Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

После случая в бруклинском кессоне Вашингтон Рёблинг и его помощники постарались сделать деревянную верхушку нью-йоркского кессона огнеупорной с помощью тонкой перемычки оболочки котла. Освещение оставалось большой проблемой. Открытое пламя было чрезвычайно опасно в сжатом воздухе кессона. Газовые лампы поднимали температуру в помещении. Сжатый воздух притуплял обоняние, и запах газа оказывался трудноуловимым. Масляные лампы слишком сильно чадили. Карбидные лампы давали хороший свет, но были слишком дороги. Оставались только свечи. Песочные насосы 1870-х годов работали без электрического освещения, но в 1883 году, когда мост был достроен, проезжая часть уже могла освещаться дуговыми лампами. Кессон на бруклинском берегу был установлен на 44 фута ниже уровня высокой воды, на смеси глины, песка и камней, которая выдерживала любые воздействия, вплоть до взрывчатых веществ, как сплошной камень. Кессон на Манхэттене, однако, наткнулся на плывуны. Пришлось углубиться на 78 футов до подстилающей породы, где площадь была выровнена и щели залиты бетоном, чтобы пески больше не двигались. Рёблинг некоторое время осторожно экспериментировал с пистолетными выстрелами и небольшими взрывами в сжатом воздухе, прежде чем рискнул вернуться к взрывным работам.

Башни Бруклинского моста поднимались на 271½ фута над уровнем воды. Они были построены из известняка и гранита, которые везли из Кингстона на Гудзоне, с озера Шамплейн и из Мэна. На высоте 266 футов на каждой башне были установлены четыре седловидные опоры, а на них – ролики из кованого железа, поддерживавшие снабженные желобом седла, по которым проходили тросы через башню. Таким образом, практически исключался износ тросов при прохождении башен и поперечное напряжение от движущихся грузов, передаваемое через тросы на седла, а от них на башни. Стержни с проушинами, установленные в башнях под седловидными опорами, предназначались для поддержки соединительных тяг, которые тянулись к дорожному полотну, где были закреплены с интервалами 15 футов на протяжении 150 футов по обе стороны башен. Эти оттяжки, с помощью сквозных дорожных ферм, должны были поддерживать дорожное полотно, изгибавшееся плавной аркой. Канаты несли вес моста, снеговую и ледовую нагрузку и нагрузку любого транспорта, который пересекает мост. Проект Рёблинга, предусматривавший открытые дорожные фермы и поддерживающие канаты, а также массивные каменные башни, предотвращал избыточную вибрацию, вызванную аэродинамической нестабильностью, которая проявлялась в некоторых более поздних мостах.

Отличительными чертами запатентованного Рёблингом анкерного устройства были деревянные полы, анкерные пластины, проушины и изгибы анкерных цепей. Полы из желтой сосны должны были содержаться влажными, чтобы противостоять гниению. Эллиптические анкерные пластины были чугунными. Каждая весила 23 тонны и имела размеры 16 на 17½ фута, с исходящими из центра ветвями длиной 2½ фута. На всем этом – массивная каменная кладка, чтобы исключить возможность сдвига тросами. Стержни с проушинами анкерного устройства из кованого железа направлены под углом вверх через каменную кладку к концам тросов по кривой, рассчитанной так, чтобы стержни давили вниз на каменную кладку, тем самым отводя часть усилия от прямого натяжения, приходящегося на анкерные пластины.

В каждом из четырех тросов Бруклинского моста сплетено 5296 проволок, всего – 21 184 проволоки. Они были сделаны из тигельной стали, диаметр – ⅙ дюйма. Проволоку производили в Бруклине по спецификации Джона Рёблинга. Ее прочность на разрыв должна была составлять 160 000 фунтов на квадратный дюйм, то есть в несколько раз больше, чем ожидаемая фактическая нагрузка. Проволока была плотно сплетена в трос и не подвергалась никаким ощутимым нагрузкам, кроме растяжения. Для сращивания использовались резьбовые соединения. Стык гальванизировался расплавленным цинком, чтобы предотвратить коррозию в резьбе.

Для еще большей защиты от коррозии на проволоку, поступающую с фабрики, наносили три слоя покрытия из масла, смешанного со смолой и окислом свинца. Затем ее повторно смазывали при намотке на барабан. Масло плохо прилегало к гальванизированной проволоке, и большая часть его стиралась раньше, чем она в конечном счете спрессовывалась в трос. Тем не менее меры предосторожности принимали, и на проволоку наносили еще одно покрытие из масла и белого свинца. К вопросам защиты было постоянно приковано внимание. Хотя инженеры Рёблинга были вполне удовлетворены, обнаружив железную поволоку Ниагарского моста в хорошем состоянии после 42 лет эксплуатации. Этот мост был заменен стальной аркой не потому, что тросы подвели, а потому, что мост не был рассчитан на увеличившуюся нагрузку от поездов и локомотивов.

Когда пешеходный мост был уложен на специальные тросы и мог противостоять ветрам, в том числе сильным, и поперек были навешены люльки на других канатах, чтобы управлять укладкой тросов, строительство продолжилось. Оно шло зимой и летом на виду у проходящих внизу судов и паромов. На водном пути не было никаких строительных конструкций, которые могли бы помешать движению. Ходовое колесо диаметром 5 футов катилось из Бруклина в Нью-Йорк, разматывая проволоку, а в это время другое колесо, пустое, возвращалось в Бруклин. Сначала время прохода составляло 13 минут, потом уменьшилось до десяти. 278 длин, составляющих прядь, были, по сути, одной сплошной проволокой, с петлями у обоих анкерных устройств, чтобы сделать крепление за анкерные стержни проще. Люди в люльках над рекой и на земле помещали каждую проволоку в одну линию с направляющей проволокой, которая была отмерена по итоговой длине троса.

Когда проволока была должным образом уложена, ее сжимали ручными тисками и связывали с интервалами в 28 дюймов в пучки по 278 штук. Новая обвязка после каждых 10 дюймов делала эти пучки более компактными, и затем они собирались в тросы. В каждом из четырех главных тросов было 19 прядей. Когда обвязки прядей убирали и заменяли зажимами, отжимные машины уплотняли более 5000 проволок, а обвязывающие машины плотно стягивали их гальванизированной стальной проволокой. Готовый трос немедленно покрывали белым свинцом и маслом. Отдельные проволоки были защищены ранее. 20 футов в день – хороший результат для обвязочной машины, на которой работало три человека. В погожие солнечные дни работа ускорялась, и можно было выдать на 10 футов больше. Каждый трос Бруклинского моста имеет диаметр 15¾ дюйма. Общая прочность всех четырех – 18 миллионов фунтов. Для примера: четыре 5¼-дюймовых троса Чейли, которые он использовал при строительстве подвесного моста во Фрайбурге в 1834 году, имели прочность 1,5 миллиона фунтов. Четыре 36-дюймовых троса моста Джорджа Вашингтона, построенного в 1931 году, имели прочность 180 миллионов фунтов.