Три сестры: Исторические мосты Питтсбурга

Введение

Три сестры — три похожих самоякорных висячих моста через реку Аллегейни в центре Питтсбурга, штат Пенсильвания, на 6-й, 7-й и 9-й улицах, ориентированные преимущественно с севера на юг. Мосты получили официальные названия в честь выдающихся жителей Питтсбурга:

Роберто Клементе (Мост Шестой улицы)
Энди Уорхол (Мост Седьмой улицы)
Рэйчел Карсон (Мост Девятой улицы)

Разработанные Департаментом общественных работ округа Аллегейни, все они были построены в течение четырех лет, с 1924 по 1928 год, компанией American Bridge Company, заменив более ранние мосты различных конструкций, существовавшие на тех же местах. Их строительство было предписано Военным департаментом в связи с необходимостью обеспечения судоходного габарита реки. Мосты изготовлены из стали и используют стальные глазовые стержни вместо канатов. Три сестры имеют историческое значение, поскольку они представляют собой единственное трио почти идентичных мостов, а также первые самоякорные висячие пролеты, построенные в Соединенных Штатах. Они являются одними из немногих сохранившихся примеров крупных висячих мостов с глазовой цепью в Америке и, кроме того, отличаются необычной самоякорной конструкцией. Дизайн мостов рассматривался как творный ответ на политические, коммерческие и эстетические задачи, стоявшие перед Питтсбургом в 1920-х годах. Проектирование мостов осуществлялось под эгидой Департамента общественных работ округа Аллегейни Т. Дж. Уилкерсоном, консультантом-инженером; Верноном Р. Ковеллом, главным инженером; А. Д. Наттером, инженером-проектировщиком; и Стэнли Л. Роушем, архитектором. Компания American Bridge Company построила надстройку, а компания Foundation Company — подстройку. Все три моста находятся в собственности округа Аллегейни.

История

С 1926 по 1931 год через реки Аллегейни и Мононгахела были построены четыре подвесных моста. Четвертый мост (не рассматриваемый в данной статье) – это вантовый мост, перекрывающий Мононгахелу по Южной Десятой улице. "Мосты Трех Сестер" являются примером адаптивного инженерного решения, разработанного в ответ на политические и технические требования. Инженеры округа успешно справились с задачами, связанными с федеральными нормами по высоте пролетов, эстетическими и финансовыми соображениями, высказанными местными органами, и недостатком подходящих точек закрепления на берегах рек. Они стали первыми в Соединенных Штатах вантовыми мостами с самоякорной конструкцией. Прочная плита проезжей части, выполняющая роль балки жесткости, обеспечивала поддержку при сжатии и одновременно уменьшала визуальные барьеры между Питтсбургом и исторически обособленной северной частью города (ранее Аллегейни Сити), аннексированной в 1907 году в результате ожесточенной борьбы. Американская мостостроительная компания, являвшаяся строителем и поставщиком стали для этих трех мостов, располагала своей штаб-квартирой неподалеку, как и компания Foundation, выполнявшая контракт на каменные работы для опор и устоев. Местные предвыборные кампании того времени подчеркивали намерение использовать местных поставщиков и рабочую силу.

Инженерное образование

Подвесной мост работает, подвешивая дорожное полотно к тросам или цепям, находящимся под натяжением. Хотя существует небольшое количество подвесных мостов без жесткости, обычно добавляется продольная жесткая ферма или балка для предотвращения чрезмерных колебаний проезжей части. Тросы проходят над опорами и закрепляются на обоих концах. Традиционные подвесные мосты используют массивные бетонные или скальные анкеры для противодействия натяжению тросов. Однако в самоякорных подвесных мостах тросы крепятся к обоим концам продольных балок. Эти балки, таким образом, выполняют функцию сжимающих стоек, помимо усиления дорожного полотна. Поскольку каждая из "Трех сестер" Питтсбурга, по-видимому, представляет собой самостоятельную конструкцию, не зависящую от берегов реки для анкеровки, среди инженеров разгорелись споры о том, являются ли эти сооружения консольными, а не подвесными мостами. В настоящее время преобладает мнение, что это последние. Каждый мост строился по половинке навстречу друг другу, с временными диагональными распорками, установленными между тросами и проезжей частью для обеспечения сопротивления сдвигу. Эти распорки временно превращали каждую неполную половину в консольную ферму. Распорки "освобождались", когда напряжение в них снималось путем подъема каждой половины и соединения их вместе для формирования подвесного моста.

Политическая ситуация

Движущей силой для одновременного строительства трех мостов стало то, что предыдущие мосты не соответствовали стандартам военного ведомства по минимальной ширине и высоте пролета над судоходными путями, такими как реки Огайо, Аллегхени и Мононгахела. Предыдущие мосты принадлежали частным компаниям, созданным для строительства мостов и погашения затрат за счет взимания платы за проезд. Мосты были весьма прибыльными: несколько компаний в этом районе выплачивали акционерам 15% дивидендов ежегодно, даже при плате за проезд в 1 цент с человека и бесплатном проезде для женщин. Возникли споры о том, имели ли государственные органы право изымать мосты или права на проезд у частных компаний, если те уже погасили свои строительные кредиты. В какой-то момент общественность поддержала движение за "свободные мосты", выступавшее за выкуп мостовых компаний правительством и отмену платы за проезд. В сочетании с решением военного ведомства о том, что мосты, принадлежащие государству, не нужно будет приводить в соответствие с требованиями так быстро, мостовые компании согласились на продажу и завершили ее до 1910 года. Округ (а не город или штат) выкупил компании по рыночной стоимости. Таким образом, округ столкнулся с проблемой несоответствия требованиям, когда военное ведомство вновь подняло этот вопрос в конце 1910-х годов. В течение 1910-х и начала 1920-х годов избирателям предлагались облигации для финансирования замены мостов, но они неоднократно отклонялись, отчасти из-за того, что избиратели того времени считали общественные работы источником коррупции, особенно на уровне округа. В 1924 году избиратели наконец одобрили выпуск облигаций на сумму 29,2 миллиона долларов на уровне округа для улучшения мостов и муниципальных сооружений. Было предложено несколько проектов разводных мостов различных типов, включая схему подъема существующего моста на механических домкратах, но военное ведомство не одобрило их, настаивая на надежном способе обеспечения необходимой высоты пролета. Мост на Седьмой улице был снесен в 1924 году, а военное ведомство настояло на сносе моста на Девятой улице, несмотря на неудобства для города. После значительной проектной работы были утверждены два ферменных моста на Шестой и Девятой улицах и консольный мост на Седьмой улице и представлены в Комиссию по искусству Метрополитен – забытый орган, имевший право утверждать любые мосты стоимостью более 25 000 долларов в городе Питтсбург. Ожидая формального одобрения, были заключены контракты, но к всеобщему удивлению комиссия отклонила проекты, посчитав их неэстетичными и предпочтя подвесные мосты. Однако береговая линия была узкой, и два старых подвесных моста имели проблемы с ненадежными анкерами. Неясно, кто предложил конструкцию самонесущего подвесного моста, поскольку единственным известным прецедентом в то время был мост 1915 года через Рейн в Кельне – Deutzer Hängebrücke. Однако к 1922 году один из наиболее авторитетных консультантов по конструкциям консольных и подвесных мостов отметил особые преимущества конструкции Кельнского моста. Продолжавшийся спор Дэвида Б. Стейнмана с Дж. А. Л. Уодделлом об относительной стоимости подвесных и консольных мостов был продолжением дебатов, корни которых уходили в обрушение Квебекского моста. Эта строительная катастрофа 1907 года, сопровождавшаяся аварией 1916 года во время второй попытки, усилила растущую популярность подвесных мостов. Учитывая поддержку подвесных конструкций как со стороны общественности, так и со стороны инженеров, первое издание "Практического трактата о подвесных мостах" Стейнмана удовлетворило растущий спрос на техническую информацию о таких компонентах, как стяжки и системы жесткости. Репутация Стейнмана и тот факт, что его книга была рецензирована в инженерной прессе, позволяют предположить, что инженеры округа Аллегени могли ознакомиться с первым изданием этой книги.

A driving force for the three bridges all being constructed at once was that the predecessor bridges were all out of compliance with War Department standards for minimum width and clearance over channels for bridges crossing navigable waters such as the Ohio, the Allegheny, and the Monongahela. The previous bridges were all owned by private companies established to build bridges and pay them off through toll collection. The bridges were quite profitable, with several of the companies in the area paying 15% dividends yearly to stock holders, even with tolls at 1 cent per man and free for women. Some controversy ensued over whether public entities could take bridges or bridge rights of way away from private companies if the companies had already retired their construction loans. At some point, the public supported a "free bridges" movement that supported government buying out the bridge companies and abolishing tolls. Between that and the War department ruling that government owned bridges would not need to be corrected as quickly, the bridge companies were willing to sell and did so before 1910. The County (rather than City or State) bought the companies out at fair market value. Thus the county had to deal with the problem of non compliance when the war department raised it again at the end of the 1910s. Through the teens and early 20s bond issues were floated before the voters to finance replacement but repeatedly failed, in part because voters of the time saw public works as a source of corruption, especially at the county level. In 1924, voters finally approved a $29.2 million bond issue at the county level to improve bridges and municipal structures. Several proposals were made for lift bridges of various sorts, including a scheme to raise an existing bridge on mechanical jacks, but the War Department did not approve, insisting on a failure proof means of clearance. The Seventh Street Bridge was razed in 1924, and the War Department forced the razing of the 9th as well, despite the inconvenience to the city. After much design work, two truss bridges at 6th and 9th and a cantilever bridge at 7th were approved, and submitted to the Metropolitan Art Commission, a forgotten body that had approval rights for any bridge over $25,000 in the City of Pittsburgh. Expecting a rubber stamp, contracts were let, but to everyone's shock the commission vetoed the designs as unaesthetic, preferring suspension bridges. But shoreline clearances were tight and two of the older suspension bridges had experienced problems with insecure anchorages. It is not clear who suggested a self anchoring suspension bridge design, as the only precedent known at that time was a 1915 bridge over the Rhine at Cologne the Deutzer Hängebrücke. However, by 1922 one of the better known advisors on cantilever and suspension bridge structures noted the peculiar strengths represented in the Cologne bridge’s design. David B. Steinman’s running dispute with J. A. L. Waddell about the relative costs of suspension and cantilever bridges continued a debate with roots in the Quebec Bridge collapse. That 1907 construction disaster, accompanied by the 1916 accident during a second attempt, heightened a growing preference for suspension bridges. In light of the popular and engineering support for suspension structures, Steinman’s first edition of A Practical Treatise on Suspension Bridges fed a growing demand for technical information about components such as eye bars and stiffening systems. Steinman’s reputation and the fact that his book was reviewed in the engineering press make it likely that Allegheny County’s engineers could have examined the first edition of this book.