Tay Bridge (Tay Rail Bridge): Jernbanebroen over Firth of Tay, Dundee–Wormit

Den oprindelige Tay Bridge blev designet af den kendte jernbaneingeniør Thomas Bouch, som blev slået til ridder, da broen stod færdig. Det var et gittergitterdesign, der kombinerede støbe- og smedejern. Designet var velkendt: det blev med succes anvendt i Crumlin-viadukten i Sydwales i 1858, efter at der var blevet anvendt støbejern i Crystal Palace.

En tidligere støbejernskonstruktion, Dee-broen, der kollapsede i 1847, mislykkedes på grund af dårlig brug af støbejernsbjælker. Senere brugte Gustave Eiffel et lignende design til at skabe flere store viadukter i Centralmassivet (1867).

Forslagene om at bygge en bro over floden Tay stammer helt tilbage fra 1854. Loven om North British Railway (Tay Bridge) blev godkendt den 15. juli 1870, og grundstenen blev lagt den 22. juli 1871.

Broens design: den grundlæggende idé

Det oprindelige design var med gitterbjælker, der blev støttet af murstenspiller, der hvilede på grundfjeldet, som ved prøveboringer viste sig ikke at ligge særlig dybt under floden. I begge ender af broen løb det enkelte jernbanespor oven på brobjælken, som derfor for størstedelen lå under pilletoppene. I den midterste del af broen (de "høje bjælker") løb jernbanen imidlertid inden for brobjælken, som så kunne løbe over mølletoppene for at give den nødvendige frihøjde til at tillade passage af sejlskibe op ad floden (f.eks. til Perth).

Men da broen blev forlænget ud i floden, blev det i december 1873 klart, at grundfjeldet i virkeligheden lå meget dybere; for dybt til at fungere som fundament for bropillerne. Bouch blev nødt til at omkonstruere broen.

Han reducerede antallet af møller og forøgede bjælkenes spændvidde. Møllernes fundamenter blev ikke længere taget ned til grundfjeldet; i stedet blev de bygget ved at sænke murstensbeklædte smedejernskasser ned i flodlejet,

Arbejdet

Det firma, der havde kontrakten om at bygge broen, gik konkurs, mens Bouch var i gang med at redesigne broen. Det erstatningsfirma, der kom til, udførte dårligt arbejde. Næsten alle dele af broen var under standard, herunder jern og bindere og fastgørelser. Manglende præcision i bolte og afstivninger førte til ad hoc-retninger på stedet, som af et vidne ved den senere undersøgelse blev beskrevet som "omtrent så sjusket et stykke arbejde, som jeg nogensinde har set i mit liv".

Åbning

Broen blev åbnet for passagertrafik den 1. juni 1878. Året efter, den 20. juni 1879, krydsede dronning Victoria broen for at vende tilbage sydpå fra Balmoral. Bouch blev præsenteret for hende, inden hun gjorde det, og den 26. juni 1879 blev han slået til ridder af dronningen på Windsor Castle.

Katastrofen på Tay Bridge

Natten til den 28. december 1879 kl. 19.15 kollapsede broen, efter at dens midterste spanter gav efter under en kraftig vinterstorm. Et tog med seks vogne med 75 passagerer og besætning, der krydsede på tidspunktet for sammenstyrtningen, styrtede ned i Tay-flodens iskolde vand. Alle femoghalvfjerdsindstyve passagerer omkom. Katastrofen slog hele landet med lammelse og sendte chokbølger gennem det victorianske ingeniørsamfund.

På det tidspunkt blæste der en storm med en vindstyrke på 10-11 (Tropisk stormstyrke: 55-72 mph/80-117 km/t) ned ad Tay-flodmundingen vinkelret på broen. Selve lokomotivet blev bjærget op af floden og blev leveret tilbage til jernbanerne til brug.

Sammenstyrtningen af broen, der kun var blevet åbnet 19 måneder tidligere og godkendt som sikker af Board of Trade, er stadig den mest berømte brokatastrofe på de britiske øer. Stubbene af de oprindelige bropiller er stadig synlige over Tay-flodens overflade, selv ved højvande.

Undersøgelsesrettens rapport

Årsager

Undersøgelsen viste, at broens fald skyldtes, at tværbøjningerne og fastgørelserne ikke kunne modstå den kraftige vindstød natten til den 28. december 1879, og at broen tidligere var blevet belastet af andre vindstød.

Dette er imidlertid ikke en konstatering af, at broen, som den var konstrueret, ville have svigtet. Den ingeniør, der blev udpeget til at foretage detaljerede undersøgelser, vidnede:

"Vindtryk alene (hvis vi antager, at konstruktionen var perfekt lavet og designet på denne måde) på 37 lbs pr. kvadratfod ville have væltet den, men at den, da den var perfekt, faldt som følge af et overdrevent vindtryk, er tydeligvis ikke tilfældet, [fordi] den ikke faldt på de punkter, som ville have været de mindste modstandslinjer, hvis konstruktionen havde været perfekt. Den måde, hvorpå den faldt, viser, at der må have været svage punkter i konstruktionen, og det viser mig med den viden, jeg har [om de dele, der allerede skulle repareres], ... at konstruktionen ikke var i perfekt stand".

Afsnittet i midten af broen, hvor skinnerne løb inden for høje bjælker, var potentielt top-tungt og meget sårbart over for kraftig vind. Hverken Bouch eller entreprenøren syntes at have besøgt støberiet på stedet regelmæssigt, hvor jern fra den tidligere halvt byggede bro blev genbrugt. De cylindriske støbejernssøjler, der bærer broens 13 længste spænd, som hver er 75 m lange, var af dårlig kvalitet. Mange var blevet støbt vandret, hvilket betød, at væggene ikke var lige tykke, og der var tegn på, at ufuldstændige støbegods var blevet skjult fra de (meget utilstrækkelige) kvalitetskontrolinspektioner.

Især var nogle af de øskner, der blev brugt som fastgørelsespunkter for de smedejernsforstærkningsstænger, blevet "brændt på" i stedet for at blive støbt sammen med søjlerne. Selv de normale knager var meget svage. De blev testet til undersøgelsen og viste sig kun at bryde ved ca. 20 lange tons (20 t) i stedet for den forventede belastning på 60 lange tons (61 t). Disse knager svigtede og destabiliserede hele midten af broen under stormen.

Med enkle ord: broen fejlede på grund af fabrikationsfejl. Det betød, at den ikke opfyldte de standarder for vindmodstand, som designeren havde tiltænkt den.

• Undersøgelsesrettens rapport og rapport fra Rothery. Stationery Office, London 1880. [1]
• Katastrofen på Tay Bridge: Tillæg til rapporten fra undersøgelsesretten. [2]

En ny dobbeltsporet bro blev designet af William Henry Barlow. Den blev bygget af William Arrol & Co. 18 meter (59 ft) opstrøms for og parallelt med den oprindelige bro. Grundstenen blev lagt den 6. juli 1883. Til byggeriet blev der brugt 25.000 tons (28.000 korte tons) jern og stål, 70.000 tons (77.000 korte tons) beton, ti millioner mursten (med en vægt på 37.500 tons (41.300 korte tons)) og tre millioner nitter. Fjorten mænd mistede livet under opførelsen, de fleste af dem druknede.

Den anden bro blev åbnet den 13. juli 1887 og er stadig i brug. I 2003 blev et forstærknings- og renoveringsprojekt på 20,85 mio. pund (20,85 mio. pund fra 2020) på broen afsluttet. Mere end 1.000 tons fugleklatter blev skrabet af broens jerngitter med håndværktøj og pakket i sække på 25 kg (55 lb). Hundredtusindvis af nitter blev fjernet og udskiftet. Alt arbejdet blev udført under meget udsatte forhold højt oppe over de hurtige tidevandssvingninger i floden.