جسر سكة حديد تشيبستو

جسر تشيبستو للسكك الحديدية هو جسر سكك حديدية سابق، صممه إيزامبارد كينغدوم برونيل عام 1852. يُعرف باسم "الجسر الأنبوبي العظيم"، ويمتد فوق نهر واي في تشيبستو ، ويلز ، ويُعتبر أحد أبرز إنجازات برونيل. تميز الجسر باقتصاديته في استخدام المواد، وكان بمثابة النموذج الأولي لتصميم جسر ألبرت الملكي الذي صممه برونيل عام 1854 في سالتاش ، كورنوال . على الرغم من استبدال الهيكل العلوي للجسر، إلا أن دعاماته الأنبوبية الحديدية لا تزال تدعمه. وهو مُدرج ضمن المباني التاريخية من الدرجة الثانية ، ^{[ 1 ]} ويمتد فوق الحدود بين ويلز وإنجلترا.

Brunel had to take the two tracks of the South Wales Railway across the River Wye. The Admiralty had insisted on a 300-foot (91 m) clear span over the river, with the bridge a minimum of 50 feet (15 m) above high tide. ^{[ 2 ]} The span would have to be self-supporting, since although the Gloucestershire side of the river consists of a limestone cliff, the Monmouthshire side is low-lying sedimentary deposit subject to regular flooding. Thus on that side, there was nowhere for an abutment capable of either resisting the outward push of an arch bridge , or the inward pull of a conventional suspension bridge . In any case, neither could be used: an arch bridge would not have met the height and width restrictions imposed by the Admiralty, and suspension bridges were notoriously unfit for carrying railway trains. The concentrated weight caused the chains to deflect, allowing the bridge-deck to ride dangerously up and down. كان الجسر ذو الهيكل الشبكي المكتفي ذاتيًا هو الخيار الوحيد.  

قام روبرت ستيفنسون ببناء جسرين فوق نهر كونوي (1848) ومضيق ميناي (1850) بطول 140 مترًا (400 قدم) و 140 مترًا (450 قدمًا) على التوالي، مستخدمًا قطاعات كبيرة من العوارض الصندوقية المصنوعة من الحديد المطاوع والمثبتة بالمسامير. كان استخدام عوارض صندوقية مماثلة لتلك المستخدمة في جسر كونوي مكلفًا للغاية في تشيبستو، فضلًا عن كونها ثقيلة (مما شكل مشكلة، نظرًا لضرورة رفع الجسور إلى ارتفاعات أعلى بكثير من تلك الموجودة في كونوي). وكعادته، سعى برونيل إلى حل جذري. كان قد بنى بالفعل جسرًا مقوسًا أو جسرًا ذا قوس مربوط في وندسور (1849) يتكون من ثلاثة أضلاع قوسية خلوية ذات مقطع عرضي مثلث، "مربوطة" بعوارض سطحية من الحديد المطاوع مدعومة بوصلات رأسية من الأقواس. تزامن ذلك مع بناء ستيفنسون لجسر هاي ليفل ذي القوس المربوط في نيوكاسل أبون تاين ، والذي يُعتقد أنه أثر على برونيل في تشيبستو. ومع ذلك، كان حل برونيل للمشكلة الأخيرة هو القيام بقفزة إلى الأمام، استنادًا مع ذلك إلى مبادئ هندسية سليمة وتنوع في موضوع القوس المربوط. 

The experiments of William Fairbairn , and the mathematical analysis of Eaton Hodgkinson had shown by a series of experiments that an enclosed box girder , made of riveted wrought iron, combined relative lightness with great strength. The tubular wrought-iron girder – be the cross-section rectangular, triangular or circular – formed a most efficient truss component. If the cross-section was large enough it could be self-supporting. It was Fairbairn's experiments that led to the design of the Menai and Conwy bridges. Stephenson had originally proposed using a box-girder section suspended from chains. The box section would, he argued, be stiff enough to overcome the conventional problems of the bridge-decks of suspension bridges. In the event, Fairbairn showed that a properly constructed box girder would be strong enough so that the chains could be dispensed with. مع ذلك، اتُخذ قرار عدم استخدام السلاسل في وقت متأخر من المشروع، لذا بُنيت أبراج دعم جسر بريتانيا بفتحات للسلاسل. كانت عوارض ستيفنسون الصندوقية ابتكارًا عظيمًا، وباستخدام الفولاذ أو الخرسانة مسبقة الإجهاد بدلًا من الحديد المطاوع، أصبح بناء العوارض الصندوقية هو المعيار اليوم للجسور الكبيرة. ولكن كما لاحظ بيريدج، "لم يكن برونيل ممن يتبعون الموضة لمجرد الموضة... (في تشيبستو)... هنا كان المهندس الحقيقي يعمل، مصممًا الجسر ليناسب الموقع وأفضل طريقة لوضعه في مكانه".

سدّ الجسر فجوةً في خط السكة الحديد الرئيسي بين غلوستر وسوانزي . افتُتح الخط بين محطة قطار تشيبستو وسوانزي في 18 يونيو 1850، وفي 19 سبتمبر 1851 اكتمل الخط بين غلوستر ومحطة شرق النهر، المعروفة باسم تشيبستو إيست . قبل اكتمال الجسر وافتتاحه، كان الركاب يُنقلون من محطة إلى أخرى بالعربات ، مستخدمين جسر الطريق الذي بُني عام 1816 فوق نهر واي. افتُتح جسر السكة الحديد للاستخدام العام لأول مرة في 19 يوليو 1852؛ وأُغلقت محطة تشيبستو إيست في الوقت نفسه لعدم الحاجة إليها. في الأصل، كان هناك خط سكة حديد واحد فقط فوق الجسر؛ ودُشّن خط ثانٍ في 18 أبريل 1853. كان لخط السكة الحديد الجديد والجسر أثرٌ في تقليل وقت الرحلة بين لندن وسوانزي من 15 ساعة، بالقطار والطريق والعبّارة ، إلى 5 ساعات بالقطار فقط. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

أدرك برونيل أن العارضة الأنبوبية ذات المقطع العرضي الدائري - وهي عبارة عن "قوس" ضحل، ممتاز في الضغط والشد - يمكن تعليقها بسلاسل لتشكيل هيكل صلب ذاتي الدعم أخف وزنًا بكثير (وبالتالي أقل تكلفة) من عارضة الصندوق من نوع ستيفنسون. وبدلًا من تعليق السلاسل من الأبراج وتعليق سطح الجسر منها، استخدم برونيل السلاسل لإجهاد الأنابيب وثنيها قليلًا، والتي تم تثبيتها على السلاسل باستخدام دعامات. كان سطح الجسر صلبًا، لأنه كان مثبتًا بإحكام على الأنابيب بواسطة السلاسل. حل برونيل المشكلة بطريقته الخاصة، ولأكثر من 100 عام، كان جسر تشيبستو، ولاحقًا جسر ألبرت الملكي، الجسرين المعلقين الوحيدين على شبكة السكك الحديدية البريطانية.

على الرغم من كونهما متنافسين، إلا أن برونيل وستيفنسون قدّما الدعم لبعضهما البعض مهنيًا. فعندما تعرّض ستيفنسون لضغوط خلال التحقيق الذي أعقب انهيار جسره ذي العوارض الحديدية المصبوبة فوق نهر دي ، والذي أسفر عن عدة وفيات، رفض برونيل إدانة استخدام العوارض الحديدية المصبوبة أثناء استجوابه كشاهد خبير. ^{[ 5 ]} كما كان حاضرًا لتقديم الدعم المعنوي لستيفنسون عندما تم تعويم عوارض بريتانيا الصندوقية العظيمة عبر النهر قبل رفعها إلى مواقعها النهائية. وهكذا، عندما يتعلق الأمر بالتصميم الثوري في تشيبستو، ذكرت صحيفة التايمز في 24 فبراير 1852 أن "السيد ستيفنسون، المهندس البارز، قد فحص جسر (السكك الحديدية العظيم) (في تشيبستو) ووافق على الخطة التي اعتمدها السيد برونيل...".

كان الجسر بمثابة انتصار لتطبيق تصميم جذري على مشكلة محددة باستخدام المواد المتاحة. بلغت التكلفة الإجمالية (77,000 جنيه إسترليني) نصف تكلفة جسر كونوي (145,190 جنيه إسترليني و18 شلنًا) - مع العلم أن طول امتداده الرئيسي يبلغ 91 مترًا فقط مقارنةً بـ 120 مترًا لجسر كونوي ، ولكن لم تكن هناك حاجة إلى أساسات تحت الماء العميق في كونوي، وفي تشيبستو، شملت التكلفة 91 مترًا إضافية من الامتدادات البرية.   

وفيما يتعلق بمظهر الجسر، ذكرت صحيفة "إلستريتد لندن نيوز" أن "خصوصية الموقع لم تسمح بأي عرض لـ'الفن' - أي الزخرفة المعمارية؛ في الواقع، يرفض الذوق الرفيع أي محاولة لتزيين عمل ميكانيكي كبير بأعمدة زائفة وأعمدة مسطحة وتفاصيل زخرفية صغيرة." ^{[ 3 ]}

شُيّد الجسر في الموقع لصالح برونيل على يد إدوارد فينش من ليفربول، بصفته شريكًا في شركة فينش وويلي. بعد اكتماله، استقر فينش في تشيبستو، وأسس شركة هندسية كبرى، ثم لاحقًا شركة بناء سفن، في الموقع المجاور للنهر. أما الموقع المجاور، الذي شغلته لاحقًا شركة الهندسة مابي بريدج (فيرفيلد مابي سابقًا)، فقد تخصص في بناء الجسور الجاهزة، وفي عام ١٩٨٧، تولت الشركة بناء جسر الطريق A48 الذي يمتد الآن بمحاذاة جسر السكة الحديد. ^{[ ٦ ] [ ٧ ]} غادرت مابي الموقع في عام ٢٠١٥، ويجري حاليًا إعادة تطويره لأغراض سكنية اعتبارًا من عام ٢٠٢٠. ^{[ ٨ ]}

مع ذلك، لم يكن برونيل معصومًا من الخطأ، وقد أدى تصميمه الذي سمح بحركة طفيفة لسلاسل التعليق مقابل الدعامات على سطح الجسر لتخفيف الضغط، إلى إضعاف هيكله. في خمسينيات القرن العشرين، حُدِّدت سرعة القطارات التي تعبر الجسر بـ 24 كم/ساعة (15 ميلاً في الساعة) بسبب تشوه بعض العوارض. وفي عام 1962، تم إنشاء هيكل جديد لدعم الجسر أسفل الامتداد الرئيسي. ^{[ 3 ]} 

من بين الجسور المذكورة هنا، لا يزال جسرا وندسور وكونوي قائمين ويُستخدمان، على الرغم من تقصير امتدادات جسر كونوي باستخدام دعامات وسيطة؛ أما جسر بريتانيا فقد استُبدل عام 1970 بعد حريق. ومع ذلك، شكّل جسر تشيبستو الذي صممه برونيل نقطة تحول، إذ أدى إلى تحسين التصميم النهائي في جسر ألبرت الملكي الذي بناه عام 1859 فوق نهر تامار في سالتاش، والذي لا يزال يحمل خط سكة حديد كورنوال الرئيسي السابق إلى كورنوال .

• قائمة معابر نهر واي
• قائمة الجسور في ويلز
• قائمة جسور وقنوات السكك الحديدية في المملكة المتحدة

• بيريدج، بي إس إيه (1969)، الجسر ذو العوارض الخشبية على غرار برونيل وآخرين ، رقم ISBN 0-08-007095-7
• رولت، LTC (1957) مملكة إسامبارد برونيل ، ISBN 0-14-021195-0
• رولت، إل تي سي (1960) جورج وروبرت ستيفنسون: ثورة السكك الحديدية ، رقم ISBN 0-14-007646-8

51°38′37.10″ شمالاً 2°40′1.00″ غرباً / 51.6436389° شمالاً 2.6669444° غرباً / 51.6436389; -2.6669444