Forth Bridge

Forth Bridge er en cantileverbro, der benyttes af jernbanen over Firth of Forth i det østlige Skotland. Den ligger 14 kilometer vest for det centrale Edinburgh. Broen har en ikonisk status og er et symbol på skotsk ingeniørkunst og den kraftige industrialisering, dette område af Skotland gennemgik. Broen er optaget UNESCO´s verdenskulturarvslisgte. De engelske ingeniører Sir John Fowler og Sir Benjamin Baker var ingeniørerne og arkitekterne bag broen.

Broens konstruktion blev påbegyndt i 1882, og den 4. marts 1890 blev den åbnet af den britiske kronprins (Prince of Wales) – den fremtidige kong Edward VII. Broen spænder over Firth of Forth mellem byerne South Queensferry og North Queensferry med en samlet længde på 2467 meter. Da broen blev åbnet, var det den længste cantileverbro i verden. I 1917 overgik Quebec Bridge i Canada længden, men Forth Bridge har stadig status af at være næstlængst i verden.

Til tider omtales broen under navnet Forth Rail Bridge for at kunne adskille den fra Forth Road Bridge.

Forth Bridge over Firth of Forth
Den transporterer	Rail traffic
Den krydser	Firth of Forth
I nærheden af	Edinburgh, Inchgarvie og Fife i Skotland
Ejere	Network Rail
Vedligeholdes af	Balfour Beatty der er på kontrakt af Network Rail
Karakteristika
Design	Cantilever Bro
Totallængde	2.467 km
Bredde	37 m ved molerne 9.8 m på midten
Højde	110 meter over vanoverfladen ved højvande
Længste spændvidde	520 m
Frigang ved passage	46 meter ved højvande
Historie
Designere	Sir John Fowler og Sir Benjamin Baker
Konstruktionsstart	1882
Færdiggjort byggeri	1890
Åbnede	4 marts 1890
Statistics
Daglig trafik	190 – 200 tog om dagen
UNESCO VERDENSKULTURARV
Officielt navn	The Forth Bridge
Type	Kulturarv
Kriterium	i, iv
Optaget i UNESCO	2015
Reference nr.	1485

Stålkonstruktionens indre struktur set i nærbillede. Foto fra wikipedia

Baggrund:

Tidligere forslag

I 1850 designede Thomas Bouch en færge, hvor lokomotiverne kunne rulle af og på. Den blev taget i brug på fjorden mellem Granton og Burntisland. Dette blev snart brugt på fjorden Tay. I et samarbejde mellem North British Railway og Edinburgh/Glasgow Railway, der tog sin start i 1863, og som i 1865 mundede ud i, at Bouch fik til opgave at designe en bro over Forth.

Det havde allerede vist sig svært at lave en hængebro, som skulle kunne bære jernbanetrafik. Bouch havde lige inden skabt en bjælkebro, der også krydsede Forth tæt ved Charlestown i den lavvandede del af fjorden. I det langt mere mudrede område ved Queensferry var mange imidlertid ret bekymret over, om hvorvidt der fandtes stabilt fundament til en bro, og boringer, der gik så dybt som til 70 meter, havde ikke fundet noget form for klippegrund, man kunne lade bropillerne hvile på. Bouch gav ikke op og gennemførte adskillige eksperimenter for at vise, at det var muligt. Eksperimenter i slutningen af 1864 havde vist, at sænkekasser i mudderet kunne bære en vægt på op til 5 tons pr. kvadratfod. I august 1865 foreslog Richard Hodgson, formand for North British Railway, at man fandt et alternativ til sænkekasserne, da han ikke var overbevist om forsøgene.

Bouch foreslog, at man skulle sænke en platform af fyrretræ under sænkekasserne på 24.4 m × 18.3 m × 2.1 m). De skulle bære 10.000 ton råjern, som skulle få platformen til at stå fast i mudderet. Platformen stod færdig 14. juni 1866, men det viste sig forbundet med større problemer at få den sænket. Den stodi  mudderet inde i havnen i 6 uger. Projektet blev sat på standby, da man frygtede for økonomien, idet en anden bane åbnede grundet sammenlægningen af Caledonian Railway og Scottish North Eastern Railway. I 1867 blev projektet med at bygge en bro stoppet, da selskabet gik fallit.

Bouch´s foreslag til bro samt senere forslag af lignende karakterer. Tegning fra wikipedia

 

Da Tay Bridge kollapsede i 1879 med omkring 75 døde, mistede kommissionen troen på Thomas Bouch, der havde bygget broen over Tay, og alt arbejdet blev indstillet. Den offentlige anklage for ulykken, der blev ført af Henry Cadogan Rothery, konkluderede, at Tay Bridge var “dårligt design, dårligt bygget og dårligt vedligeholdt” og fandt, at Bouch “primært var ansvarlig” for broens defekter i konstruktion og vedligehold og fuldt ud ansvarlig for defekterne i dens design.

Efter ulykken, der skete under hårde vindstød, som Bouch ikke havde beregnet kunne ske, blev det besluttet, at fremtidige broer skulle kunne modstå 6 gange hårdere vindstød, end hvad Bouch havde beregnet i 1871. Bouch havde benyttet sig af samtidige analyser, der opfattede det som sandsynligt, at broen ville overleve. Men hans navn var så plettet efter katastrofen, at hans efterfølgere lagde en ære i at gå med livrem og seler i enhver henseende. Bouchs design blev officielt skrottet 13. januar 1881, og i stedet hyrede man ingeniørerne Sir John Fowler, W.H.Barlow og T.E.Harrison til at give deres forslag til et design af en bro.

Design

Den oprindelige ide og det endelige resultat af Forth Bridge. Tegning fra wikipedia

Dimensioner på broen

Broens længde er 2.467.05 meter, og dens dobbeltspor er hævet 45.72 meter over vandets overflade ved højvande. Den består af to hovedspænd på hver 518.16 meter, to sidespænd på 207.3 meter og 15 tillægsspænd på 51.2 meter. Hvert hovedspænd består af to cantilever-arme på 207.3 meter, der understøtter et bærende spænd på 106.7 meter. Vægten på broens samlede struktur var 51.324 tons, der også gælder de 6.5 millioner nitter. Der er brugt 18,122 m³  granit i konstruktionen. 

De tre store firtårnede cantilever-struktuerer er enkeltvis 110.03 meter høje og hviler hver især på en separat støbt mole af granit. Disse moler blev skabt ved at nedsænke sænkekasser, der var 21 diameter store.

Ingeniørens princip

Princippet bag cantilever. De to yderste er fastspændt og den midterste opretholdes af de to bærende fundamenter. Foto fra wikipedia

 

Broen er bygget efter de principper, der ligger bag Cantilever-broer. Her holder bjælker på hver side en central bærebjælke oppe. Dette er et princip, der har været brugt i tusindvis af år. For at illustrere princippet bag ved brugen, vægt og bæreevne for offentligheden, placeredes den japanske ingeniør Kaichi Watanabe i midten og Fowler og Baker på hver sin side ( se billedet ovenstående). Fowler og Baker repræsenterer cantilever med deres ærme i spænd, og deres pinde under pres holder de japaneren oppe og hviler på moler af jern.

I det originale design havde man brug for 42.000 ton alene til broen, hvoraf 12.000 ton måtte komme fra Messrs. Hovedparten blev leveret fra Siemens værk i Landore, tæt ved Swansea i Wales, og det resterende kom fra det skotske stålkompagni tæt ved Glasgow. Da designet ændrede sig en smule under byggeprocessen, fik man brug for yderligere 16.000 ton, der primært kom fra sidstnævnte værk ved Glasgow samt fra Motherwell.

Forløb

På den sydlige side er det sidste stop inden broen Dalmeny Railway Station, hvorefter forløbet af jernbanen går i en svag kurve mod øst, inden den når den sydlige viadukt og broen. Efter at den har krydset broen, når den til stationen North Queensferry railway station, og herefter tager den en vestlige kurve, senere en østlig kurve og derefter over den ligeledes imponerende Jamestown Viaduct.

Den sydlige tilgang til broen efter Dalmeny Railway Station. Foto wikipedia

Broens opførelse

I Fife på den nordlige side måtte man flytte den gamle kyststation for at gøre plads til den norøstlige mole. Klippegrunden på den nordlige kyst blev forhøjet til 2.1 meter over højvande for at gøre plads til maskiner, materialer samt byggebarakker og andre ting til arbejderne.

I South Queensferry på den sydlige kyst var ændringerne endnu mere gennemgribende, da det krævede, at den stejle klippeside blev anlagt i terrasser. Man etablererede bjælkehytter og skure til arbejderne, og mere stabile stenhuse blev anlagt til arbejdsformændene. Man anlagde boreveje, arbejdspladser, stilladser så store som 61 x 18 meter, hvor man kunne etablere 1 x 1 byggeri. Der blev lagt et kabel på tværs af Firth of Forth for at tillade telefonkommunikation på tværs af fjorden i Queensferry, Inchgarvie og Fife. Derudover lagde man også dragere fra den kollapsede Tay Bridge for at tillade en simpel form for kontakt mellem de to bredder. Tæt på bredden anlagde man endvidere et savværk og en cementfabrik. I 1883 startede man på at bygge en 640 meter bred mole, hvor man havde plads til jernbanesæt og med adskillige kraner, der kunne afhjælpe af- og pålæsning af materiale fra de anløbne skibe og de indkomne jernbaner.

I april 1883 begyndte man at lave en landingsstation på Inchgarvie, der ligger som en lille ø midt i fjorden. Man nedrev en del bygninger samt forsvarsværker fra det 15. århundrede for at skabe plads til byggeriet, hvilket også betød, at en del af klipperne på øen blev sprængt, således at øen var 2.1 meter over højvandeniveauet. Endelig opførte man en beskyttelsesmur mod indkomne bølger. I 1884 eksproprierede Skotland den resterende del af øen samt en del områder omkring byggeriet på begge sider af fjorden, da byggeriet ville kræve mere plads end hidtil antaget. Det var særligt det, at jern måtte erstatte træ til at understøtte konstruktionen, hvilket kostede plads til flere produktionssteder.

Flytning af materialer

Til fragt af arbejderne blev der på et tidspunkt brugt en hjuldamper, men siden kom en større båd, der fragtede op til 450 arbejdere. Specialtog blev indsat fra Edinburgh og Dunfermline, og en dampbåd tog til Leith i sommermånederne.

Cirkulære moler

De tre tårne i cantileverbroen hviler hver især på fire cirkulære moler. Da fundamenterne skulle konstrueres i og under vandoverfladen, blev de udgravet og støbt ved hjælp af caissoner og kuffertdæmninger, der tillod, at arbejdet kunne ske tørt. En Caisson er en tør undervandsarbejdsplads, hvor trykket holdes oppe fra oven.

Caisson, som den tager sig ud ved Inchgarvie. Fra wikipedia

Den franske ingeniør L. Coisea sikrede ved en pneumatisk proces, at trykket blev holdt og tillod tørre arbejdsforhold helt ned til 27 meter under vandoverfladen. De blev bygget af Arrol i Glasgow, derefter skilt ad og ført til Queensferry, hvor de igen blev fragtet til midt i fjorden og samlet. Den første caisson blev samlet 26. maj 1884 og den sidste 29. maj 1885. De blev alle lavet højere end de i dag tager sig ud, da man ville holde vandet ude. Rundt om hver af disse har man skabt en cirkulær granitmole med en diameter på 17 meter og en højde på 11 meter.

Inchgarvie

Klipperne på de to nordlige moler ved Inchgarvie var oversvømmet ved højvande, og de to moler på den østlige side af øen var halvvejs under vand, mens den på vestsiden var kvartvejs under vand. Det betød, at arbejdet generelt skulle udføres ved lavvande.

Den sydlige mole på Inchgarvie er placeret i en solid klippe med en hældning på 1-5, så klippen var forberedt med cement og sandsække på, at caissonerne kunne bygges.

Fife

Da positionen for byggeriet først var klarlagt i Fife, var det vigtigste projekt at udligne højdeforskellene, hvor klipper knejsede i en højde af omkring 6.1 meter, og de skulle udlignes til 2.1 meter over højvandsstanden. Den sydlige mole ved Fife ligger på en klippe, der rækker ud i vandet, og molen blev forsigtigt anlagt ind i klippen med diamantboring, hvilket er en mere kontrolleret proces.

Queensferry

De fire caissoner ud for Queensferry blev alle nedsænket ved en pneumatiske metode og er identiske i design med undtagelse af forskelle i højden. En T-formet anløbsbro blev bygget ved molerne, hvilket tillod, at der kunne være en caisson i hvert hjørne, som igen gjorde, at caissonerne i den indledende fase kunne følge forholdedene i vandet under ebbe og flod. Udgravningen foregik kun, når vandet flød til, da caissonerne var støttet af opdrift, og når vandet igen flød fra fjorden, blev lufttrykket igen lavt, og caissonerne ville falde ned, hvorfor man ventede, før man igen kunne begynde at grave.

Den nordvestligste caisson blev bragt på plads i december 1884, men en ekstremt lavvandet nytårsdag 1885 forårsagede, at caissonen sad fast i mudderet på fjordbunden og fik et lille brud. Da tidevandet steg, tog caissonen vand ind. Man forsøgte at understøtte den, reparere den. Men det skete for hurtigt, hvilket fik lufttrykket til at stige for hurtigt. I oktober 1885 gravede man den endeligt fri, men kort efter tog den igen vand ind. Derefter valgte man at opgive den og lade den synke i fjorden.

Viadukter, der nærmer sig

Viadukterne i selve broen skulle helst løftes 39.78 meter over højvandsstande. Man besluttede at bygge dem på et lavere niveau og derefter løfte dem i en tandemsproces. De to viadukter havde 15 spændvidder, hver af dem 51 meter lange og hver vejende omkring 200 ton. To spænd er sammensat for at skabe en fortsat drager med samlesæt mellem hvert spænd. Grundet højdeforskellen under viadukterne blev dragerne samlet i forskellig højde og først samlet, når de havde nået samme højde. Løftearbejdet blev udført ved at bruge stødhæverter og blev gjort ved at hæve dem 1,07 meter for hver fjerde dag.

Opførelsen af cantileverbroen

De rørformede dele af broen blev konstrueret på et etableret værksted i bakkerne bag ved Queensferry. Deres rette form blev skabt, efter at stålet havde været i smedeovne. Hver af delene blev sammensat med bolte og samlet som i et samlesæt. De blev ofte sat på ved hjælp af kraner eller hydrauliske hulmaskiner.

Åbningen

Broen var endegyldig færdig i december 1889. Man udførte forsøg af alle slags indtil 21. januar 1890. Man lod to togvogne med mere end 50 vogne fuldt læssede med kul og en totalvægt på 1.880 ton køre langsomt over fra den sydlige del til midten af cantileverbroen. De stoppede flere gange for at sikre sig stabiliteten af broen. Det var mere end den dobbelte belastning i forhold til, hvad der var tiltænkt. Få dage tidligere havde der været en af de hårdeste storme i mands minde, men det havde kun fået broen til at forrykke sig omkring 25 mm. Den første helt gennemførte krydsning af broen fandt sted 24. februar 1890. 4. marts 1890 åbnede den engelske kronprins, Prince of Wales, den senere Kong Edward VII, broen ved at skrue den sidste bolt på plads. Denne bolt var lavet af guld. Sølvsmeden John Finlayson Bain fra Edinburgh lavede den nøgle, hvormed den blev skruet på plads. Det hele er mindet med en mindetavle på broen.

For at sikre fuld udnyttelse af broen blev der skabt en lang række nye jernbaneforbindelser. En milepæl for offentlig transport i Skotland var færdig.

Uheld og døde

På højdepunktet var der omkring 4.600 arbejdere ansat ved opførelsen af broen. I 1890 opgjorde Wilhelm Westhofen, at 57 mand herunder havde mistet livet, men i 2005 havde mindekomiteen bag broen opgjort det samlede antal af døde til 73 personer. Forskellen i antallet af døde skyldes, at det første tal kun dækker folk, der døde direkte under arbejdet ved fjorden og på selve broen, det nye tal dækker også folk, der arbejdede hos underleverandørerne samt folk, der var blevet syge af arbejdet og døde i forlængelse af opførelsen. 38 døde som følge af fald, 9 blev knust, 9 druknede og 8 blev ramt af tabte genstande højere oppe fra, 3 døde efter en brand, og 1 døde i caisson.

En klub for de syge og uheldsramte blev stiftet allerede i 1883, og medlemskab var påkrævet for alle kontraktarbejdere. Det medførte medicinsk hjælp, hvilket i visse tilfælde også gjaldt deres familier og støtte, hvis man mistede sin arbejdsduelighed. Klubben betalte også begravelser og stillede garantier til enker samt til familier, hvor mændene mistede arbejdsevnen.

Kapløbet mod nord

Før åbningen af broen havde det taget omkring 13 timer at rejse mellem London og Aberdeen. En lang række forskellige jernbanekonsortier begyndte at konkurrere om at etablere nye jernbanelinjer, der kunne nedsætte rejsetiden. Det betød, at der også blev etableret en vestkystrute i form af Caledonian Railway. Forskellen var 8½ over Forth Bridge og 10 ½ time på den vestlige rute. Hele denne skotlandsfeber blev intenst dækket i de britiske medier.

Verdenskrigene

I første verdenskrig brugte britiske søfolk broen som pejlemærke for, hvornår de kom til deres base i Rosyth på den nordlige bred ved at spørge, hvornår de sejlede under broen. Denne praksis fortsatte i hvert fald op til 1990´erne. I begge krige lå skibe til kajs så langt som til den østlige side af broen.

Tysk fotografi af angrebet. Fra wikipedia

Det første tyske luftangreb på Storbritannien under 2. verdenskrig fandt sted over Forth Bridge, 6 uger inde i krigen 16. oktober 1939. Det blev kendt som “Forth Bridge Raid”, omend at broen ikke var målet og ej heller blev ramt. I alt angreb 12 tyske Junkere (Ju 88) bombefly, der blev ført an af to recognoscerende Heinkelfly (He 111s) fra Westerland på Sild, der lå 740 kilometer derfra. De angreb den skotske kyst i fire bølger af 3 fly. Målet for angrebet var Rosyth flådebase i fjorden tæt ved broen. Tyskerne havde håbet at finde HMS Hood, det største skib i Royal Navy. På dette tidspunkt tillod det tyske luftvåben ikke, at angreb kunne finde sted i dok, men udelukkende når de var på vand. På trods af at et andet stort skib HMS Repulse var i Rosyth, angreb tyskerne kun HMS Edinburgh, HMS Southampton, fragtskibet HMS Furious og angrebsskibet HMS Jervis. Der døde 16 sømænd og 44 kom til skade. Imidlertid blev dette hemmeligholdt i datiden.

Det britiske luftvåben RAF sendte fly af typen Spitfire af sted og skød de tyske angrebsfly ned, hvilket var de første britiske angreb under 2. verdenskrig. De tyske piloter blev taget til fange. Dette kan man følge i en propagandafilm fra krigen “Squadron 992”, der dog stadig fortæller, at broen var angrebsmålet.

UNESCO – verdenskulturarv

5. juli 2015 optog Verdenskultuarvsinstitutionen UNESCO den på sin liste med begrundelsen:

“an extraordinary and impressive milestone in bridge design and construction during the period when railways came to dominate long-distance land travel.” (dansk: En ekstraordinær og imponerende milepæl i design og brobygning fra perioden, hvor jernbaner kom til at dominere langdistancerejser til lands”).

Det var det sjette sted i Skotland, som kom på UNESCO´s lister.

Vedligeholdelse

På broen gælder der en fartgrænse på 80 kilometer/timen for højhastighedstog, 64 km/timen for almindelige passagertog og 48 km/timen for fragttog.

I 2006 var der omkring 190-200 tog, som dagligt passerede broen. Der bliver konstant udført opsyn med broen. Dens iøjnefaldende farve – rød – kræver endvidere også nærmest konstant vedligeholdelse. Farvemæssigt er det ikke ideelt i et landskab af konstant skiftende vejrlig.

Popular culture[edit]

• Broen har været på adskillige mønter i Skotland.
• En scene fra Alfred Hitchcock´s film fra 1935 “The 39 Steps” og igen i genindspilningen fra 1959.
• Propagandafilmen “Squadron 992” fra 1940 skulle dokumentere tyskernes angreb på broen, selvom det sidenhen har vist sig, at det var på flådebasen i Rosyth.
• I 1998 placerede man et nedtællingsur til årtusindskiftet.
• Sébastien Foucan, en fransk ekstremsportsdyrker, kravlede på et af broens højeste punkter uden beskyttelsesudstyr i tv-programmet Jump Britain.

• • “Like painting the Bridge” (da: kan du lide at male broen), er et skotsk udtryk, der refererer til, at når den først er malet, kan man begynde forfra.

Print siden her