Skjev bue - Skew arch

En brobro som ble fotografert kort etter at den ble ferdigstilt i 1898, og som viser steinverkets heloidformede natur. Sickergill Skew Bridge over River Raven ved Renwick, nær Penrith.

En skjev bue (også kjent som en skrå bue ) er en konstruksjonsmetode som gjør det mulig for en buebro å spenne over en hindring i en annen vinkel enn rett vinkel . Dette resulterer i at buenes ansikter ikke er vinkelrett på anslagene, og at planvisningen er et parallellogram , snarere enn rektangelet som er planvisningen til en vanlig eller "firkantet" bue .

I tilfelle av en mur skew bue, bygging krever nøyaktig stonecutting , så kuttene ikke danner rett vinkel, men når de prinsipper som ble fullt ut forstått i begynnelsen av det 19. århundre, ble det betydelig enklere og billigere å bygge en skew bue av murstein .

Problemet med å bygge skjeve murbroer ble adressert av en rekke tidlige sivilingeniører og matematikere , inkludert Giovanni Barbara (1726), William Chapman (1787), Benjamin Outram (1798), Peter Nicholson (1828), George Stephenson (1830) , Edward Sang (1835), Charles Fox (1836), George W. Buck (1839) og William Froude ( ca. 1844).

Historie

Benjamin Outram og Store Street Aqueduct

Store Street akvedukt fra Store Street

Swin Bridge over elven Gaunless

En moderne gravering av Denbigh Hall Bridge

Skjeve broer er ikke en nylig oppfinnelse, de ble bygget ved eksepsjonelle anledninger siden romertiden , men de ble lite forstått og sjelden brukt før jernbanen kom . Et tidlig eksempel på skjevbuen er Arco Barbara i festningene Floriana Lines på Malta , som ble tegnet av den maltesiske arkitekten og militæringeniøren Giovanni Barbara i 1726. Et annet bemerkelsesverdig unntak er en akvedukt , designet av den britiske ingeniøren Benjamin Outram , konstruert i mur og ferdigstilt i 1798, som fremdeles fører Ashton-kanalen i en vinkel på 45 ° over Store Street i Manchester . Outrams design antas å være basert på arbeid utført på Kildare-kanalen i Irland i 1787, der William Chapman introduserte den segmenterte skrå buen til utformingen av Finlay Bridge i Naas , ved å bruke en buefat basert på et sirkulært segment som er mindre enn en halvsirkel og som ble gjentatt av Thomas Storey i 1830 i broen som bar Haggerleases-grenen av Stockton og Darlington Railway over elven Gaunless nær Cockfield, County Durham, med en skjev vinkel på 63 ° og en skjevspenn på 13 meter Dette resulterer i et klart spenn på 5,5 m og en stigning på 2,1 m. Den vanlige metoden de alle brukte var å klede tømmer- sentrering (også kjent som falsework ) med planker, kjent som "laggings", lagt parallelt med distansene og nøye høvlet og planet for å tilnærme den nødvendige kurven for buens intradoer . Kursens posisjoner i nærheten av kronen ble først markert vinkelrett på ansiktene ved hjelp av lange tre rette kanter, deretter ble de resterende kursene markert parallelt. Murerne la deretter steinene og kuttet dem til form etter behov.

Moderne design av rivaliserende ingeniører var mindre vellykkede, og for en tid ble skjeve broer ansett som svake i forhold til den vanlige eller "firkantede" buebroen, og det ble derfor unngått hvis det var mulig, alternativene var å konstruere veien eller kanalen med en dobbel bøy , slik at den kan krysse hindringen i rett vinkel, eller å bygge en vanlig buebro med ekstra bredde eller spenn som er nødvendig for å fjerne hindringen "på torget". Et eksempel på sistnevnte type konstruksjon er Denbigh Hall Bridge, bygget i 1837 for å føre London og Birmingham Railway over Watling Street i en spiss vinkel på bare 25 °. Broen er nå en fredet struktur og er fortsatt i bruk i dag, og bærer den travle West Coast Main Line . Det ble konstruert i form av et langt galleri, rundt 61 meter langt og 10 meter bredt, bestående av jerndragere som hviler på vegger bygget parallelt med veien; Da bjelkene, og følgelig broens ansikter, som er vinkelrett på veibanen og jernbanelinjen som ble lagt ut skrått over toppen, ble behovet for å bygge en meget skjev bro på 80 fot (24 m) derfor unngått.

Den fremtredende kanalingeniøren James Brindley lyktes aldri i å finne en løsning på problemet med å konstruere en sterk skjevbue, og som en konsekvens ble alle hans overbroer bygget i rett vinkel mot vannveien, med doble svinger i veibanen, der det var nødvendig, og til denne dagen forårsaker mange av dem ulemper for brukerne. Imidlertid var det jernbanens ankomst, med behovet for å krysse eksisterende hindringer, som elver, veier, kanaler og andre jernbaner, i en så rett linje som mulig, som gjenopplivet sivilingeniørens interesse for skjevbuen.

Den falske skjevbuen

Colorado Street Bridge, et eksempel på en falsk skjevbue

Styrken til en vanlig bue (også kjent som en "firkantet" eller "høyre" bue) kommer av det faktum at massen av strukturen og dens overliggende belastning forårsaker kraftlinjer som bæres av steinene i bakken og anliggningene uten å produsere noen tendens til at steinene glir i forhold til hverandre. Dette skyldes det faktum at kursene sten er lagt parallelt med anslag, som i en vanlig bue fører dem også til å ligge vinkelrett på sine flater. For bare litt skrå broer, hvor skjevvinkelen er mindre enn ca. 15 °, er det mulig å bruke samme konstruksjonsmetode, og legge steinene i kurs parallelt med anslagene. Resultatet er kjent som en "falsk" skjev bue, og analyse av kreftene i den viser at i hvert hjørne der ansiktet danner en spiss vinkel med et anslag, er det resulterende krefter som ikke er vinkelrett på planetene til steinløpene som har en tendens er å skyve steinene ut av ansiktet, den eneste motstanden mot dette tilveiebringes av friksjon og feste av mørtel mellom steinene. Et eksempel på en slik falsk skjevbue er Colorado Street Bridge i Saint Paul, Minnesota. Før arbeidet med Store Street Aqueduct startet, bygde Outram en rekke falske skjevbuer, en av dem med en skjev vinkel så stor som 19 °, som overnattingsbroer over Huddersfield Narrow Canal . Det faktum at disse iboende svake strukturene fremdeles står i dag, tilskrives deres lette belastning.

En strengere tilnærming

Når man vurderer styrkebalansen i en vanlig bue, der alle murlag som utgjør tønnen er parallelle med anslagene og vinkelrett på ansiktene, er det praktisk å betrakte det som et todimensjonalt objekt ved å ta et vertikalt snitt. gjennom buen og parallelt med ansiktene, og ignorerer derved variasjoner i belastning langs lengden på fatet. I en skrå eller skjev bue er løpeaksen bevisst ikke vinkelrett på ansiktene, avviket fra vinkelrett er kjent som skjevvinkelen eller "skråstillingen" til buen. Av denne grunn må en skjevbue betraktes som et tredimensjonalt objekt, og ved å vurdere retningen til kraftlinjene i tønnen, kan den optimale orienteringen for de murene som gjør tønnen, bestemmes.

Helikoidformet skjevbue

Et karakteristisk trekk ved den vanlige buen er at steinløpene løper parallelt med distansene og vinkelrett på ansiktene. I en skrå bue kan ikke disse to betingelsene oppfylles fordi ansiktene og støttene bevisst ikke er vinkelrette. Siden skjevvinkler større enn omtrent 15 ° er nødvendige for mange bruksområder, forlot matematikere og ingeniører som Chapman ideen om å legge steinløpene parallelt med distansene og vurderte alternativet med å legge banene vinkelrett på buenes ansikter, og aksepterer det faktum at de da ikke lenger ville løpe parallelt med distansene. Selv om Outrams Store Street Aqueduct ble konstruert med tanke på dette prinsippet, ble det gjort så empirisk , med murere som klippet hver voussoir- stein som det var nødvendig, og det var ikke før i 1828 at detaljer om teknikken ble publisert i en form som var nyttig til andre ingeniører og steinhuggere.

Peter Nicholsons helikoidmetode i stein

Peter Nicholson (1765–1844)

Kielder Viaduct, bygget etter Nicholsons mønster

En skrueformet skråstilling bue under bygging, som viser anbringelsen av de voussoirs på laggings av sentre

En plate fra Nicholson's Guide to Railway Masonry som viser utviklingen (til venstre) og planvisningen av intrados til en heloidformet skjevbue

I sin bok A Popular and Practical Treatise on Masonry and Stone-cutting (1828) la den skotske arkitekten, matematikeren, skapmakeren og ingeniøren Peter Nicholson først ut i klare og forståelige termer en brukbar metode for å bestemme formen og posisjonen til steinene. kreves for bygging av en sterk skjevbue som gjorde at de kunne forberedes før selve byggeprosessen.

Nicholson nærmet seg problemet ved å konstruere en utvikling av buens intradoer fra plan- og høydetegningene, effektivt rulle ut og flate ut overflaten, deretter tegne banene vinkelrett på ansiktene, legge topptekstfuger vinkelrett på banene, og til slutt rulle opp utviklingsdiagrammet ved å projisere detaljene av intradosene tilbake på plan- og høydetegningene, en teknikk som også ble brukt av andre som senere ville tilby alternative løsninger på problemet. Denne metoden resulterte i at forløpene av stein-voussoirs utgjorde tønnen i skjevbuen etter parallelle spiralformede stier mellom anslagene, noe som gir utsikten langs tønnen et attraktivt riflet utseende. Selv om disse banene møter bueflaktene i rett vinkel ved kronen på buen, jo nærmere fjærlinjen er desto større avvik har de fra vinkelrett. Dermed er ikke Nicholsons metode den perfekte løsningen, men den er en brukbar som har en stor fordel fremfor mer puristiske alternativer, nemlig at siden spiralformede baner går parallelt med hverandre, kan alle voussoir-steinene kappes til samme mønster, bare unntak er ringsteinene, eller quoins , hvor fatet møter ansiktet til buen, som hver er unik, men har en identisk kopi i det andre ansiktet.

Nicholson lot aldri på å ha oppfunnet skjevbuen, men i sitt senere arbeid The Guide to Railway Masonry, som inneholder en komplett avhandling om den skrå buen (1839), hevder han å ha oppfunnet metoden for å produsere malene som muliggjorde nøyaktig kutting av voussoir-steinene som ble brukt i alle skjevbroer som ble bygd mellom årene 1828 og 1836, med henvisning til attester fra byggere av større verk, som Croft Viaduct ved Croft-on-Tees nær Darlington . Imidlertid hadde en ung ingeniør ved navn Charles Fox forbedret Nicholsons helikoidmetode innen 1836, og andre forfattere foreslo alternative tilnærminger til problemet.

Charles Foxs engelske metode i murstein

Charles Fox (1810–1874)

En murstenssegmentbue med seks ringer og murstein

En plate fra Foxs papir som viser skjev kurs som deler av en firkantet gjengeskrue

Under utførelsen av beregningene hans anså Nicholson at buefatet var laget av en ring av steiner og med ubetydelig tykkelse, og derfor utviklet han bare intrados. Ideen ble utvidet i Charles Foxs publikasjon 1836 On the Construction of Skew Arches , hvor han betraktet intradosene til fatet og ekstradoen som separate overflater kartlagt på konsentriske sylindere ved å tegne en egen utvikling for hver. Denne tilnærmingen hadde to fordeler. For det første var han i stand til å utvikle en teoretisk tredje, mellomliggende overflate midt mellom intrados og extrados, som tillot ham å justere sentrum av hvert voussoir, i stedet for dets indre overflate, langs ønsket linje, og dermed bedre tilnærme den ideelle plasseringen enn Nicholson var i stand til å oppnå. For det andre gjorde det ham i stand til å utvikle et vilkårlig antall konsentriske mellomflater for å planlegge banene i flerkringede buefat, slik at de for første gang ble konstruert i murstein, og derfor mye mer økonomisk enn tidligere var mulig.

For å forklare hvordan han visualiserte forløpene til voussoirs i en stein skjev bue, skrev Fox: "Prinsippet som jeg har adoptert er å bearbeide steinene i form av et spiralformet firkantet fast stoff, pakket rundt en sylinder, eller, i klarere språk, prinsippet om en firkantet gjengeskrue: det blir derfor tydelig at tverrsnittene til alle disse spiralsteinene er de samme gjennom hele buen. Det vil være åpenbart at steinbedene skal bearbeides til sanne spiralfly [heloidformede] fly. " Så en stein skjev bue bygget etter Foxs plan ville ha sine voussoirs kuttet med en liten vri for å følge formen på en firkantet gjengeskrue .

Mens han hevdet en overlegen metode, erkjente Fox åpent Nicholsons bidrag, men i 1837 følte han behov for å svare på et publisert brev skrevet til støtte for Nicholson av ingeniør Henry Welch, County Bridge Surveyor for Northumberland . Dessverre ble de tre mennene involvert i en papirkrig som etter en rekke tidligere krangel der originaliteten til hans skrifter ble stilt spørsmålstegn, lot 71-åringen Nicholson føle seg bitter og ikke verdsatt. Året etter presenterte Fox, fremdeles bare 28 år og ansatt av Robert Stephenson som ingeniør på London og Birmingham Railway , sitt papir som innkapslet disse prinsippene til Royal Institution, og fra dette ble den engelske eller helikoidale metoden for å konstruere skjevbuer i murstein. Ved hjelp av denne metoden ble tusenvis av skjevbroer bygget enten helt av murstein eller av murstein med steinkvinner av jernbaneselskaper i Storbritannia, hvorav et betydelig antall overlever og fortsatt er i bruk i dag.

George W. Buck og William H. Barlow

Boxmoor Skew Bridge i 2011, i retning SSW fra London Road

Boxmoor Skew Bridge-detalj, som viser de avfasede akutte quoins og trappede ekstrados

I 1839 publiserte George Watson Buck , etter å ha jobbet på London og Birmingham Railway under Stephenson før han flyttet til Manchester og Birmingham Railway , et verk med tittelen A Practical and Theoretical Essay on Oblique Bridges der han også anerkjente Nicholson's bidrag, men fant det mangler detalj, brukte sin egen originale trigonometriske tilnærming og betydelig praktisk erfaring på problemet. Denne boken ble anerkjent som det endelige arbeidet med emnet for helikoidskjevbuen og forble en standard tekstbok for jernbaneingeniører til slutten av 1800-tallet. Bucks trigonometriske tilnærming tillot at alle dimensjoner i en skjevbue kunne beregnes uten å ta målinger fra måltegninger, og det gjorde det mulig for ham å beregne den teoretiske minste skråvinkel som en praktisk, halvcirkelformet helikoid skjevbro kunne utformes og bygges på en sikker måte. "Buck Limit", som det er kjent, har en verdi på 25 ° 40 ′ eller, når det siteres i form av den maksimale skjevvinkelen , en verdi på 64 ° 20 ′.

Buck la spesielt merke til utformingen av broer med ekstrem skråstilling, og adresserte to potensielle problemer han hadde identifisert. For det første bemerket han at de skarpe vinklene på de stumme hjørnene i planvisningen var veldig utsatt for skader under konstruksjon, bosetting eller ved utilsiktede slag i etterfølgende bruk, så han utviklet en metode for å avfase kanten, fjerne den eneste spisse vinkelen og erstatte det med to stumpe vinkler og, i hans egne ord, "mengden som således er avskåret fra den akutte quoin, blir gradvis redusert til det motsatte eller stumpe quoin, der skjæringen forsvinner; ved denne konstruksjonen er ingen vinkel mindre enn en rett vinkel noe hvor den ble presentert på utsiden av verket [...] er effekten som er elegant og behagelig for øyet. " For det andre anbefalte han at ekstradoer av fatet til en bue med stor skråforming formes til rustikke trinn for å gi en horisontal seng til spindelveggene for å overvinne deres tendens til å gli av buefatet. Broen som fører London og Birmingham Railway over London Road i Boxmoor i Hertfordshire, ved siden av det som nå er Hemel Hempstead stasjon på West Coast Main Line, er et eksempel på en segmentbue med ekstrem skråstilling som ble designet av Buck og inneholder begge av disse funksjonene. Konstruert i mur, med en mursteinfat, steinkvetter og en skjevvinkel på 58 °, ble den ferdig i 1837. Rett før jernbanen åpnet var broen gjenstand for en blekk- og vasketegning datert 12. juni 1837, en av en serie av verk av kunstneren John Cooke Bourne som illustrerer konstruksjonen av linjen.

Bucks essay , med kritikk av Nicholsons arbeid, ble publisert i juli 1839, bare noen få måneder før Nicholson's Guide to Railway Masonry , som førte til at den pågående papirkrigen i The Civil Engineer and Architect's Journal fortsatte med å være kriminell da Nicholson beskyldte Buck for å stjele ideene sine. og Buck utstedte et motkrav. I 1840 gikk Bucks assistent, den unge ingeniøren William Henry Barlow , inn i striden, og opprinnelig signerte han seg kryptisk WHB, men til slutt erklærte han offentlig sin sterke støtte til Buck. Nicholson, på dette tidspunktet 75 år og hans helse sviktet, hadde slitt økonomisk siden konkursen til en av hans forlag i 1827, og han hadde et desperat behov for inntektene han håpet å få fra salg av sin guide . Mens både Fox og Buck hadde vært glade for å anerkjenne Nicholsons arbeid og hadde kjempet en stort sett intellektuell kamp, ​​ble Barlows angrep mindre gentleman og mer personlig, og forårsaket Nicholson, som senere fikk anonym offentlig støtte fra den mystiske MQ, betydelig nød.

Alternativer til helikoidmetoden

Den helikoidformede metoden for å legge stein- eller mursteinbanene som Nicholson, Fox og Buck kjemper for, er bare en tilnærming til idealet. Siden banene bare er firkantede mot buens ansikter ved kronen og avviker mer fra vinkelrett, jo nærmere fjærlinjen de er, og derved korrigerer manglene på den falske skjevbuen og svekker den stumpe vinkelen, anbefaler matematiske purister at helikoidkonstruksjon er begrenset til segmentbuer og ikke brukes i fullsentrerte (halvcirkelformede) design. Til tross for dette var det mange fullsentrerte skjevbroer bygget etter helikoidmønsteret, og mange står fremdeles, Kielder Viaduct og Neidpath Viaduct er bare to eksempler.

Edward Sangs logaritmiske metode

Edward Sang (1805–1890)

Bro nummer 74A som fører Bolton og Preston Railway over Leeds og Liverpool Canal

Utviklingen av intradosene til en skjev bue bygget etter det logaritmiske mønsteret

Detaljert visning av intrados fra bro 74A

Jakten på en teknisk ren ortogonal metode for å konstruere en skjev bue førte til forslaget om den logaritmiske metoden av Edward Sang , en matematiker bosatt i Edinburgh, i sin presentasjon i tre deler til Society for the Encouragement of the Useful Arts mellom 18. november 1835 og 27. januar 1836, i løpet av hvilken tid han ble valgt til visepresident for foreningen, selv om hans arbeid ikke ble publisert før i 1840. Den logaritmiske metoden er basert på prinsippet om å legge voksoarene i "ekvilibrerte" kurs der de følger linjer som løper virkelig vinkelrett på bueflatene i alle høyder, mens toppskjøtene mellom steinene i hvert kurs er virkelig parallelle med bueflaten.

Mens en helix produseres ved å projisere en rett linje på overflaten av en sylinder, krever Sangs metode at en serie logaritmiske kurver skal projiseres på en sylindrisk overflate, derav navnet. Når det gjelder styrke og stabilitet, har en skjev bro bygget til det logaritmiske mønsteret fordeler i forhold til en som er bygget til det heloidformede mønsteret, spesielt så når det gjelder fullsentrerte design. Banene er imidlertid ikke parallelle, de er tynnere mot den mest akut vinklede quoinen (ligger der buens ansikt gir en stump vinkel med anlegget i planvisningen, ved S og Q i utbyggingen til venstre og ved venstre side av fotografiet av intradosene til høyre) og tykkere mot den mest vinklet vinkelen (ved O og G i utviklingen og like utenfor høyre side av fotografiet), som krever spesielle kappede steiner, ingen av disse i et gitt kurs er det samme, noe som utelukker bruk av masseproduserte murstein. Ikke desto mindre er to baner som begynner i motsatte ender av fatet i samme høyde over fjærlinjen nøyaktig like, og halverer antall nødvendige maler.

I 1838 var Alexander James Adie, sønn av den berømte produsenten av optiske instrument med samme navn , som bosatt ingeniør på Bolton og Preston Railway den første til å praktisere teorien, og bygde flere skjevbroer til det logaritmiske mønsteret på den ruten, inkludert den semi-elliptiske broen nummer 74A som fører linjen over Leeds og Liverpool-kanalen , som tidligere var kjent som den sørlige delen av Lancaster-kanalen med den hensikt å koble den til den nordlige delen, selv om dette aldri ble oppnådd da den nødvendige akvedukten over Ribble River viste seg å være for dyr å bygge. Han presenterte en artikkel om emnet for Institution of Civil Engineers året etter, og i 1841 publiserte akademikeren William Whewell fra Trinity College, Cambridge sin bok The Mechanics of Engineering der han forklarte dygdene ved å bygge skjevbruer med likevektige kurs, men på grunn av det dårlige forholdet mellom kompleksitet og nytte har det vært få andre adoptere.

Den franske corne de vache- metoden

William Froude (1810–1879)

Skjevbue ved Cowley Bridge Junction som viser det komplekse murverket

Den corne de vache eller "ku horn" metoden er en annen måte å legge kurs slik at de oppfyller ansiktet av buen orthogonally på alle fasader. I motsetning til de heloidformede og logaritmiske metodene, hvor buetrommens intradoer er sylindriske, resulterer corne de vache- metoden i en skjev hyperbolsk paraboloid overflate som faller i midten, snarere som en sal. Til tross for at den var kjent som den franske metoden for skjev buebygging, ble den faktisk introdusert av den engelske ingeniøren William Froude mens han arbeidet under Isambard Kingdom Brunel på Bristol and Exeter Railway , som åpnet i 1844. Selv om ingen detaljer om Froudes arbeid i dette området overlever og til tross for at han er bedre husket for sitt arbeid med hydrodynamikk , er han kjent for å ha bygget minst to overbroer i rød murstein med steinkvinner ved å bruke dette prinsippet på linjen like nord for Exeter , ved Cowley Bridge Junction der veien A377 Exeter – Barnstaple krysser kl. en skrå vinkel og ca. 6 km nordøst ved Rewe på A396 , som begge overlever og er i daglig bruk. Murverket er betydelig mer komplekst enn i en helikopterdesign, og for å sikre at mursteinene møter ansiktet på buen i rett vinkel, måtte mange kappes for å produsere tapers. Den corne de vache tilnærmingen har en tendens til å resultere i en struktur som er nesten like sterk som en bygget til logaritmisk mønster og betydelig sterkere enn en bygd til spiralmønster, men, igjen, har den ekstra kompleksiteten mente at metoden ikke har sett utbredt adopsjon , spesielt siden den enklere helikoidstrukturen kan bygges mye sterkere hvis en segmentdesign velges, snarere enn en fullsentrert.

Den ribbede skjevbuen

Southdown Road Skew Bridge, et eksempel på en ribbet skjevbue laget av murstein

Hereford Road Bridge, Ledbury, en ribbet skjevbue laget av stein med ribber av blå murstein

Den ribbede skjevbuen er en form for den falske skjevbuen der flere smale vanlige buer eller ribber, forskjøvet sidelengs i forhold til hverandre, brukes til å tilnærme en ekte skjevbue. Motivert av mangelen på dyktige steinhuggere i det 18. århundre USA, ble designet først foreslått i 1802 for en kryssing av Schuylkill River i Philadelphia av den britiskfødte amerikanske arkitekten Benjamin Henry Latrobe og senere forkjempet av den franske sivilingeniøren A. Boucher. Fordi serien med bueribber alle er vanlige buer, har denne konstruksjonsmetoden fordelen av å være mindre krevende for ufaglærte håndverkere, men den har fått betydelig kritikk som svak, utsatt for frostskader, stygg og sløsing med materialer. Selv om Latrobe-broen aldri ble bygget som foreslått, skulle hans konstruksjonsmetode senere brukes i stor utstrekning av Philadelphia og Reading Railroad i hele Philadelphia-området, inkludert en ambisiøs viadukt designet av Gustavus A. Nicolls med seks skjevspenn på 21 meter ) over elven og ytterligere seks landbaserte skjevbuer, som ble bygd nær stedet for Latrobe's foreslåtte bro og fullført i 1856. Takket være forsterkningen av spandrelveggene i 1935, fortsetter broen å føre jernbanetrafikk til i dag .

The Midland Railway i Storbritannia led av noen slik mangel på fagarbeidere, men som en del av sin sørlige forlengelsen mot sin London endestasjon på St Pancras , det ble møtt med behovet for å krysse Southdown Road Harpenden til en veldig spiss vinkel på ca 25 °, en figur som er mer akutt enn den teoretiske grensen på 25 ° 40 'foreslått av Buck, og som krever en bro med en skjev vinkel på 65 °, en situasjon som ikke er ulik den som London- og Birmingham-jernbanen møtte 30 år tidligere i Denbigh Hall. Denne gangen var den valgte løsningen å bygge Southdown Road Bridge som en ribbet skjevbue, som åpnet for trafikk i 1868 og ble utvidet med hell i 1893 da linjen ble omgjort til firdobbelt spor. Til tross for den nevnte kritikken av designet, står broen fremdeles og er i daglig bruk av ekspresstog.

Et mindre og mindre ekstremt skjevt eksempel er Hereford Road bridge i Ledbury , Herefordshire, som ble bygget i 1881 for å føre Ledbury og Gloucester Railway i en vinkel på omtrent 45 ° over Hereford Road, nå en del av A438 . Jernbanen ble stengt i 1959 og brukes nå som en del av en gangsti.

Legg merke til at de to broene på fotografiene skjev i motsatt retning. Southdown Road bridge sies å ha en venstre skjevhet på grunn av at nær ansiktet blir forskjøvet til venstre for langt ansikt, mens Hereford Road bridge har en høyre skjevhet.

Konstruksjon

Rainhill Skew Bridge fra Rainhill Station

Et nærbilde av steinverket til Rainhill Bridge

Tidlige skjevbuer ble omhyggelig bygget av murblokker, hver for seg og dyrt kuttet til sin egen unike form, uten to kanter hverken parallelle eller vinkelrette. Et godt eksempel på en slik konstruksjon er den berømte Rainhill Skew Bridge , som ble designet med et skjevspenn på 16 meter, for å gi et klart spenn over jernbanen på 9 meter i en skjev vinkel på 56 ° av George Stephenson og bygget som en modell i full størrelse i et tilstøtende felt før den ble ferdigstilt i 1830.

En moderne skjevbro bygget for å føre Haggerleazes-grenen av Stockton og Darlington-jernbanen over elven Gaunless i County Durham viste seg å være for vanskelig for de opprinnelige entreprenørene, Thomas Worth og John Batie, som etter å ha stablet grunnlaget for distansene og lagt den nedre murkurs, forlot arbeidet. Kontrakten ble leid ut til James Wilson fra Pontefract 28. mai 1830 for £ 420, en økning på £ 93 i forhold til det opprinnelige anbudet. Ettersom prinsippene ikke ble fullstendig forstått, fortsatte arbeidet å vise seg å være vanskelig, og dets forestående kollaps ble høytidelig forutsagt helt fram til tiden, noen dager før grenen åpnet, ble sentreringen fjernet og buens krone avgjort med mindre enn en halv tomme (13 mm).

Eksempler på skjevbuer

Puente de los Franceses, Madrid

Rochdale Canal Bridge, Manchester

De to skjevbuene i Yarm Viaduct, North Yorkshire

Stanford Viaduct krysser elven Soar, Leicestershire

Bradenham Road Bridge, nær High Wycombe, Buckinghamshire

Skew Arch Bridge i Reading, Pennsylvania

Trettitredde Street Bridge i Philadelphia

Irland

• Finlay Bridge, Naas, County Kildare av William Chapman (Kildare Canal, 1787).

Malta

• Arco Barbara , Floriana Lines , Floriana av Giovanni Barbara (1726).
• Qormi scew arch.

Spania

• Puente de los Franceses , Madrid (Compañía de los Caminos de Hierro del Norte de España, 1862), en viadukt av murstein med fem fullsentrerte skjevbuer og steinkvinner.

Storbritannia

• Store Street Aqueduct , Manchester av Benjamin Outram (Ashton Canal, 1798).
• Rainhill Skew Bridge , Merseyside av George Stephenson ( Liverpool og Manchester Railway , 1830), den første skeive broen som førte en vei over en jernbane.
• Haggerleazes Bridge over River Gaunless nær Cockfield, County Durham, av Thomas Storey (Stockton and Darlington Railway, 1830), den første skjevbroen som førte en jernbane over en elv.
• Viadukten mellom London Bridge og Greenwich stasjoner ( London og Greenwich Railway , 1834–1836), en lang og kompleks struktur, som senere er utvidet både på den sørlige (1842) og nordlige (1850) siden, og også utvidet vestover til Charing Kryss (1864) og nordover til Cannon Street (1866). Helikopterformet murverk er synlig flere steder der det spenner over eksisterende veier som krysser linjen i skrå vinkler.
• Boxmoor Railway Bridge, ved siden av det som nå er Hemel Hempstead stasjon, Hertfordshire av George W. Buck (London and Birmingham Railway, 1836–1837), en mursteinbue med steinkvoter og en 58 ° skjev vinkel bygget til en meget høy standard på utførelse av entreprenører W. og L. Cubitt i London.
• Leeds og Liverpool Canal bridge nummer 74A, nær Chorley, Lancashire av Alexander J. Adie (Bolton and Preston Railway, 1838), bygget etter Sangs logaritmiske mønster.
• Moulsford Railway Bridge , Oxfordshire av Isambard Kingdom Brunel ( Great Western Railway , 1838–1839), utvidet ved å bygge en tilstøtende parallellbro i 1892 til å bære et par spor.
• Den opprinnelige vestbroen over elven Avon ved siden av Bath (Spa) -stasjonen av Isambard Kingdom Brunel (Great Western Railway, 1840), bestående av to 24-fots (24 m) store skjevbuer laget av laminerte tømmerribber. Den ble erstattet med den nåværende smijernskjærgitterbjelken mellom 1875 og 1878, ved hjelp av de opprinnelige distansene og den sentrale bryggen.
• Monkhide Skew Bridge , Monkhide, Herefordshire av Stephen Ballard ( Herefordshire og Gloucestershire Canal , 1843).
• Rewe Skew Bridge, Rewe, Devon av William Froude (Bristol og Exeter Railway, 1844), et av muligens bare to eksempler i Storbritannia av corne de vache- metoden for mursteinbygging pionerer av Froude, den andre er på Cowley Bridge Junction på samme linje.
• Rochdale Canal Bridge og Castle Street Bridge, Manchester ( Manchester, South Junction og Altrincham Railway , 1849). Dette er sammenhengende skjevspenn, hver av seks støpejerns spandrels, som fører jernbanelinjen som brukes av Manchester til Preston og Liverpool til Manchester- tjenester ved siden av Deansgate stasjon .
• Yarm Viaduct , Yarm, North Yorkshire av Thomas Grainger og John Bourne (Leeds Northern Railway, 1849–51), har to stein skjevbuer der den spenner over elven Tees og 41 murstein høyre buer.
• Neidpath Viaduct , Neidpath, Peeblesshire av Robert Murray & George Cunningham ( Caledonian Railway , 1864).
• Lyne Viaduct , Lyne, Peeblesshire (Caledonian Railway, 1864).
• Southdown Road Skew Bridge , Harpenden, Hertfordshire av Charles Liddell og William H. Barlow (Midland Railway, 1868), en ribbet skjevbue bygget av murstein.
• Kielder Viaduct , Kielder, Northumberland av John Furness Tone ( North British Railway , 1862), en stein skjev viadukt konstruert i tråd med Nicholsons instruksjoner.
• Hereford Road Skew Bridge , Ledbury, Herefordshire (Ledbury and Gloucester Railway, 1881), en ribbet skjevbue laget av stein og blå murstein.
• Sickergill Skew Bridge, i nærheten av Penrith, Cumbria av George Joseph Bell, County Surveyor (et innlegg tidligere holdt av Peter Nicholson) og Bridge Master of Cumberland (Raven Beck i Renwick, 1898), en enkelt buebygget skjev bro som er interessant for å ha vært fotografert under bygging.
• Stanford Viaduct , nær Loughborough, Leicestershire ( Great Central Railway , 1899), en blå mursteinstruktur, hvis tre sentrale buer er skjevt for å krysse elven Soar.
• Bradenham Road Bridge, nær High Wycombe, Buckinghamshire ( Great Western og Great Central Joint Railway , 1905), en ribbet skjevbue bygget av blå murstein, som fører Chiltern Main Line over A4010- veien.
• Under Springfield Road i Swindon har den nedlagte Midland og South Western Junction Railway en kompleks bro som består av en normal bue og en skjev bue som er stukket sammen; mursteinene i taket skifter fra normalt til spiralformet omtrent to tredjedeler av veien gjennom. Dette har plass til et veikryss over.

forente stater

• Allegheny Portage Railroad Bridge (1834–1854).
• Colorado Street Bridge , Saint Paul, Minnesota, av Andreas W. Munster (1888), en falsk skjevbue bygget med steinkurene parallelt med distansene.
• Schuylkill River Viaduct , Fairmount Park, Philadelphia av Gustavus A. Nicolls (Philadelphia and Reading Railroad, 1856), en ribbet skjevbueviadukt laget av stein.
• Seventh Street Improvement Arches , Saint Paul, Minnesota av William A. Truesdell ( St. Paul and Duluth Railroad , 1883–1884), et par heloidformede halvcirkelformede murbuer med en skjev vinkel på 27 grader.
• Jackson Street Bridge , Silver Creek, New York (1869).
• Skew Arch Bridge (Reading, Pennsylvania) , helikopterbue av Richard Osborne (1857).
• Trettitredje Street Bridge i Philadelphia , Pennsylvania, ribbet teglbue (1902).
• Yalesville Underpass , Wallingford, Connecticut, av William MacKenzie (1838).

Se også

• Arch
• Buebro
• Viadukten

Merknader

Referanser

Eksterne linker

• Mursteinbroer: Skjeve broer - Southern E-Groups seksjon for jernbanestrukturer, side med skjev murstein
• Skew Arch, Yeovil - Southern E-Group's Railway Structures seksjon, Yeovil Skew Arch side