Первая стальная плотина Эшфорк-Бейнбридж: История и конструкция
Ashfork-Bainbridge Steel Dam
Плотина Эшфорк-Бейнбридж: первая в мире стальная плотина (1898), построенная для железной дороги ATSF в Аризоне. Объект в Нац. реестре исторических мест.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Ашфорк-Бэйнбриджская стальная плотина, первая в мире крупная стальная плотина и одна из всего трех, когда-либо построенных в Соединенных Штатах, была возведена в 1898 году железнодорожной компанией Atchison, Topeka and Santa Fe Railway (ATSF) для обеспечения водой железнодорожных операций вблизи Аш-Форка, штат Аризона. Она названа в честь города Эш-Форк и Фрэнсиса Х. Бэйнбриджа, инженера-строителя и выпускника Политехнического института Ренсселера (RPI), члена Общества инженеров Ренсселера и инженера ATSF. Плотина включена в Национальный реестр исторических мест с 1976 года. Для обеспечения водой требовалось огромное количество воды. Обычно строили плотину для удержания поверхностных вод или бурили серию скважин, а воду хранили в резервуаре. Железнодорожные поселения часто вырастали вокруг этих водохранилищ или пунктов заправки водой. Эш-Форк был таким городом с момента прибытия ATSF несколько лет назад, хотя ранее он был перевалочным пунктом для дилижансов. Железные дороги в США и других странах были лидерами в области развития строительных конструкций. Каменные арочные мосты и виадуки начала XIX века уступили место мостам, в основном стальным, что позволило значительно сэкономить материал, затраты на строительство и время, и Бэйнбридж предположил, что аналогичная экономия может быть достигнута и при строительстве плотин. Эта плотина представляла собой значительный отход от более типичной каменной кладки. Уже знакомый со строительством многочисленных стальных мостов ATSF, Бэйнбридж решил выяснить, может ли стальная конструкция заменить каменную кладку и при строительстве плотин. Небольшой вес плотины и сборные компоненты, вероятно, облегчили сборку по сравнению с трудоемкой задачей добычи и установки камня. Стальные плотины используют относительно тонкие стальные плиты, контактирующие с поверхностью воды, с расположенным за ними стальным каркасом, передающим нагрузку на землю. Плиты наклонены вверх по направлению потока воды, так что вес воды создает компрессионные силы на балки, поддерживающие плиты. Это передает нагрузку на землю без изгибающего момента, который возник бы при вертикальной стене из плит. Считалось, что такие плотины можно построить быстрее и дешевле, чем каменные.
The Ashfork Bainbridge Steel Dam, the first large steel dam in the world, and one of only three ever built in the United States, was constructed in 1898 by the Atchison, Topeka and Santa Fe Railway (ATSF) to supply water for railway operations near Ash Fork, Arizona. It is named for the town of Ash Fork, and for Francis H. Bainbridge, a civil engineer and graduate of Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), a member of the Rensselaer Society of Engineers, and an engineer for ATSF. The dam has been listed on the National Register of Historic Places since 1976. consumed a prodigious amount of water. The usual approach was to construct a dam to retain surface water, or to drill a series of wells, and store the water in a water tank. Railroad communities often grew up around these reservoirs or water stops. Ash Fork had been such a town from when the ATSF first arrived some years earlier although it had been a way point for stagecoach lines previously. Railroads in the U. S. and elsewhere had been leaders in structural development. The masonry arch bridges and viaducts of the early 19th century had given way to bridges made mostly of steel, with considerable economy of material, construction cost, and time, and Bainbridge speculated that similar savings might be possible for dams. This dam was a significant departure from the more typical masonry construction. Already familiar with the construction of the ATSF's many steel bridges, Bainbridge decided to see whether steel construction could replace masonry in dams as well. The dam's light weight and prefabricated components must have made assembly easy relative to the laborious job of quarrying and setting stone. Steel dams use relatively thin steel plates in contact with the water surface, with a framework of steel behind them transmitting the load to the ground. The plates are slanted upwards in the direction of water flow, so that the weight of the water puts compressive forces on the girders holding the plates up. This transmits force to the ground without the bending moment that a vertical wall of plates would engender. It was believed that these dams could be constructed faster and more cheaply than masonry dams.
Местоположение
Плотина расположена примерно в 5 км к востоку от Эш-Форка, в каньоне Джонсон, и примерно в 24 км к западу от Уильямса, штат Аризона. Она находится недалеко от бывшей трассы 66 и межштатной автомагистрали 40. Примерно в 1,6 км выше по течению находится каменная плотина, построенная на 13 лет позже. Железная дорога Гранд-Каньона начинается в Уильямсе, ответвляясь от основной магистрали ATSF, которую обслуживала эта плотина, и следует на северо-восток к Гранд-Каньону.
The dam lies about 3 mile (5 km) to the east of Ash Fork, in Johnson Canyon, and about 15 mile (24 km) west of Williams, Arizona. It is near the former U. S. Route 66 and Interstate 40. About a mile upstream lies Stone Dam, a masonry structure constructed 13 years later. The Grand Canyon Railway originates in Williams, branching from the ATSF main that this dam served, and runs northeast to the Grand Canyon.
Детали строительства
Плотина была изготовлена компанией Wisconsin Bridge and Iron Company и доставлена на место по частям для монтажа. Строительство плотины началось в 1897 году и было завершено 5 марта 1898 года, общей стоимостью 63 519 долларов США (эквивалент 0,063519 доллара США в 1898 году соответствует примерно <расчетной сумме> миллионов долларов в настоящее время). Свой волнистый внешний вид конструкция приобретает благодаря 24 изогнутым стальным плитам, наклоненным вниз по течению. Чередуются подвижные и жесткие плиты для компенсации температурного диапазона от … до … . Центральная стальная секция имеет длину 184 фута (56 м), высоту 46 футов (14 м) и вес около … . Водосброса не предусмотрено; вместо этого плотина была спроектирована для выдерживания перелива 6 футов (2 м) воды, непосредственно перетекающей через ее гребень. При полном наполнении она вмещает около … воды.
The dam was fabricated by the Wisconsin Bridge and Iron Company and shipped to the site in pieces for erection. Construction of the dam began in 1897 and was completed March 5, 1898, at a total cost of US$63,519 (equivalent to $0.063519 in 1898 is equivalent to about <calculated amount> in recent years million today). The structure gets its scalloped appearance from 24 curved steel plates that slope downstream. Loose and rigid plates are alternated to compensate for a temperature range from to The central steel section is 184 feet (56 m) long, 46 feet (14 m) high, and weighs about No spillway was provided; instead, the dam was designed to withstand overtopping of 6 feet (2 m) of water pouring directly over its crest. It holds about of water when full.
История
Плотина является историческим памятником гражданского строительства штата Аризона. В 1902 году в профессиональном журнале писали, что плотина Эш-Форк "обладает столькими новыми и экспериментальными особенностями, что представляет особый интерес и пользу для инженерного сообщества". В ходе обследования 1955 года Джордж Лэмб отметил, что "она выглядит в таком же хорошем состоянии, как будто только что была построена". В отличие от двух других стальных плотин в Соединенных Штатах, она до сих пор используется. В настоящее время владельцем плотины является Национальный лес Кайбаб (входящий в систему Лесной службы США), который приобрел ее в результате обмена землями. Она была включена в Национальный реестр исторических мест в 1976 году под номером #76000373.
The dam is an Arizona Historic Civil Engineering Landmark. A professional journal wrote in 1902 that Ash Fork Dam "has so many novel features of an experimental character that it is specially interesting and instructive to the engineering profession." In a survey in 1955, George Lamb said "it appears to be in as good condition as if it was just built." It is still in use, unlike the other two steel dams in the United States. The Kaibab National Forest (part of the United States Forest Service holdings) is now the owner of the dam, after acquiring it through a land exchange. It was added to the National Register of Historic Places in 1976 with a structure ID of #76000373.