チェプストウ鉄道橋

チェプストウ鉄道橋は、 1852年にイザムバード・キングダム・ブルネルの指示により建設された。当時ウェールズとイングランドの境界となっていたチェプストウのワイ川にかかる「グレート・チューブラー橋」は、その外観にもかかわらず、ブルネルの主要業績の1つと見なされている。この橋は材料の使用が経済的で、ブルネルがサルタッシュに建設したロイヤル・アルバート橋の設計原型となった。上部構造はその後交換されたが、ブルネルのチューブラー鉄製支柱は今もそのまま残っている。この橋はグレードIIの指定建造物である。^[1]

ブルネルは、サウスウェールズ鉄道の2本の線路を使ってワイ川を横断しなければならなかった。海軍本部は、川にかかる有効径間を300フィート (91 m) とし、橋の高さを満潮時より最低50フィート (15 m) にすることを主張していた。^[2]グロスターシャー側は石灰岩の崖でできているが、モンマスシャー側は定期的に洪水に見舞われる低地の堆積物のため、径間は自立式でなければならなかった。したがって、その側には、アーチ橋の外向きの押し出しにも、従来の吊り橋の内向きの引きにも抵抗できる橋台を設置する場所がなかった。いずれにせよ、どちらも使用できなかった。アーチ橋では海軍本部が課した高さと幅の制​​限を満たせず、吊り橋は鉄道列車の運行に不向きであることで有名だった。集中した重量によって鎖がたわみ、橋脚が危険なほど上下に動くようになった。自立トラス橋が唯一の選択肢でした。

ロバート・スチーブンソンは、コンウィ川(1848 年) とメナイ海峡(1850 年) に、それぞれ 400 フィートと 450 フィート (140 メートル) のスパンで橋を架け、リベット留めされた錬鉄製の大きな箱桁セクションを使用していました。コンウィのような箱桁は、チェプストウで使用するには非常に高価で、重い (コンウィよりもスパンをかなり高く持ち上げる必要があったため問題がありました)。ブルネルは、特徴的に、根本的な解決方法を模索しました。彼はすでにウィンザー(1849 年)で弓弦またはタイド アーチ橋を建設していました。これは、アーチからの垂直ハンガーで支えられた錬鉄製のデッキ ガーダーで「張られた」3 つの三角形の断面を持つセルラー アーチ リブで構成されていました。これは、ニューカッスル アポン タインでのスチーブンソンのタイド アーチハイ レベル橋と同じ年であり、チェプストウでのブルネルに影響を与えたと考えられています。しかし、後者に対するブルネルの解決策は、健全な工学原理とタイドアーチのテーマのバリエーションに基づいて、飛躍的な前進を遂げることだった。

ウィリアム・フェアバーンの実験とイートン・ホジキンソンの数学的分析は、一連の実験によって、リベット留めされた錬鉄で作られた密閉された箱形桁が、比較的軽量で大きな強度を兼ね備えていることを示していた。管状の錬鉄製の桁は、断面が長方形、三角形、円形のいずれであっても、最も効率的なトラス構成要素を形成した。断面が十分に大きければ、自立することもできる。フェアバーンの実験が、メナイ橋とコンウィ橋の設計につながった。スティーブンソンは当初、箱形桁部分を鎖で吊るすことを提案していた。彼は、箱形部分は吊り橋の橋床版の従来の問題を克服するのに十分な剛性があると主張した。実際に、フェアバーンは、適切に構築された箱形桁は、鎖を使わなくても済むほど強力であることを示した。それでも、チェーンを使用しないという決定はプロジェクトの終盤に下されたため、ブリタニア橋の支柱にはチェーン用の穴が開けられたままでした。スティーブンソンの箱桁は素晴らしい革新であり、錬鉄の代わりに鋼鉄やプレストレストコンクリートを使用した箱桁構造は、今日では大型橋の標準となっています。しかし、ベリッジが指摘しているように、「ブルネルは流行を流行のために追うような人ではありませんでした... (チェプストウでは)... ここでは、現場に合わせて橋を設計し、最適な設置方法を考えていた真のエンジニアが働いていました」。

この橋はグロスターとスウォンジーを結ぶ幹線鉄道の空白を埋める役割を果たした。チェプストウ鉄道駅とスウォンジーを結ぶ路線は1850年6月18日に開通し、1851年9月19日にはグロスターと川の東側にあるチェプストウ・イースト駅を結ぶ路線が完成した。橋が完成して開通するまでは、1816年にワイ川に架かる道路橋を使って、乗客は駅から駅まで馬車で移動していた。鉄道橋は1852年7月19日に初めて一般公開され、チェプストウ・イースト駅は不要になったため同時に閉鎖された。当初、橋には鉄道が1本しか通っていなかったが、1853年4月18日に2本目の線路が開通した。新しい鉄道線路と橋のおかげで、ロンドンとスウォンジー間の移動時間は鉄道、道路、フェリーで15時間かかっていたのが、鉄道で5時間に短縮された。^{[3] [4]}

ブルネルは、圧縮と張力に優れた浅い「弓形」の円形断面の管状桁を吊り鎖で張れば、スティーブンソン型の箱形桁よりもはるかに軽量 (したがって安価) で、堅固な自立構造を形成できることを認識しました。 チェーンを塔から吊り下げて橋のデッキを吊り下げる代わりに、ブルネルはチェーンを使用してチューブに圧力をかけ、わずかに弓形に曲げ、支柱を使用してチェーンに支えました。 橋のデッキは、チェーンによってチューブに効果的に固定されていたため、堅固でした。 ブルネルは独自の方法でこの問題を解決し、100 年以上にわたって、チェプストウ橋とその後のロイヤル アルバート橋が、イギリスの鉄道システムで唯一の吊り橋となりました。

ライバル同士ではあったが、ブルネルとスチーブンソンは仕事上で互いにサポートし合っていた。数人の死者を出したディー川の鋳鉄製桁橋の崩落事件の調査でスチーブンソンがプレッシャーを受けていた時、専門家証人として反対尋問されたブルネルは鋳鉄製桁の使用を非難することを拒否した。^[5]また、ブリタニア大箱桁が最終位置にジャッキアップされる前に川を浮かべられた時も、彼はスチーブンソンを精神的に支えるために立ち会った。そのため、チェプストウの革新的な設計に関しては、 1852年2月24日のタイムズ紙が「著名な技術者であるスチーブンソン氏が（チェプストウの）（大鉄道）橋を調査し、ブルネル氏が採用した計画に同意した」と報じた。

この橋は、既存の材料を使って特定の問題に斬新なデザインを適用した大成功だった。総費用 (77,000 ポンド) はコンウィ橋の費用 (145,190 ポンド 18 シリング 0 ペンス) の半分だった。確かに主スパンはコンウィの 400 フィート (120 メートル) に比べて 300 フィート (91 メートル) しかなかったが、コンウィでは深海基礎は不要で、チェプストウでは費用にさらに 300 フィート (91 メートル) の陸上スパンが含まれていた。

橋の外観に関して、イラストレイテッド・ロンドン・ニュースは「この場所の特殊性により、いかなる『芸術』、つまり建築装飾も展示することは許されなかった。実際、純粋な趣味では、大きな機械作品を偽の柱、壁柱、小さな装飾品で飾ろうとする試みは拒否される」と述べた。^[3]

橋は、フィンチ＆ウィリー社の共同経営者であったリバプールのエドワード・フィンチによって、ブルネルのために現場で建設された。橋が完成した後、フィンチはチェプストウに留まり、川沿いのこの場所で大規模なエンジニアリング事業、後に造船事業を展開した。隣接する敷地は、後にエンジニアリング会社メイビー・ブリッジ（旧フェアフィールド・メイビー）が占有し、プレハブ橋の建設に従事し、1987年には現在鉄道橋の横に架かるA48道路橋の建設を担当した。 ^{[6] [7]} メイビーは2015年にこの場所を去り、2020年現在、住宅用に再開発されている。^[8]

しかし、ブルネルも絶対的な正確さはなかった。橋の床版の支柱に掛かる吊り鎖をわずかに動かして応力を緩和するという彼の先見の明が、橋の構造を弱めることに繋がった。1950年代には、橋桁の一部が歪んでいたため、この橋を走る列車の速度は時速15マイル（24km/h）に制限された。1962年には、主桁の下に橋を支える新しい構造物が設置された。^[3]

ここで言及した橋のうち、ウィンザー橋とコンウィ橋は現在も残っており、使用されていますが、コンウィ橋は中間支柱を使用してスパンが短縮されています。ブリタニア橋は 1970 年に火災のため交換する必要がありました。しかし、ブルネルのチェプストウ橋は分岐点となり、サルタッシュのテイマー川にかかるロイヤル アルバート橋という彼の最高傑作で設計が最終的に改良され、この橋はかつてのコーンウォール鉄道本線をコーンウォールまで運び続けています。

• ワイ川の渡河地点一覧
• ウェールズの橋の一覧
• イギリスの鉄道橋と高架橋の一覧

ウィキメディア・コモンズには、チェプストウ鉄道橋に関連するメディアがあります。

• ベリッジ、PSA（1969）、ブルネルらによるガーダー橋、ISBN 0-08-007095-7 
• ロルト、LTC (1957)イザムバード キングダム ブルネル、ISBN 0-14-021195-0 
• ロルト、LTC (1960)ジョージとロバート・スティーブンソン：鉄道革命、ISBN 0-14-007646-8 

北緯51°38′37.10″ 西経2°40′1.00″ / 北緯51.6436389° 西経2.6669444° / 51.6436389; -2.6669444