Мост-эстакада через Тайну: История и конструкция

Введение

Железнодорожный мост в Тайнсайде, Англия.

Он был спроектирован Робертом Стивенсоном как часть железнодорожной линии, ведущей в Шотландию, для развивающейся английской железнодорожной сети; для получения дополнительного дохода в конструкцию была включена дорога для автотранспорта и пешеходов. Основными конструктивными элементами являются связанные чугунные арочные фермы. Несмотря на значительное увеличение веса железнодорожного подвижного состава с момента его постройки, мост продолжает использоваться для железнодорожного движения, хотя в 1906 году рядом был открыт мост короля Эдуарда для снижения загруженности. Дорога также остается в эксплуатации, но с ограничением по весу. Это памятник архитектуры I категории.

Первые предложения о мостах

В 1835 году Закон о железной дороге Ньюкасла и Карлайла (N&CR) уполномочил линию подходить к Ньюкаслу с терминалом в Редью, на южном берегу реки Тайн, вблизи современного моста Нью-Редью. Закон также уполномочил переход через Тайн в этом месте, обеспечив железнодорожный доступ к причалам северного берега. Река была мелкой в этой точке, и мост должен был быть расположен на низком уровне, всего в 6,10 м над уровнем высокой воды. Затем линия поднималась бы к терминалу в Спайтал, недалеко от Невилл-стрит и восточного конца современной станции Ньюкасл-Центральный. Подъем должен был осуществляться с уклоном 1 к 22 и приводиться в действие стационарным паровым двигателем с тросовым приводом. До этого момента железные дороги в регионе носили локальный характер, но теперь Great North of England Railway (GNER) получила разрешительные акты на строительство от Ньюкасла до Йорка, формируя часть непрерывной магистральной железнодорожной сети, соединяющей Лондон; проект контролировался Джорджем Хадсоном, так называемым «Железнодорожным королем». Сначала GNER была довольна тем, что получила доступ к ньюкаслскому терминалу N&CR, соединившись с N&CR в Редью и проходя по ее линии через Тайн и до Спайтала. Это давало преимущество в виде избежания отдельного и дорогостоящего перехода через реку, но потребовало бы крутого спуска к Редью, поскольку линия GNER приближалась с возвышенности из долины Тим, а затем снова поднималась бы к Спайталу. Кроме того, Уильям Брэндлинг заявил о своем намерении достичь Ньюкасла со своей линии, проходя на возвышенности через Гейтсхед. 25 апреля 1837 года N&CR решила строить на южной стороне низкоуровневый терминал в Редью, но оставить вопрос о переходе через Тайн открытым. Ричард Грейнджер был застройщиком в Ньюкасле и приобрел земли в Элсвике (на северном берегу Тайн к западу от предполагаемого перехода в Редью). В 1836 году он опубликовал памфлет, рекомендующий переход через Тайн в этом месте и создание там просторного железнодорожного терминала. Обращая внимание на ограниченные возможности для расширения на восток от Спайтала, и «в случае, если железная дорога Эдинбурга также завершится в этой ситуации, обмен пассажирами, товарами и скотом значительно увеличится». План Грейнджера не был принят, и железная дорога Brandling Junction Railway достигла Гейтсхеда в 1839 году. GNER столкнулась с нехваткой средств и была вытеснена в железнодорожной империи Хадсона железной дорогой Ньюкасла и Дарлингтона, которая открыла свою линию, используя железную дорогу Brandling Junction с юго-востока, а не через долину Тим. Линия Brandling Junction имела терминал в Гейтсхеде в Гринсфилде на возвышенности, а линия N&CR строилась, поднимаясь по наклонной плоскости с уклоном 1 к 23 от Редью, чтобы достичь ее. В 1844 году железная дорога Ньюкасла и Дарлингтона открыла свою линию с юга до Пелау, что позволило ее поездам достигать Гейтсхеда по линии Brandling Junction. Ситуация изменилась, и некоторое время Гринсфилд фактически был главной станцией для агломерации Ньюкасла и Гейтсхеда. Джон и Бенджамин Грин были отцом и сыном, занимавшимися архитектурной практикой в Ньюкасле. В 1841 году Бенджамин Грин предложил высокоуровневый мост для дорожного движения, по существу на линии фактического Высокого моста; и, чувствуя коммерческий климат, он объяснил, как его можно адаптировать для железнодорожного использования. Ему не удалось получить финансовую поддержку, но в 1843 году Джордж Хадсон искал способы расширить свою железнодорожную сеть на север, и схема Гринов соответствовала его поглощению железной дороги Ньюкасла и Дарлингтона; линия получила свой разрешительный акт 22 мая 1844 года, и акт включал дорожный мост. Теперь Хадсон стремился захватить линию в Эдинбург для своей империи и поощрял разработку железнодорожных планов для достижения этой цели; маршрут, по которому могла бы пройти такая линия, продолжал вызывать значительные споры. Оставалась неясность в отношении намерений Хадсона относительно моста — рассматривался более легкий пункт пересечения в Билл-Кей, в двух милях ниже по течению, — и городской совет Ньюкасла обратился к нему за обязательствами. Кроме того, он обещал пешеходный переход; это, по-видимому, не было уступкой для городского совета, а коммерческим решением, которое, как ожидалось, принесет 250 фунтов стерлингов в неделю. Позднее пешеходный переход был расширен, включив в себя транспортные средства, запряженные лошадьми. Высота железной дороги, примерно 36,58 м над уровнем высокой воды, определялась уровнем линии Brandling Junction в Гейтсхеде. Двухуровневая конструкция была выбрана из-за уровня дорог на подходах и чтобы избежать чрезмерной ширины фундаментов, которая потребовалась бы при боковом расположении. Ширина деки определялась полезной шириной проезжей части плюс шириной конструктивных элементов, что дало железнодорожной деке ширину для трех путей. Фундаменты должны были быть сложными из-за плохих грунтовых условий в реке, и это исключило полностью каменную конструкцию, поэтому чугун или ковкий чугун были неизбежны для надстройки. Конструкция с арочной связью (или луком) была предпочтительна, поскольку наружная тяга, создаваемая аркой, удерживается связью; здесь не было возможности обеспечить опоры, способные противостоять этой тяге. Стивенсон использовал эту конструкцию и ранее; он отметил, что «самый ранний железнодорожный мост по принципу арочной связи — это мост через канал Регента, недалеко от Чок-Фарм, на Лондонской и Бирмингемской железной дороге». Арка состояла бы из железных ребер. Фосетт говорит: «Причины, по которым не использовался ковкий чугун, заключались в недоверии некоторых инженеров к клепке, относительно небольшом размере доступных тогда плит из ковкого чугуна и более высокой стоимости». 1 октября 1845 года, когда Совет Ньюкасла и Бервика поручил Т. Э. Харрисону свои мосты, ни одно из применений ковкого чугуна не было достаточно развито, чтобы рассматриваться в качестве альтернативы чугуну для Высокого моста. Трубчатый мост мог быть рассмотрен Робертом Стивенсоном, но расстояние между твердыми и относительно неглубокими основаниями дало бы пролет, намного превышающий пролет моста Бриттания. Глубина скальных пород в русле реки привела к высоте 42,67 м от нее до надстройки. Три речных пирса были разрешены комиссарами по улучшению Тайна, поэтому было решено построить четыре речных пролета по 38,10 м; на берегу были дополнительные вспомогательные пролеты. Глубина чугунных арочных ребер составляет 0,91 м у короны, увеличиваясь до 0,91 м у подпор, с фланцами; толщина фланцев и стенок составляла три дюйма в случае внутренних ребер и два дюйма для внешних ребер. Подъем составлял 5,18 м, определяемый желаемой геометрией для удержания горизонтальной тяги в пределах допустимых значений. Каждая арка отливалась из пяти секций, которые скреплялись болтами.

In 1835, the Newcastle and Carlisle Railway (N&CR) Act authorised the line to approach Newcastle to a terminus at Redheugh, on the south bank of the River Tyne, close to the end of the present day New Redheugh Bridge. The Act also authorised a crossing of the Tyne there, giving rail access to the north shore quays. The river was shallow at this point, and the bridge would have been at a low level, only 6.10 m above high water. The line would then have climbed to a terminus at the Spital, near Neville Street and the east end of the present day Newcastle Central station. The climb was to be at a gradient of 1 in 22 and would have been operated by a stationary steam engine with rope haulage. Hitherto railways in the region had had a local focus, but now the Great North of England Railway (GNER) obtained authorising Acts to build from Newcastle to York, forming part of a continuous trunk railway network to connect to London; the project was controlled by George Hudson, the so called Railway King. At first the GNER was content to get access to the N&CR Newcastle terminus, by connecting with the N&CR at Redheugh and running over its line across the Tyne and up to the Spital. This had the advantage of avoiding a separate, and expensive, crossing of the river, but would have meant a steep descent to Redheugh as the GNER line approached on high ground from the Team Valley, only to climb once again to the Spital. Moreover, William Brandling had made known his intention to reach Newcastle from his line by running at a high level through Gateshead. On 25 April 1837, the N&CR decided to build to their south side, low level terminus at Redheugh, but to leave the issue of the Tyne crossing open. Richard Grainger was a developer in Newcastle, and had acquired lands at Elswick (on the north bank of the Tyne west of the proposed Redheugh crossing). In 1836, he published a pamphlet recommending a crossing of the Tyne there, and the formation of spacious railway terminal accommodation there. Drawing attention to the limited scope for extending eastwards from the Spital, and "in the event of an Edinburgh Railway also terminating in this situation, the interchange of passengers, goods, and cattle would be greatly increased". Grainger's plan was not adopted, and the Brandling Junction Railway reached Gateshead in 1839. The GNER ran out of money and it was superseded in Hudson's railway empire by the Newcastle and Darlington Junction Railway, which opened its line using the Brandling Junction Railway from the south east instead of through the Team Valley. The Brandling Junction line had a terminus in Gateshead at Greenesfield at a high level, and the N&CR line was built climbing on an inclined plane at a gradient of 1 in 23 from Redheugh to reach that. The Newcastle and Darlington Junction Railway opened its line from the south to Pelaw, allowing its trains to reach Gateshead over the Brandling Junction line, in 1844. The tables had been turned, and indeed for a while Greenesfield was the de facto main station for the conurbation of Newcastle and Gateshead. John and Benjamin Green were a father and son architectural practice active in Newcastle. In 1841 Benjamin Green had proposed a high level bridge for road traffic, substantially on the alignment of the actual High Level Bridge; and sensing the commercial climate he explained how it could be adapted for railway use. He failed to get any financial support, but in 1843 George Hudson was looking for ways to extend his railway network northwards, and the Greens' scheme fitted with his takeover of the Newcastle and Darlington Junction Railway; the line got its authorising Act on 22 May 1844, and the Act included the road bridge. Now Hudson was intent on capturing the line to Edinburgh for his empire, and he encouraged the development of railway plans to get there; the route such a line might take continued to generate considerable controversy. There was still ambiguity about Hudson's intentions for the bridge—an easier crossing point at Bill Quay, two miles downstream had been considered—and Newcastle Town Council sought undertakings from him. In addition, he promised a footway crossing; this was apparently not a sweetener to the Town Council, but a commercial decision, expected to bring in £250 a week. The footway crossing was later extended to include horse drawn vehicles. The height of the railway, at about 36.58 m above high water, was determined by the level of the Brandling Junction line in Gateshead. A double deck configuration was selected because of road levels on the approaches, and to avoid the excess width of foundations which a side by side arrangement would require. The deck width was determined by the useful roadway width plus the width of structural members, which gave the railway deck the width for three tracks. The foundations were to be difficult because of the poor ground conditions in the river, and this ruled out an all masonry structure, so cast iron or wrought iron was inevitable for the superstructure. A tied arch (or bow string) design was favoured because the outward thrust imposed by an arch is contained by the tie; no abutments capable of resisting the thrust could be provided here. Stephenson had used this configuration before; he recorded that, "The earliest railway bridge on the bowstring principle is that over the Regent's Canal, near Chalk Farm, on the London and Birmingham Railway". The arch would consist of iron ribs. Fawcett says, "The reasons for not using wrought iron was due to some engineers' distrust of rivetting, the relatively small size of wrought iron plates then available, and the higher cost On 1 October 1845 when the Newcastle and Berwick Board instructed T E Harrison for their bridges, none of the uses of wrought iron had been developed far enough to be considered as an alternative to cast iron for the High Level Bridge. A tubular bridge might have been considered by Robert Stephenson but the distance between solid and reasonably shallow foundations would have given a span much larger than the Britannia Bridge." The depth of rock in the riverbed resulted in a height of 42.67 m from there to the superstructure. Three river piers were permitted by the Tyne Improvement Commissioners, and therefore four river spans of 38.10 m were decided on; there were additional subsidiary spans on the shore. The cast iron arch ribs are 0.91 m deep at the crown, increasing to 0.91 m at the springing, with flanges; the flanges and webs were three inches thick; in the case of the inner ribs, and two inches for the outer ribs. The rise was 5.18 m, determined by the desired geometry to confine the horizontal thrust within bounds. Each arch was cast in five sections, bolted together.

Настоящее время

Дорожная палуба была открыта только для движения в южном направлении (в сторону Гейтсхеда) и предназначена только для автобусов и такси; одностороннее движение необходимо из-за ограничений по ширине, возникших после установки защитных конструкций для несущих элементов. Пешеходы и велосипедисты могут свободно пользоваться мостом. Железнодорожное движение осуществляется в полном объеме, однако большинство поездов дальнего следования используют мост короля Эдуарда VII по соображениям удобства.