көрсеткендей, бұрандалы темірден жасалған жабық қораптық арқалық салыстырмалы түрде жеңіл және берік болатын. Құбырлы темір арқалық – қимасы төртбұрышты, үшбұрышты немесе дөңгелек болсын – ең тиімді конструкциялық элементті құрайды. Қимасы жеткілікті үлкен болса, ол өзін-өзі ұстап тұра алады. Фэрберннің тәжірибелері Менай және Конви көпірлерінің жобасына әкелді. Стивенсон бастапқыда тізбектерден ілінетін қораптық арқалық бөлімін пайдалануды ұсынған. Оның пікірінше, қораптық бөлім аспалы көпірлердің палубаларындағы дәстүрлі проблемаларды жеңуге жеткілікті қатаң болар еді. Бірақ Фэрберн дұрыс салынған қораптық арқалық тізбектерді қажет етпейтіндей берік болатынын көрсетті. Дегенмен, тізбектерді қолданбау туралы шешім жобаның соңында қабылданды, сондықтан Британия көпірінің тірек мұнаралары тізбектерге арналған тесіктермен салынды. Стивенсонның қораптық арқалықтары үлкен жаңалық болды, және темірдің орнына болат немесе алдын ала бетонды пайдалану арқасында, бүгінгі таңда үлкен көпірлер үшін қораптық арқалық құрылысы стандарт болып табылады. Бірақ Берридж атап өткендей, "Брунель ешқашан сән үшін сәнге ере қоймайтын еді (Чепстоуда). Міне, нағыз инженер жұмыста, көпірді учаскеге және оны орналастырудың ең жақсы тәсіліне сәйкес жобалап отыр". Көпір Глостер мен Суонси арасындағы негізгі теміржол желісіндегі үзілісті толтырды. Чепстоу теміржол станциясы мен Суонси арасындағы желі 1850 жылдың 18 маусымында ашылды, ал 1851 жылдың 19 қыркүйегінде Глостер мен өзеннің шығысындағы станция арасындағы желі аяқталды. Көпір аяқталып, ашылғанға дейін жолаушылар 1816 жылғы Уай өзенінің үстіндегі көпір арқылы автобуспен бір станциядан екіншісіне жеткізілді. Теміржол көпірі алғаш рет 1852 жылдың 19 шілдесінде ашылды; Чепстоу-Ист станциясы бір уақытта жабылды. Бастапқыда көпірден тек бір теміржол тарамдары өтті; екінші тарам 1853 жылдың 18 сәуірінде пайдалануға берілді. Жаңа теміржол желісі мен көпірдің нәтижесінде Лондон мен Суонси арасындағы сапар уақыты теміржолмен, автомобильмен және пароммен 15 сағаттан теміржолмен 5 сағатқа дейін қысқарды.

Чепстоу көпірінің дизайны

Брунел дөңгелек қималы түтікшелі арқалықты – терең емес «доға» пішіндес, қысым мен кернеуге төзімді – аспалы тізбектермен байланыстырып, берік, өздігінен тұра алатын, Стивенсон типті қорап арқалықтан гөрі әлдеқайда жеңіл (демек, арзан) құрылым жасауға болатынын түсінді. Арқалықты тізбектерден іліп, көпірдің жатағын солардан төмен түсірудің орнына, Брунел тізбектерді пайдаланып түтіктерді кернеуге және сәл иіске, ал тіреулер арқылы тізбектерге қарсы бекітті. Көпірдің жатағы тізбектермен түтіктерге мықтап бекітілгендіктен берік болды. Брунел осы мәселені өзінің әдісімен шешті. 100 жылдан астам уақыт бойы Чепстоу, содан кейін Король Альберт көпірі Ұлыбритания теміржолындағы жалғыз аспалы көпірлер болды. Брунел мен Стивенсон бәсекелес болғанымен, кәсіби тұрғыдан бір-бірін қолдады. Стивенсон Ди өзеніндегі құйылған темір арқалық көпірінің құлауынан кейін болған тергеу кезінде қиын жағдайға түскенде, Брунел сарапшы куә ретінде тергеу кезінде құйылған темір арқалықтарды пайдалануды сынаудан бас тартты. Ол сондай-ақ Ұлыбританияның қорап арқалықтары өзен арқылы жүзіп, содан кейін соңғы орналасқан жерлеріне көтерілгенде Стивенсонға моральдық қолдау көрсету үшін қатысты. Осылайша, Chepstow-дағы революциялық жобаға келгенде, 1852 жылдың 24 ақпанындағы «Таймс» газеті «Мырза Стивенсон, көрнекті инженер, (Chepstow-дағы) (үлкен теміржол) көпірін тексерді және мырза Брунел қабылдаған жоспармен келісті» деп хабарлады. Бұл көпір – қолда бар материалдарды пайдаланып, нақты мәселені шешу үшін радикалды дизайнды қолданудың табысы болды. Жалпы құны (77 000 фунт стерлинг) Конви көпірінің құнынан екі есе арзан болды (145 190 фунт 18 шиллинг 0 пенни), әрине, Конвидің 400 футымен (122 м) салыстырғанда негізгі аралығы 300 фут (91 м) ғана болды, бірақ Конвиде терең суға іргетас қажет болмады, ал Чепстоудағы құнға тағы 300 фут (91 м) жер үстіндегі аралық кірді. Көпірдің сыртқы түріне қатысты «Иллюстрациялы Лондон жаңалықтары» газеті былай деді: «Жердің ерекшелігі сәулет өнерін көрсетуге мүмкіндік бермейді, шындығында, таза талғам еңбектің үлкен механикалық жұмысын жалған бағаналар, пилястралар және ұсақ әшекейлермен безенуге тырысуды қабылдамайды». Mabey 2015 жылы нысаннан кетіп, 2020 жылға қарай ол тұрғын үйлер салу үшін қайта құрылуда.

Мұра

Алайда, тіпті Брунел де қатеден ада болған жоқ, және оның көпір палубасындағы тіреу тізбектерінің тіректерге қарсы аздап қозғалуына мүмкіндік беру арқылы кернеуді азайтуға жасаған алғышарттығы құрылымның әлсіреуіне алып келді. 1950 жылдары көпір арқылы өтетін пойыздың жылдамдығы шектелді, себебі кейбір арқалықтар деформацияланған. 1962 жылы көпірдің басты құрылымының астына жаңа тіреу орнатылды. Мұнда аталған көпірлердің ішінде Виндзор және Конви көпірлері әлі де тұр және пайдаланылуда, бірақ Конви көпірінің аралықтары қосымша тіреулер арқылы қысқартылды; Британия көпірі 1970 жылы өрт салдарынан жаңасына алмастырылды. Дегенмен, Брунелдің Чепстоу көпірі маңызды кезең болды, ол оның ұлы шедевріндегі – Салташтағы Тамар өзені үстіндегі Корольдік Альберт көпірінің дизайнын одан әрі жетілдіруге мүмкіндік берді, ол Корнуоллға бұрынғы Корнуолл темір жолының басты магистралін жалғастыруда.