圣天使桥 (Pont Sant‘Angelo)
哈德里安(公元 117-138 年在位)是罗马物质繁荣时期才华横溢、喜怒无常的皇帝,据古代资料记载,他曾带着一支“几何学家、建筑师以及各种建筑和装饰专家”的队伍出行。圣天使桥通向他的陵墓,这座巨大的圆形建筑后来改名为圣天使城堡。 到公元前 2 世纪,罗马人已经掌握了桥梁建设的两项关键技术,以确保桥梁的稳定性和使用寿命:水下基础和拱门的建造。公元前 200 年至公元 260 年间,他们在台伯河上建造了 8 座石桥,其中 6 座至今仍屹立不倒。其中最著名的是哈德良的埃利厄斯桥,现在被称为圣天使桥,它是罗马建筑方法的一个例子,使深水跨越成为可能。
圣天使桥由 5 个石拱跨组成,其中最长的桥跨为 60 英尺(18 米)。桥墩高 24 英尺(7 米),是原桥仅存的部分,位于河床以下 16 英尺(5 米)的地基上。为了在河床宽阔、河床为泥浆的台伯河上修建地基,罗马人使用了一种称为围堰的临时围场。正如维特鲁威在其开创性的论文《建筑论》(De Architectura c. 27 B.C.)中所描述的那样,围堰由一圈木桩组成,木桩被打入河床形成护套。 一旦将水抽干,露出底部以便施工,围堰就会用一种叫做火山灰的防水混凝土填充,这种混凝土由石灰、沙子、水和波佐利市附近的火山岩制成;它的发现极大地提高了罗马人建造桥墩基础的能力。 石拱可以建造比木拱更耐用的大跨度桥梁。用桥梁历史学家戴维·布朗 (David J. Brown) 的话来说,使用自支撑半圆拱(而不是需要强力侧撑的浅拱)使得“罗马工程师能够从岸边一次建造一跨桥梁——先是围堰,然后是地基,然后是桥墩,然后是拱门——而不必先完成更困难的操作,即先将整个桥梁下部结构安装到位。” 罗马人虽然是优秀的工程师,但并非完美无缺。他们声称半圆形拱门是自己的,因此对探索其他可能节省大量时间和金钱的结构兴趣不大。不稳定的地基(有些不够深,有些不够坚固)困扰着他们的桥梁,许多桥梁需要重建。然而,当他们成功时,就像圣天使桥一样,他们的桥梁似乎永垂不朽。 安济桥1991年,美国土木工程师学会将安济桥指定为国际历史土木工程地标。
位于北京西南四小时车程处,潇河流经华北平原,矗立着一座引人注目的安济桥。安济桥由石匠大师李纯于公元六世纪末设计,标志着分段石拱设计首次应用于桥梁建设。它比欧洲同类桥梁早 800 年,还开创了开放式拱肩结构,减轻了桥身重量,这是西方直到 19 世纪才出现的创新。 安济桥也被称为赵州桥或大石桥,字面意思是“安全通道”,建于强大但短暂的隋朝(公元 581-618 年)。隋朝时期,中国发起了许多伟大的工程壮举,包括大运河和长城的重建,以及许多有助于军事和商业货物运输的小型项目。
在其权威著作《中国桥梁》中,罗纳德·G·纳普描述了决定安济桥设计和建造的条件。宽阔湍急的潇河不允许使用多个石墩。单半圆拱桥的高度可达 66 英尺(20 米),但也不适用。平梁桥可以容纳源源不断的行人、牲畜和马车过河,但无法为船只提供足够的空间。李春解决了这个难题,他设计了一个更长、更平的拱桥,使用圆的一部分或部分而不是整个半圆来实现足够的高度和平缓的倾斜度。为了减轻拱桥的重量和压力,拱肩(拱桥和道路之间的三角形区域)被打孔。他的解决方案是革命性的。 28 个平行的拱门由弯曲的石灰岩楔块组成,并用铸铁锁在一起,使这座桥具有极大的灵活性。这些石头是从十九英里外采石场开采的,只有在冬天才能运到施工现场,因为冬天的时候它们可以在冰上拖行;这座桥花了至少十年才建成。它长 167 英尺(51 米),中央跨度为 122.6 英尺(37.4 米)。 根据 8 世纪的唐代编年史,这座桥的光滑轮廓最初是由相互交错的龙和野兽的装饰性浅浮雕增强的。1934 年,建筑师梁思成首次对这座桥进行了深入研究,这些浮雕已经消失了,但在后来的一次发掘中发现了一些,现在陈列在附近。 桥中央的栏杆上雕刻着一只张着嘴、面带狰狞的饕餮,即神话中的野兽,是为了保护桥梁免受洪水侵袭而设置的。 安济桥在经历了 1400 年的风雨后仍在使用,它开创了中国桥梁建设的新纪元。在随后的几个世纪中,许多类似的桥梁被修建,但没有一座能像明代诗人安济桥那样获得如此高的赞誉,他曾将其比作“新月出云霄,长虹饮溪涧”。 这座桥的精湛工艺在开放式拱肩的细节中得到了充分体现,该细节展示了用于稳定拱石的铸铁工艺。
阿维尼翁桥 (Pont d’Avigion)
传说 1178 年,阿维尼翁发生了日全食。惊恐的市民聚集在集市上,一位主教向他们发表讲话。一位年轻的牧羊人贝内泽 (Bénezet) 打断了他的讲话,他说日食是上帝给他的征兆,让他建一座桥。为了回应主教要求的证据,贝内泽搬起一块大石头,把它带到了要建桥的地方。贝内泽被委托修建这座桥,天主教会后来根据这一奇迹将他封为圣徒。他的桥也被称为圣贝内泽桥。 鉴于圣贝内泽传说的影响力,直到最近人们才认为这座桥建于 1177 年至 1185 年之间。然而,2015 年《考古学杂志》上发表的多学科研究表明,这座桥的木质地基可能更古老,而砖石结构则更新得多,可追溯到 1250 年左右。 无可争辩的是,中世纪迅速扩张的基础设施需要建造新桥。通常这项工作由僧侣监督,他们奉命“修建桥梁和街道,从而为通往天堂的道路做好准备”。他们的慈善职责包括保护成千上万的旅行者,包括商人和朝圣者。这些兄弟会建造的医院和庇护所数量激增,尤其是在河流交叉口。他们的建设以及桥梁的建设都由信徒的捐款资助,信徒们被许诺在来世会得到精神奖励。 阿维尼翁桥横跨罗纳河,巴塞拉斯岛将罗纳河一分为二;为了减少洪水的影响,桥的西支现已被摧毁,弯曲成 30 度角。它由 22 个椭圆形拱门组成,每个拱门跨度超过 100 英尺(30 米),桥墩厚 25 英尺(7.6 米)。为了保护城镇免受入侵者的侵扰,桥的路面非常狭窄——阿维尼翁一侧只有 6.6 英尺(2.0 米)宽——很容易防守。 1226 年,路易八世占领了这座城市,下令摧毁这座桥。阿维尼翁人后来修复了残存的部分,但这次修复得不那么巧妙。这座桥变得更加脆弱,除了今天仍然屹立的四个拱门外,其余部分在十七世纪被一系列猛烈的洪水摧毁。
维基奥桥 (Ponte Vecchio)
老桥不仅仅是一座桥。它是一条街道、一个市场、一个公共广场,也是佛罗伦萨永恒的标志。佛罗伦萨的桥梁和横跨其上的湍急河流长期以来一直是这座城市的标志。 这是第一座横跨阿诺河的大型桥梁,建于 1177 年洪水之后。这座桥上设有商店和住宅,是一座有人居住的桥,在中世纪欧洲很常见。屠夫、制革工人和农民在桥边的商店里兜售货物,租金用于资助新的公共工程。为了应对城市的扩张,又修建了三座桥,即圣特里尼塔桥、新桥(现为卡拉亚桥)和鲁巴康特桥(现为格拉齐桥);到 1218 年,最古老的桥开始被称为 Vecchio(旧桥),以区别于较新的桥。 老桥连接着佛罗伦萨城墙的两半,同时也是这座城市的社交和商业中心。它经受住了火和水的定期袭击,直到 1333 年被一场灾难性的洪水摧毁,摧毁了这座城市的居民。尽管存在争议,但目前的设计普遍认为是塔德奥·加迪 (taddeo Gaddi,约 1300-1366 年) 的作品,他更为人熟知的身份是画家和乔托·德·邦多纳 (Giotto di Bondone) 的弟子。
加迪迪完全改变了传统,他没有采用罗马人喜欢的半圆拱,而是采用了当时欧洲尚不熟悉的浅弧段拱,这种拱在中国已经使用了几个世纪。弧段拱比半圆拱需要的桥墩更少,因此便于航行;其道路坡度较低,方便畜力车通过。 巨大的桥墩上饰有尖角,以减少对水流的阻力。加迪迪在河中央留了一个广场——15 世纪的建筑理论家莱昂·巴蒂斯塔·阿尔伯蒂称其为城市的主要装饰——市民可以在此聚集、辩论和欣赏河景。 1564 年,科西莫一世·德·美第奇公爵决定进行改造。他的计划由伟大的建筑师乔治·瓦萨里实施,其中包括修建一条有顶通道,从乌菲兹美术馆延伸到老桥,最终到达皮蒂宫。这条路完全高于街道,象征性地供公爵和他的宫廷使用。不出所料,很快就颁布了一项法令,要求驱逐桥上那些臭气熏天的住户;从此,这座桥就成了这座城市的金匠和货币兑换商的必经之地。从那时起,奢侈品就一直在那里出售。 1966 年,阿诺河再次泛滥,几乎摧毁了整座城市。经历过这场灾难性洪水的佛罗伦萨人说,这次洪水几乎比 1944 年 8 月 3 日的事件还要严重。那天晚上,德国轰炸机把佛罗伦萨的所有桥梁都炸成了废墟,只有老桥例外,因为希特勒直接下令,老桥得以幸免。 战后,人们提出了重建老桥周围地区的富有想象力的计划,但最终还是决定保持原样。老桥是风景如画的银行、餐馆和酒店林立的地方,这些银行、餐馆和酒店迅速涌现出来,取代了被毁的那些。 莫斯塔尔老桥 (Stari Most)
第二次世界大战期间欧洲艺术和建筑宝藏遭受灾难性损失后,1954 年在海牙签署了《武装冲突中保护文化财产公约》。这是第一个承认文化遗产为基本人权的条约该条约值得尊重和保护,并已多次获得批准,最近一次是在 2016 年。遗憾的是,该条约并没有拯救莫斯塔尔老桥,这座拥有 400 年历史的桥梁赋予了莫斯塔尔市生命、名字和历史名望,但它确实帮助它复活了。 莫斯塔尔 (Mostar) 是波斯尼亚和黑塞哥维那的一座历史名城,横跨内雷特瓦河 (Neretva River) 两岸。它以其中心的桥梁命名,当地人称之为 Stari(Stari Most 或“老桥”的缩写)。这座驼峰拱桥是奥斯曼帝国工程的杰作,由建筑大师米马尔·海鲁丁 (Mimar Hayruddin) 在十六世纪为苏丹苏莱曼设计,被称为“宏伟的桥”。桥上几个世纪的商业活动已经将其石灰岩路面磨得光滑。
穆斯林教徒、基督教徒和犹太人都聚集在这座桥周边。尽管该地区在历史上一直存在冲突,但莫斯塔尔的清真寺、犹太教堂和教堂都位于附近,几个世纪以来一直是该地区各个社区相互交织的生活的明显标志。 1993 年塞尔维亚人和穆斯林之间的残酷战争将莫斯塔尔市撕成两半:老桥被毁。以“种族清洗”的名义,巴尔干地区数百座不可替代的建筑瑰宝被纵火、炸毁和推土机推平——这似乎是为了通过摧毁人们聚集生活的地方来根除一种文化。老桥因其象征意义而被故意攻击。经过近 24 小时的炮火攻击,它于 1993 年 11 月 9 日倒塌并沉入河中。尽管搭建了一座临时金属桥,但老桥的缺失成为恐怖战争的缩影。 重建的呼声始于 1994 年初。由世界银行、联合国教科文组织、阿迦汗文化信托基金和世界纪念碑基金会牵头,并由意大利、荷兰和克罗地亚等多个国家资助的国际伙伴关系,领导了重建努力。工程师鲁斯米尔·西西奇 (Rusmir Cisic) 和建筑师蒂霍米尔·罗齐克 (Tihomir Rozic) 都是莫斯塔尔人,他们领导着一支由国际和当地奥斯曼建筑和桥梁修复专家组成的团队。 对遗址地质、过去的调查和照片以及数百年历史的石拱建筑方法进行的细致的初步调查本身就是对奥斯曼建筑知识的显着贡献。重建工作于 2001 年开始。Tenelia 是一种细粒石灰石,是从与原石相同的采石场中开采出来的。只使用了少数原始石头,因为大多数都损坏得太严重了。 2004 年 7 月 23 日,人们举行了盛大的庆祝活动,庆祝修复后的桥梁开通。 这座新桥看似简单、朴素,与旧桥一样,其美丽源于它在城市与下方河流之间的和谐联系。但它的恢复意义更加深远。保护建筑及其所体现的文化记忆(莫斯塔尔得以再一次以一座桥梁为象征)是一项共同的任务,也是一项让我们所有人振奋的任务。 跳水者再次以“天使跳”的方式惊艳着游客们,他们从 66 英尺(20 米)高的桥上跳入水中。
里亚托桥 (Rialto Bridge)
威尼斯,这座最不可思议、最奇妙的城市,由各种大小和类型的桥梁拼凑而成,每平方英里的桥梁数量比任何地方都多。在这里,人们可以找到各种名称的桥梁,例如拳头桥、稻草桥、诚实女人桥、礼貌桥、谦卑桥、天堂桥、叹息桥,以及小桥、长桥和这座城市最著名的桥里亚托桥。 里亚托桥位于大运河最窄处,是这座城市的商业中心,居民和游客在此交流。那里的桥梁——威尼斯人一直称之为里亚托桥,和这个区的名字区别开来,它是几个世纪以来横跨运河的众多桥梁之一。这里最早的桥是一座建于 1173 年的浮桥。第二座是木桥,在 1310 年的提埃波罗起义中被摧毁。1444 年,为了参加费拉拉侯爵的婚礼,第二座浮桥因为人群拥挤不堪,很快就被摧毁了。取而代之的是又一座宏伟的木桥,桥上有商店和中央吊桥,这座木桥一直矗立到 16 世纪中叶,然后人们决定用石头重建它。 桥梁设计竞赛吸引了众多文艺复兴时期艺术家的参与,包括米开朗基罗(Michelangelo)、雅各布·桑索维诺 (Jacopo Sansovino)和安德烈亚·帕拉迪奥 (Andrea Palladio)。帕拉迪奥的五拱廊桥设计方案发表在他的《建筑四书》(Quattro Libri dell’Architettura,1570 年)中,并激发了众多模仿者(见此处,链接指向另一座桥梁)。最后,委托给了名副其实、名不见经传的建筑师安东尼奥·达·蓬特 (Antonio da Ponte),他与侄子安东尼奥·康蒂诺在 1588 年至 1591 年间建造了这座单拱大理石桥。两排商店和一条中心道路隐藏在拱廊内。 这座桥经受住了洪水、地震和嘲笑;直到今天,古典主义者仍嘲笑它笨重、笨拙,是一头无用的大象。然而,许多画家都对它进行了深情的描绘,包括加纳莱托 (Canaletto, 1697-1768)。里亚托桥是威尼斯深受人们喜爱的象征,它是一个经久不衰的标志,它的实际外观几乎不会影响人们对它的热爱。
这座桥描绘了天使报喜:拱门左侧是天使加百列;另一侧是圣母玛利亚收到耶稣基督即将诞生的消息。约翰·拉斯金 ( John Ruskin) 在《威尼斯之石》(1853 年)中指出,圣母玛利亚 ( Mary) 的形象是这座桥最美丽的细节,因为她躺在平坦的平面上,牢牢地固定在地面上。拱顶石没有显示在画面中,上面画着一只代表圣灵的鸽子。 园林桥在日常通勤中,大多数行车桥梁往往不引人注意,甚至被视而不见,但花园和公园中的人行桥不仅引人注目,而且总会受到推崇。花园中有一种宁静。在花园中,我们可以沉思桥梁的科学与艺术,以及它在定义人类与自然之间边界中的作用。桥梁既触及双方,但不属于任何一方。桥梁表达了生活中的许多二元性:秩序与自发性、深度与表面、永久与变化、静止与运动。巧合的是,日语中“桥”(はし,hashi)和“边l界”(はし,hashi)是同一个词。 作为自然世界与人造世界之间的过渡点,花园桥充满了象征意义,其含义随着时间和文化的不同而变化。例如,日本花园的灵感来自人类与自然的共生关系。欧洲花园反映了人类对自然的掌控,这种理念在西方正逐渐消失。 最早的日本传统庭园出现在平安时代(784-1185),并受到了早期中国庭园的影响,这些庭园的精致设计受到了道教和佛教价值观中和谐、秩序和平衡的影响。通过框定视野和控制庭园的体验,桥梁成为其高度规范化的空间和象征性构图中的重要元素。
17 世纪法国的几何形花园以安德烈·勒诺特尔(André Le Nôtre)为路易十四 (Louis XIV) 设计的凡尔赛花园为代表,在英国人手中成为对大自然惊心动魄的狂野的赞歌。18世纪,帕拉第奥式桥梁 (Palladian bridges) 和其他古典建筑奇观作为引人注目的装饰融入英国大型私人庄园的视野中(见此处) [PALLADIAN BRIDGE](file:///OEBPS/toc.xhtml#toc-chapter022)。 弗雷德里克·劳·奥姆斯特德(Frederick Law Olmsted,1822-1903)和卡尔弗特·沃克斯(Calvert Vaux, 1824-1895)在1858年受委托设计纽约中央公园时,延续了这种浪漫的田园传统。然而,在公园桥梁的问题上,他们打破了英国的传统。他们坚信,大自然不需要人工制品,是对抗公园都市环境的唯一解药,因此他们通过巧妙的地形设计将桥梁隐藏起来——公园内大约有 40 座桥梁,每座都不相同,直到散步者走到它们面前才会看到。大部分桥梁设计由沃克斯负责,雅各布·雷·莫尔德 (Jacob Wrey Mould) 协助设计了铸铁桥。
桥梁也对艺术家的想象力产生了强烈的吸引力。日本艺术家,尤其是葛饰北斋(1760-1849)和安藤广重(1797-1858),将桥梁融入他们的木版画风景中。这些版画在十九世纪出口到国外,对印象派产生了显著影响。最令人难忘的桥梁画作是由克劳德·莫奈(Claude Monet,1840-1926)创作的,他在1890年底通过出售作品赚取了足够的钱在吉维尼 (Giverny) 购买了房产。他对花园的改造包括筑坝形成一个池塘,并在池塘上建了一座“日式风格”的桥,这座桥在他浓郁而富有氛围感的《日本桥》系列画作中被永恒地记录下来。
最近,桥梁被重新用于新的用途,或许没有比曼哈顿的高线公园更成功的例子了。高线公园是一个长达1.5英里(2.3公里)的公园,建在纽约中央铁路废弃的支线上。建筑师詹姆斯·科纳尔菲尔德公司 (James Corner Field Operations) 和迪勒·斯科菲迪奥+伦弗洛 (Diller Scofidio + Renfro) 利用了原有的轨道和钢梁,将这条道路改造成一个多功能的城市绿洲。景观设计方案源自几十年来覆盖铁轨的自生景观,启发了景观设计师皮特·乌道夫“保持野性”。如今,这个充满花园、艺术和人群的公园在2009年至2014年分三期开放,绵延从甘斯沃特街 (Gansevoort Street) 到西34街。
新桥 (Pont Neuf)
在埃菲尔铁塔 (Eiffel Tower) 出现之前,就有了新桥。新桥自诞生之日起就是巴黎的象征,是该市 37 座桥梁中最著名的一座,尽管它的名字是“新桥”,但它也是最古老的一座。自 1606 年竣工以来,这座桥对于巴黎来说就像心脏对于人体一样,正如 1780 年代的一位作家所说,,它是“一切运动的中心”。这座桥于 1578 年在亨利三世(1574-1589 年在位)的统治下开始修建,并由广受欢迎的亨利四世(1589-1610 年在位)完成,他已经成为面向三角形太子妃广场 (Dauphine) (该市最早的皇家广场之一) 的青铜马术雕像,仍俯瞰着这座桥。 在亨利四世统治期间,巴黎从五十年的混乱和破坏中崛起,成为欧洲政治和社会的支点。新桥仅是亨利四世激情策划的众多要素之一,但它是一个至关重要的要素,催生了深远的变革。在他的统治期间,直到1610年被暗杀,他将一座遭受严重破坏的中世纪巴黎改造成了一个城市设计的典范。 作为跨越塞纳河的第一座单跨桥梁,新桥通过其原始核心——西堤岛,将巴黎的两个半部连接在一起。这座石桥在岛屿中间得到支撑,从左岸延伸出 5 个拱门,在右岸延伸出 7 个拱门。由巴蒂斯特·安德鲁埃·迪塞索(Baptiste Androuet du Cerceau,约1545-1590年)和皮埃尔·德·艾尔(Pierre des Isles)设计,后者可能借鉴了吉约姆·马尚 (Guillaume Marchand) 的早期设计,这座桥是一组半圆形拱门的非对称组合,没有两个拱完全相同。它的跨度从31到61英尺(9到19米)不等,宽度不同,并且上游和下游的同一拱门的两侧也不同。后来,在19世纪,它的地基被完全重建,以及其长臂的拱门被改成椭圆形。 在每个桥墩处,护栏向外弯曲,形成半月形海湾,直到1756年被驱逐之前,这些海湾里摆满了琳琅满目的摊贩。约翰·拉塞尔 (John Russell) 在他的书《巴黎》中对它们进行了风趣的清单描述,将新桥描述为一个地方,“你可以拔牙,浏览‘招聘广告’,观看走钢丝的杂技演员,购买兰克雷或弗拉戈纳尔的作品,参军,购买马里维奥的新书或《玛娜·莱斯科》的首版,安排乘坐热气球,观看斗牛比赛,学习击剑,并参加外科手术演示。”永恒的新桥仍然是巴黎生活的重要中心。
哈鸠桥 (Khaju Bridge)
帕拉迪奥桥 (Palladian Bridge)
铁桥 (Iron Bridge)
科尔布鲁克代尔的铁桥是一座具有开创性的桥梁。其拱的设计并不是革命性的,也不是第一座使用铁建造的桥梁。然而,作为第一座主建筑完全由铁建造的桥梁,它作为工业革命最早的先兆而流传下来,工业革命起源于 18 世纪末的英国。这个新时代的两项创新——蒸汽机和铁——数量充足、价格低廉、比木头坚固得多、比石头更灵活——引发了相互关联的经济、技术和社会发展,这将不可逆转地改变世界。 塞文河蜿蜒流过什罗普郡风景如画的科尔布鲁克代尔小镇,这里于 1709 年首次用焦炭冶炼铁。为了取代那里的渡轮,托马斯·法诺尔斯·普里查德(Thomas Farnolls Pritchard,1723-1777 年)制定了建造一座铸铁拱桥的计划,该桥由由五个近半圆形的肋骨支撑一条 24 英尺(7.3 米)宽的铸铁之路。第三代铁工大师亚伯拉罕·达比三世(Abraham Darby III,1750-1791 年)向普里查德建议,铁将是比石头或木头更坚固、重量更轻的替代品。历史学家们对于谁真正制定了这座桥的最终计划存在一些争议,因为普里查德在大桥投入使用后不久就去世了。无论如何,达比控制了施工过程。
桥外侧肋部刻着铭文:“这座桥是在科尔布鲁克戴尔铸造并于公元1779年建成的。” 将近400吨(363公吨)的铸铁,总计约800个独立铸件,顺流而下在 3 个月内组装完成。这座桥于1779年建成,跨度为100英尺(30米),总长度为196英尺(60米)。 建造方法并没有特别创新;经过一些改动后,所用技术与建造木桥或石桥的技术相同。金属连接时没有使用螺栓 (bolts),而是像在木桥中一样,用螺钉 (screws) 将桥的各部分固定在一起。
彼时,铁的潜力尚未被了解。但当铁桥成为唯一在 1795 年塞文河洪水中幸存下来的桥梁时,那个时代无与伦比的工程师托马斯·特尔福德 (Thomas Telford) 注意到了(见此处) [MENAI SUSPENSION BRIDGE](file:///OEBPS/toc.xhtml#toc-chapter026)。他认识到铁的卓越强度,从那时起,他在结构中只使用这种材料。 1934 年,铁桥被宣布为“古代纪念碑”,并禁止车辆通行。虽然被忽视多年,这座桥现在已成为由 10 个工业博物馆组成的建筑群的核心,这些博物馆旨在纪念科尔布鲁克代尔作为工业革命的摇篮。 1986 年,整个铁桥峡谷区 (Ironbridge Gorge district) 被列入联合国教科文组织世界遗产名录。这里发生的事情改变了文明。
梅奈吊桥 (Menia Suspension Bridge)
1801年,爱尔兰与英国在政治上联结后,伦敦和都柏林之间的可靠邮件连接变得迫在眉睫。横跨爱尔兰海的路线受到梅奈海峡恶劣多变的水域和威尔士卡那封居民的顽强阻挠,他们几十年来强烈反对建桥,因为他们的生计依赖于航运。耗资巨大的国际冲突,如美国独立战争和拿破仑战争,也推迟了桥梁的实现。多年来,各种方案被设计出来,包括铸铁拱桥设计,但都未能实现。 托马斯·特尔福德 (Thomas Telford,1757-1834) 是一位自学成才的苏格兰工程师,在道路、运河、港口和桥梁的建造上无与伦比。他是最早理解土木工程作为独立于建筑艺术的人之一,他将其目标明确为材料的高效利用、经济性和美观——这些标准至今仍然适用。他的履历中包括许多 18 世纪的工程奇迹,大多数至今仍屹立不倒,包括威尔士的庞特凯西尔特水渠(Pontcysyllte in Wales, 1805年)、苏格兰的克雷格拉奇桥 (Craigellachie Bridge, 1814年) 和威尔士的康威悬索桥 (Conwy Suspension Bridge, 1826年)。
最后,托马斯·特尔福德 (Thomas Telford) 于 1818 年开始建造被大多数人认为是他的杰作的梅奈吊桥 (Menai Suspension Bridge)。特尔福德当时正处于建筑事业的顶峰,在塞缪尔·布朗上尉 (Captain Samuel Brown) 的协助下,塞缪尔·布朗船长对船舶索具的兴趣最终导致他于 1820 年设计了一座早期的悬索桥,即特威德河上的联合桥。特尔福德和布朗一起执行了数百起桥梁工程。负载测试以满足自己对熟铁强度的要求。毫无疑问,两人都知道美国人詹姆斯·芬利 (James Finley) 的作品,他在《The Port Folio》(1810 年)中发表了他的“专利链桥”,并最终建造了大约 40 座吊桥,尽管这些吊桥又小又简陋。
梅奈河的建设始于 1819 年。砖石塔于 1824 年竣工,当第一根链条浮现并与悬挂在卡那封码头的链条相连时,现场一片“令人窒息的寂静”。最终,16 条锻铁链被固定在嵌入桥台的铸铁框架上。链条悬挂在两个桥墩上,构成了引人注目的曲线,以支撑主桥前所未有的 579 英尺(176 米)跨度。444 根悬挂在链条上的垂直吊杆支撑着桥面道路。
特尔福德的开创性设计将为所有悬索桥效仿。考虑到这座桥是在蒸汽机完全发展之前二十年建造的,他的成就就更值得注意了。特尔福德利用人力、马力和潮汐本身,一块一块石头、一个环节接一个环节地完成了这座桥。 梅奈吊桥 (Menia Suspension Bridge)
1801年,爱尔兰与英国在政治上联结后,伦敦和都柏林之间的可靠邮件连接变得迫在眉睫。横跨爱尔兰海的路线受到梅奈海峡恶劣多变的水域和威尔士卡那封居民的顽强阻挠,他们几十年来强烈反对建桥,因为他们的生计依赖于航运。耗资巨大的国际冲突,如美国独立战争和拿破仑战争,也推迟了桥梁的实现。多年来,各种方案被设计出来,包括铸铁拱桥设计,但都未能实现。 托马斯·特尔福德 (Thomas Telford,1757-1834) 是一位自学成才的苏格兰工程师,在道路、运河、港口和桥梁的建造上无与伦比。他是最早理解土木工程作为独立于建筑艺术的人之一,他将其目标明确为材料的高效利用、经济性和美观——这些标准至今仍然适用。他的履历中包括许多 18 世纪的工程奇迹,大多数至今仍屹立不倒,包括威尔士的庞特凯西尔特水渠(Pontcysyllte in Wales, 1805年)、苏格兰的克雷格拉奇桥 (Craigellachie Bridge, 1814年) 和威尔士的康威悬索桥 (Conwy Suspension Bridge, 1826年)。
最后,托马斯·特尔福德 (Thomas Telford) 于 1818 年开始建造被大多数人认为是他的杰作的梅奈吊桥 (Menai Suspension Bridge)。特尔福德当时正处于建筑事业的顶峰,在塞缪尔·布朗上尉 (Captain Samuel Brown) 的协助下,塞缪尔·布朗船长对船舶索具的兴趣最终导致他于 1820 年设计了一座早期的悬索桥,即特威德河上的联合桥。特尔福德和布朗一起执行了数百起桥梁工程。负载测试以满足自己对熟铁强度的要求。毫无疑问,两人都知道美国人詹姆斯·芬利 (James Finley) 的作品,他在《The Port Folio》(1810 年)中发表了他的“专利链桥”,并最终建造了大约 40 座吊桥,尽管这些吊桥又小又简陋。
梅奈河的建设始于 1819 年。砖石塔于 1824 年竣工,当第一根链条浮现并与悬挂在卡那封码头的链条相连时,现场一片“令人窒息的寂静”。最终,16 条锻铁链被固定在嵌入桥台的铸铁框架上。链条悬挂在两个桥墩上,构成了引人注目的曲线,以支撑主桥前所未有的 579 英尺(176 米)跨度。444 根悬挂在链条上的垂直吊杆支撑着桥面道路。
特尔福德的开创性设计将为所有悬索桥效仿。考虑到这座桥是在蒸汽机完全发展之前二十年建造的,他的成就就更值得注意了。特尔福德利用人力、马力和潮汐本身,一块一块石头、一个环节接一个环节地完成了这座桥。 斯塔鲁卡高架桥 (Strarrucca Viaduct)
在 18 世纪的美国,这个渴望拓展边界的新国家,一种最宝贵的商品就是时间。石桥虽然极为坚固和持久,但需要大量时间来开采、成型和逐个安装每一块石材。大卫·普洛温 (David Plowden) 在他的经典调查作品《桥梁:北美的跨度》中指出,美国的铁路线很少有能够证明石桥的高昂成本是合理的,这一观察得到了印证,因为在 1850 年之前,只有 4 座重要的砖石桥被建造。这 4 座高架桥——卡罗顿 (Carrollton, 1829)、托马斯 (Thomas, 1835)、坎顿 (Canton, 1835) 和斯塔鲁卡 (Starrucca, 1848) ——是北美砖石建筑的最佳范例。最大的斯塔鲁卡高架桥以其简单、纤细的比例构成而成为一座庄严的结构。 它的建造者纽约和伊利铁路公司是当时最大的经济企业之一。该公司成立于 1832 年,旨在修建一条到 1851 年绵延 484 英里(779 公里)的铁路线,从哈德逊河上的皮尔蒙特到伊利湖上的敦刻尔克——这条路线是由政治因素而非经济因素决定的。纽约州批准了该公司的特许状,条件是这条线路远离从布法罗到奥尔巴尼的伊利运河;运河利益足以迫使铁路沿着纽约南部边境的复杂地形修建路线。虽然在最终选定路线之前进行了一些勘测但又放弃了,但选定的路线也有自己的障碍。最大的障碍是宾夕法尼亚州莱恩斯伯勒的 Starrucca 溪的深谷,1844 年,工程师们决定如何处理它,导致工作陷入停顿。
特拉华渡槽 (Delaware Aqueduct)![]()
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特拉华渡槽是约翰·罗布林在 1848 年至 1850 年间在美国建造的四座悬索渡槽中唯一幸存的。虽然它不是世界上第一座悬索桥——大西洋两岸都建有詹姆斯·芬利在宾夕法尼亚州建造的雅各布溪大桥(1801 年)、托马斯·特尔福德在威尔士建造的梅奈悬索桥(1826 年;见此处)、约瑟夫·查利在瑞士建造的大悬索桥(1834 年)、查尔斯·埃利特二世在宾夕法尼亚州建造的费尔芒特大桥(1842 年)和西弗吉尼亚州的惠灵大桥(1849 年)——但它是现存最古老的钢丝绳悬索桥,保留了大部分原始结构。它也是确立约翰·罗布林在历史上地位的桥梁类型的最早的现存典范。 宾夕法尼亚州东北部的煤炭通过拉克瓦克森河、特拉华河和哈德逊河上的水道运输,最终到达目的地——纽约市的利润丰厚的市场。到十九世纪中叶,由于铁路系统的蓬勃发展,这种运输方式变得太慢、太不可靠。1847 年,特拉华和哈德逊运河公司的总工程师 R. F. 洛德接受了罗布林提出的非传统但经济的方案,即在拉克瓦克森河和特拉华河上修建两条悬空渡槽。
特拉华渡槽由一条水道或水槽组成,两侧是纤道。水的重量由两条连续的主缆索承载,每条缆索直径为 8.5 英寸(21.6 厘米),由 2,150 根电线组成。缆索悬挂在安装在矮矮的砖石塔上的铸铁鞍座上,有四个跨度,长度从 131 到 142 英尺(40 到 43 米)不等。半英里外的拉克瓦克森渡槽已不复存在,其建造方式几乎相同。从结构和操作上看,这些渡槽都取得了巨大的成功,将运河通行时间缩短了整整一天,每年节省了数千美元。
灾难 (Catastrophe)
2007 年 10 月,数十名双子城居民聚集在一起讨论在明尼阿波利斯和圣保罗之间修建一座新桥。他们的反馈意见将帮助设计人员设计一座新桥来取代当年早些时候倒塌的那座桥;8 月 1 日,八车道 I-35W 大桥中央 1,000 英尺(305 米)跨度的桥发生灾难性倒塌,从 108 英尺高处坠入密西西比河。十三人死亡,数十人受伤。居民们心情低落但乐观,准备支持重建。然而,坐在一张桌子上的人却面色灰白,沉默不语。他们是明尼苏达州交通部的工程师,后来被免除责任,他们被委托负责倒塌大桥的维护。除了直接的悲剧性成本外,桥梁倒塌还会造成其他不太明显的损失。 不过,也有一线希望:I-35W 倒塌引发了一场关于美国基础设施腐朽的迟来的讨论。艾森豪威尔时代是公路和桥梁的鼎盛时期,1956 年《联邦公路援助法》颁布后,公路和桥梁的数量成倍增加,许多桥梁的结构寿命已到尽头;通常,一跨桥梁的预期寿命为 50 年。2013 年,美国土木工程师学会报告称,美国 607,380 座桥梁中,有九分之一存在结构缺陷,平均寿命为 42 年。
这并不是第一次调查。1889 年,工程师西奥多·库珀 (Theodore Cooper,1839-1919) 记录了火车施加的载荷。他呼吁仔细计算应力、进行材料测试和检查,但他补充说,桥梁的稳定性更多地取决于工程师的直觉,而不是“仅仅依靠应力理论”。十八年后,当他参与了一场臭名昭著的桥梁倒塌事件时,他的话又回来困扰他。 到十九世纪末,随着铁路的扩张,桥梁倒塌变得越来越频繁和令人恐慌。资深学者仍在争论有多少座桥梁倒塌——有人说四分之一;另一些人说四千分之一。许多倒塌都是由结构缺陷以外的原因造成的,包括火车脱轨、火灾和洪水。 伊蒂尔镇的口号是“按英里建造,按码切割”,描述了许多公司竞相建造更多更长的铁路桥的态度和方法。虽然这促进了经济实用的金属桁架桥的发展,但也充斥着腐败——在材料和桥梁技术设计审查上偷工减料的情况并不少见。然而,由备受尊敬的工程师设计的桥梁也倒塌了,这表明人为失误在桥梁倒塌中发挥了普遍作用。 罗伯特·斯蒂芬森 (Robert Stephenson) 于 1846 年建造的横跨英国迪河的迪河大桥是当时最长的金属桁架桥,是第一座金属桥倒塌的案例,如果当时已知的信息能够提供给工程师,这种倒塌或许可以避免。早期桁架桥的成功导致其跨度长度逐渐增加,而没有考虑额外长度带来的额外结构需求。桥梁大梁在这些未考虑的压力下弯曲并于 1847 年 5 月 24 日倒塌,造成五人死亡。
1879 年 12 月 28 日,托马斯·布奇 (Thomas Bouch) 设计的横跨苏格兰泰河的泰桥在一场大风中倒塌,造成 75 人丧生。这座铁路桥于 1878 年完工,被誉为“工程上的胜利”,布奇也因此获得爵士称号。后来人们发现,布奇过于自满,他依赖的是过时的数据,而忽略了猛烈阵风的动态力量。 1907 年,加拿大圣劳伦斯河上的魁北克大桥倒塌,技术错误、公司吝啬、沟通不畅和职业傲慢等因素共同导致了 75 名工人死亡。魁北克大桥公司聘请西奥多·库珀 (Theodore Cooper) 为凤凰大桥公司的悬臂设计提供咨询,库珀认为这是提交的所有设计中“最好、最便宜”的;魁北克通常希望尽可能少花钱。库珀将大桥主跨长度从 1,600 英尺(488 米)增加到 1,800 英尺(549 米),但并未重新计算应力。据 1907 年 11 月 28 日的《工程新闻》报道,当被问及他的工作是否合理时,库珀回答说:“没有人有资格批评我们。” 1907 年 8 月,大桥南臂悬挑约 600 英尺(183 米),发现大桥底部和顶部的桁架构件或弦杆弯曲后,人们进行了三周的争论,争论的焦点是它们何时弯曲,而不是弯曲的原因。库珀在大桥上部结构施工期间从未到现场,他于 8 月 27 日发了一封电报,要求停止施工,直到弦杆弯曲问题得到解决。电报被忽略,要么未送达,要么未读,施工一直持续到 8 月 29 日大桥倒塌。讽刺而可怕的是,它的替代桥也在 1916 年倒塌,造成 13 人死亡。 魁北克大桥灾难将影响长距离悬索桥的发展。然而,塔科马海峡上的悬索桥在 1940 年倒塌,因为设计师没有考虑空气动力(见此处)。1970 年,两座新型钢箱梁桥倒塌,一座在威尔士,另一座在澳大利亚,原因是设计和施工问题。 1977 年,保罗·西布利和阿拉斯泰尔·沃克注意到了三十年的桥梁倒塌周期及其共同特征。所涉及的每座桥梁都是一种新型桥梁(桁架梁、桁架、悬臂、悬索和箱梁),是为了应对早期桥梁倒塌而开发的。工程师兼作家亨利·佩特罗斯基将西布利和沃克的研究结果延续了三十年,并推测下一次倒塌可能涉及斜拉桥设计,这是最新类型的桥梁。 虽然人为错误永远是一个变量,但其他领域的改进——更可靠的材料、更好的施工方法、更广泛的测试,以及认识到失败最能说明成功的设计,应该被广泛记录和分享——已经消除了一些不确定性。桥梁仍然很脆弱。气候变化造成的极端天气造成了灾难性的损失,全球动荡也是如此。还有很多工作要做。每四年,美国的土木工程师都会评估国家的基础设施并发布一份老式的成绩单。2017 年,美国的桥梁获得了 C+。 不列颠尼亚桥 (Britannia Bridge)
1838 年,托马斯·特尔福德在威尔士梅奈海峡上建造了革命性的悬索桥 12 年后,罗伯特·斯蒂芬森 (1803-1859) 设计了第二座梅奈海峡大桥。斯蒂芬森是“铁路之父”乔治·斯蒂芬森的儿子,他受命在特尔福德大桥以西一英里处建造一座专供铁路交通使用的桥梁。由于斯蒂芬森必须跨越海峡而不妨碍船只通行,因此拱桥(需要在狭窄的海峡中间设置临时支撑)不是一种选择。 斯蒂芬森与开创性的冶金学家、工程师和造船师威廉·费尔贝恩 (1789-1874) 一起,尝试使用合成材料铁。偶然的是,威尔士亲王号(一艘锻铁蒸汽船)在下水时意外悬空,但船体没有损坏。这次事故促使他们提出了用铆接锻铁管桥横跨海峡的新计划。 1847 年,不列颠尼亚号在航行途中,斯蒂芬森的迪桥(此处)倒塌,造成五人死亡,身为总工程师的斯蒂芬森承担了事故的责任,由此可见斯蒂芬森对这项未经试验的技术充满信心。尽管遭遇挫折,两人仍继续前进。他们的大胆尝试造就了里程碑式的结构,并推动了箱梁的发展,并引入了锻铁,这种材料将彻底改变十九世纪的建筑风格。
这座桥由两个独立的箱形隧道或管道组成,它们并排设置,总长度为 1,511 英尺(461 米),由三座巨大的石灰石塔支撑。中央塔高 221 英尺(67 米),锚定在布列塔尼亚岩上,这座小中游岛就是这座桥的名字的来源。最初,矩形管道由悬挂在塔上的链条支撑,但费尔贝恩意识到,如果用加强筋加固管道,它们可以在没有链条的情况下支撑自己的重量。为了保护铁管免受天气影响,一个木制屋顶覆盖了它们的长度。 斯蒂芬森于 1846 年 9 月 21 日奠基了第一块塔石。当第一根布列塔尼亚管道于 1849 年漂浮到位时,两位结构锻铁巨头,伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔(1806-1859 年)和约瑟夫·洛克(1805-1860 年)站在斯蒂芬森身边。 1850 年 3 月 18 日,第一列火车驶入这条开创性的地铁,第二条轨道也于同年 10 月开通。这三人都英年早逝,而且相隔不到一年,维多利亚工程史上一个重要的时代就此终结。
这座桥很稳定,承受着一个多世纪以来隆隆作响的重压。最终,两个男孩导致了它的毁灭。1970 年 5 月 23 日,在寻找蝙蝠栖息地时,男孩们爬上了桥的木质屋顶,离开时扔下了一颗火炬。屋顶和整座桥都着火了,管道损坏得无法修复。这座桥用拱门重建——具有讽刺意味的是,考虑到斯蒂芬森最初的参数——于 1972 年重新开放,八年后还增加了一条混凝土路面。
康沃尔-温莎廊桥 (Cornish-Windsor Covered Bridge)
1989 年 12 月 8 日,新罕布什尔州康沃尔的天气很冷,气温远低于冰点,寒风阵阵,让人感觉更加寒冷。尽管如此,仍有一千多人前来庆祝康沃尔-温莎廊桥的重新开放,这是北美最长的双车道廊桥,也是世界上第二长的廊桥。 这座桥横跨康涅狄格河,由詹姆斯·塔斯克和贝拉·弗莱彻于 1866 年建造,这两个当地人虽然没有受过教育,却成功地利用他们实际的、往往是直觉的专业知识建造了一个持久的桁架结构。之前有三座桥横跨此处,但都被洪水冲毁了。新罕布什尔州历史学会的记录显示,要过塔斯克和弗莱彻的桥,至少最初,行人要支付 2 美分的过桥费,马和骑手要支付 6 美分,而“由四头牲口拉的马车”则支付最高的 25 美分过桥费。不久,业主就提高了通行费;在最初五年里,这座桥带来了 7,171 美元的收入,毛利润为 5,879 美元。新罕布什尔州于 1935 年购买了这座桥,并继续将其作为收费桥运营,直到 1943 年取消了通行费。
该结构为 Town 格构桁架,以其发明者 Ithiel Town 的名字命名(见此处)。Town 的 1820 年框架设计由两层木板组成,倾斜形成格构,这是一种重叠的三角形结构,可以分散负载,并且对于长跨度至关重要,可以赋予高刚度或刚性。最重要的是,Town 桁架可以由非熟练工人以低成本建造。Town 桁架一直使用到二十世纪。 木桥曾经在新英格兰很常见,该地区拥有丰富的森林和锯木厂。木材曾经是并且现在仍然被认为是桥梁建设的特别好的材料,因为它在倒塌之前很久就显示出损坏迹象。在这种情况下,1908 年的一份报告表明,这座桥的下垂为 9 英寸(23 厘米),到 1986 年,当每天有 2,500 辆汽车通过时,下垂度增加到 17 英寸(43 厘米)。然而,这座桥仍在继续使用。
修复工作需要进行,但由于修复过程的争论而被推迟。使用木材将桥梁恢复到 19 世纪的标准,虽然符合历史原貌,但会改变其风景如画的外观。包括全国廊桥保护协会在内的许多人都反对交通部门使用现代材料修复桥梁的决定。虽然这是一种妥协,但它保留了桥梁的历史外观并满足了现代公路的载重等级,使其能够继续使用。修复工作于 1988 年开始,一年后桥梁重新开放。 康沃尔-温莎桥是美国为数不多的幸存的有顶木桥之一。第一座廊桥,即费城斯库尔基尔河上的永久桥,于 1805 年开通。这座 550 英尺(168 米)跨度的桥是由马萨诸塞州纽伯里波特的蒂莫西·帕尔默设计的。他最初的设计没有屋顶,但他被鼓励加上屋顶;有顶的桥可以持续使用三十到四十年,是没有屋顶的桥的三倍。永久桥通车后,屹立了四十五年,而廊桥成为了常态,而非例外。 惠普尔弓弦桁架桥 (Whipple Bowstring Truss Bridge)
到十九世纪中叶,随着铁路交通量的增加,人们发现支撑铁路线的铁木桁架桥不够坚固,无法承受火车头突然集中的重量或由此引起的振动。许多桥梁倒塌。 1847 年,纽约自学成才的工程师和企业家斯奎尔·惠普尔 (Squire Whipple,1804-1888) 出版了《桥梁建设论》,对铁桥的制造产生了深远的影响。他的论文现在被认为是美国首次尝试提供计算桁架桥应力的理论方法,而不是当时使用的经验法则。一种科学的桥梁建设方法已经出现。 斯奎尔·惠普尔(斯奎尔是他的名字,不是头衔)在纽约州尤蒂卡附近的伊利运河上建造了他的第一座铁弓弦桁架桥,并于 1841 年为其设计申请了专利。他的桥梁经济实惠、重量轻、易于运输和现场重新组装,因此很快就被抄袭,尽管为了避免向惠普尔支付专利费,他们略作了改动。西蒙·德·格拉夫抄袭了惠普尔的设计,于 1867 年在纽约州锡拉丘兹建造了这座铸铁和锻铁桥。1899 年,这座桥被移到了奥尔巴尼郊外的一个农场入口。这座桥是惠普尔创新桁架的稀有现存实例,于 1971 年被列入国家史迹名录。
三角桁架桥的强度使其衍生出许多采用不同铸铁和熟铁组合的变体,其中最著名的变体以其发明者命名,包括温德尔·博尔曼 (Wendel Bollman,1814-1884 年)、阿尔伯特·芬克 (Albert Fink,1827-1897 年) 和托马斯·普拉特 (Thomas Pratt,1812-1875 年)。许多这种精致的铁结构都获得了专利,并由匿名企业家工匠大力推销,他们为年轻的美国提供了向西扩张所需的桥梁。 到 19 世纪 70 年代中期,内战前后推销的无数桁架设计演变成后来被称为美国标准的桁架。美国标准是普拉特 1850 年桁架的后代,在大西洋两岸都有使用,其特点是使用预制铸铁部分,可以由半熟练工人在现场快速组装。 在 1840 年至 1880 年间建造的数百座金属桁架中,只有极少数幸存下来;那些没有在内战中被摧毁的,也沦为世界大战期间废金属浪潮的牺牲品或被拆除。据美国历史工程记录(一个致力于通过图纸和照片保护美国建筑环境的组织)前负责人 Eric DeLony 称,早期金属桁架桥存留下来如此之少的另一个原因是“公众、保护主义者或工程界并不认为它们像更具纪念意义的布鲁克林或金门悬索桥,或古雅怀旧的石拱门或木质有盖桥那样重要。”内战时期的先驱金属桥是美国最稀有的文物,正濒临灭绝。
欧洲宇航防务集团桥梁 (Eads Bridge)
蒸汽船在密西西比河上来回穿梭,给圣路易斯带来了巨大的繁荣。然而,到了 1860 年,这座城市的商业版图被芝加哥蚕食,芝加哥拥有 11 条铁路线,并“颠覆了河流的主权”。圣路易斯被这条让它名声大噪的河流所困,别无选择,只能在密西西比河上修建一座桥。 詹姆斯·布坎南·伊兹 (James Buchanan Eads,1820-1887) 最终以一项前所未有的桥梁提案获得了胜利:这座三拱桥将比美国当时建造的任何桥梁都高、更长。这座桥将由钢制成,这是一种从未按提议的规模使用过的新材料。最激进的是,伊兹从未建造过桥梁。 伊兹对变化无常的密西西比河的了解无人能及。他最初是在汽船上当职员时了解这条河的。蒸汽船和船上的货物经常沉没,要么是火灾,要么是锅炉爆炸,要么是河流碎屑。为了打捞这些沉没的宝藏,埃兹开始了打捞生意。埃兹带着一个临时搭建的潜水钟,继续从事这项危险的工作,在湍急的河底行走,有时甚至走上几英里。一路上,他积累了一笔财富,并作为河流的顶尖专家在全国享有盛誉。
这座桥的修建始于 1867 年。它以罗马拱门为基础,而不是更常见的桁架或悬挂系统,其设计和建造具有革命性。桥跨的建造方法是将每个拱门的两半向外延伸,并用拉线支撑,直到它们在中间相遇。1873 年 9 月 19 日,第一座桥跨合拢,这笔贷款高达 50 万美元。 9 月的酷热使金属拱门膨胀到无法连接。惊慌失措的 Eads 首席助手 Henry Flad 试图用 60 吨(54 公吨)的冰块来收缩金属,但无济于事。但有远见的 Eads 已经开发出一种提升拱门的方法,这样就可以通过插入螺旋装置来关闭拱门。9 月 17 日,拱门合拢。卡尔文·伍德沃德的经典著作《圣路易斯大桥史》(1881 年)记载了艾兹的整个英勇事迹。 在 1874 年 7 月 4 日的庆典上,威廉·特库姆塞·谢尔曼将军打下了最后一根道钉,完成了大桥的修建,连接了密苏里州和伊利诺伊州。这是第一座大型密西西比河大桥,受到许多人的称赞,包括沃尔特·惠特曼,他说这是“无与伦比的完美和美丽”。桥上的一块牌匾上写着:密西西比河由马凯特发现,1673 年;由艾兹船长横跨,1874 年。
不到一年后,这座桥就破产了——资本过剩,利用率低下。1878 年,当埃兹的远见卓识之作被公开拍卖时,他并不在场。1974 年,最后一列火车穿过了这座桥的下层。它成了鸽子的栖息地,大多数司机都没有意识到他们正在穿过的是美国原装的桥梁。1993 年,MetroLink 轻轨在下层开通,它的命运得以重振。这座标志性桥梁的大规模修复工程于 2016 年完成。
布鲁克林大桥 (Brooklyn Bridge)
1883 年 5 月 24 日午夜钟声敲响后,在切斯特·亚瑟总统、格罗弗·克利夫兰州长及其曼哈顿随行人员走过布鲁克林大桥迎接布鲁克林代表团之后;在幸运的一万三千名手握蒂芙尼镌刻的开幕式邀请函的人们回家之后;在数小时的官方演讲、祈祷、炮声、钟声和欢呼声之后;在十四吨耀眼的烟花在港口的彩旗飘扬的舰队上空绽放之后;在十四年的辛劳和阴谋之后,一轮慈祥的月亮升起之后——任何有一分钱的人都可以通过布鲁克林大桥。 约翰·A·罗布林(John A. Roebling,1806-1869)是一位技艺精湛的工程师(见此处),他在 1855 年构思了这座大桥,后来被证明是他的杰作。他的技术著作表明,早在 1869 年 6 月大桥获批之前,他就已经设计好了大桥的各个方面,从两座巨大的花岗岩塔到四条悬挂的钢缆。1869 年 6 月 28 日,当他正在确定布鲁克林塔的选址时,具有讽刺意味的是,罗布林的脚被渡轮压伤了。三周后,在他遗产大桥破土动工之前,罗布林因破伤风去世。
完成大桥的任务落到了罗布林的儿子身上,他是一位金发碧眼、善于观察、勤奋工作的工程师华盛顿。他当时 32 岁。他如何执行父亲的设计的史诗故事已被讲述过很多次,最令人印象深刻的是大卫·麦卡洛在他的权威著作《大桥:布鲁克林大桥建设史诗》中讲述的故事。大桥的建造是一项艰巨的任务,无论是从其规模和结构创新、人力投入还是建造过程中的政治阴谋来衡量。 华盛顿·罗布林面临的最大挑战是建造两座塔,钢缆将通过这两座塔旋转。为此,他使用了巨大的气动沉箱,在布鲁克林沉入基岩 45 英尺(14 米),在曼哈顿沉入硬沙 78 英尺(24 米),历时三年,非常艰难。罗布林在指挥沉箱内外工程时,于 1872 年患上了“沉箱病”,几乎无法看、走或写。九年来,他一直通过他聪明而坚韧的妻子艾米莉·沃伦·罗布林的声音和双手监督着工程的进展。艾米莉一丝不苟地抄录丈夫的指示,将其送到工地,必要时进行解释,并在他不在时指责、威胁和羞辱不断增加时站在他身边。然而,华盛顿做了他决心要做的事。艾米莉很荣幸能第一次骑着车过桥,她怀里抱着一只象征胜利的公鸡。
这座桥厚重的哥特式门廊和飘逸的电缆网激发了一代又一代的诗人和艺术家的灵感。它的形象出现在棒球节目、墙纸、瓷器、邮票、股票证书和不少人的二头肌上。对于新移民来说,这座由移民设计和建造的大桥是他们对美国承诺的最初预感。自开通以来,布鲁克林大桥就牵动着人们的心,因为人们的心有多大,原因就有多大。
加拉比特高架桥 (Garabit Viaduct)
1古斯塔夫·埃菲尔最著名的作品——自由女神像的骨架、尼斯天文台的圆顶,以及他最终的作品——以他的名字命名的塔楼——都是如此的标志性建筑,以至于掩盖了他作为桥梁建造者的巨大成就。埃菲尔一生建造和完善了数百座桥梁——活动桥、军用桥、铁路桥和人行桥,这是他最后一座也是最重要的桥梁——加拉比特高架桥的前奏。 “因此,这对我来说是双重成功,首先是我的骄傲,其次是这项工作的重要性,正是这种工作让我跻身于不容小觑的公司之列,”1867 年,在赢得第一份在 Neuvial 和 Rouzat 建造两座高架桥的大合同后,自豪的埃菲尔给他的母亲写道。他继续修建了许多铁路高架桥,以满足法国南部铁矿丰富但地形恶劣的中央高原地区迅速发展的采矿业的需要。
埃菲尔在穿越特鲁耶尔河上的深谷时面临的挑战是,尽管桥身很高,但要建造一座能够抵御中央高原陡峭峡谷中强风的结构。埃菲尔在法国各地设立了气象站来收集空气动力学数据,因此对风力有着丰富的经验知识。 在加拉比特桥,埃菲尔提出了一种抛物线拱形高架桥,类似于他于 1877 年在葡萄牙波尔图的杜罗河上建造的玛丽亚·皮亚桥 (Ponte Maria Pia)。最近廉价钢材的出现(到 19 世纪 70 年代,钢材价格已下跌 75%)使得两座高架桥的长跨度成为可能。与杜罗河一样,加拉比特桥横跨峡谷,有五个跨度。山谷两侧的两个短跨度由金属桥墩支撑,桥墩位于形似截头金字塔的砖石基座上;这些桥墩中最高的一个有 294 英尺(90 米)。 541 英尺(165 米)的中央跨度由新月形拱门支撑。拱门的每一半都由钢缆从桥面悬挂下来,而其各组件则固定在一起并建造到跨中。这座高架桥高出水面 400 英尺(122 米),多年来一直是世界上最高的桥梁。 空气动力学继续吸引着埃菲尔聪明而执着的头脑。五年后,在加拉比特学到的经验启发了埃菲尔铁塔的设计。1912 年,他在法国建造了第一个空气动力学实验室,并一直在那里工作,直到 1923 年去世。
福斯桥 (Forth Bridge)
福斯桥是维多利亚时代的一座丰碑,横跨苏格兰东部的福斯河,是第一座全钢结构的大跨度桥梁。建成后,它打破了长度、高度和所用材料量的所有记录。它是最早的多跨悬臂桥,也是最长的桥梁之一,总长度为 1.6 英里(2.5 公里)。 这座桥由工程师本杰明·贝克爵士(1840-1907 年)和约翰·福勒爵士(1817-1898 年)共同设计。和詹姆斯·B·艾兹一样,贝克建造了许多类型的建筑,但只建造了一座桥,而这座桥是他的代表作。他职业生涯的亮点包括与福勒一起设计了伦敦第一条地下铁路;建造了一艘船,将埃及的方尖碑克娄巴特拉方尖碑从埃及运到伦敦;以及在阿斯旺筑坝拦截尼罗河。 贝克并不是第一个尝试在福斯湾架桥的人,福斯湾是爱丁堡至邓迪铁路线的关键桥梁。托马斯·布奇受命建造福斯湾大桥和另一座横跨泰河的大桥。第一座大桥建于 1878 年的泰河上;一年后,大桥在火车经过时因大风而倒塌,造成至少 60 人死亡(见此处)。布奇的职业生涯就此毁于一旦,他为福斯湾大桥设计的方案也毫不意外地被放弃了。
贝克和福勒决心不再犯导致泰河灾难的工程错误,他们将这座桥设计成能够承受每英尺 56 磅的风压,几乎是泰河阻力的五倍。他们决定使用钢材(英国新近合法的建筑材料),以增强其强度,并采用悬臂设计。此前,贝克在英国《工程学》杂志上发表了一系列关于大跨度铁路桥的文章,他得出结论,悬臂是大跨度桥梁最有效的结构。 在悬臂桥中,刚性梁从底座伸出,就像树干上的树枝一样,以支撑跨度。福斯桥由三座双悬臂塔组成,高出圆形花岗岩桥墩 361 英尺(110 米),两侧各有悬臂。每根横梁从塔楼伸出 679 英尺(207 米),它们由两个悬臂梁跨度连接在一起,每个跨度 351 英尺(107 米),形成三个跨度,每个跨度 1,710 英尺(521 米)。其中一座巨大的塔楼建在中游小岛 Inchgarvie 上;另外两座塔楼建在法夫和昆斯费里两岸。
公众对这一设计议论纷纷:它的安全性、成本(当时高达 1500 万美元),以及最重要的,它独特的工业美学,涂成大胆的红色。尽管维多利亚时代的时尚大师威廉·莫里斯认为福斯桥是“所有丑陋的终极典范”,但贝克和福勒都在桥竣工后被授予爵士称号。一个世纪后,联合国教科文组织确认了福斯桥的结构和美学价值,将其列入 2015 年世界遗产名录,成为“A 类”遗产,这使其受到最高级别的保护。 1890 年,威尔士亲王宣布大桥通车时,站在贝克身边的是古斯塔夫·埃菲尔,他在前一年完成了这座具有里程碑意义的巴黎铁塔。和埃菲尔铁塔一样,福斯桥是纯粹的结构——没有不必要的部分——它既是一件艺术品,也是人类控制风力的象征。
廊桥 (Covered Bridge)难怪廊桥被称为“接吻桥”和“爱的隧道”。廊桥坐落在田园风光中,通常位于人迹罕至的地方,散发着浪漫隐秘的气息。然而,这种类型的廊桥纯粹是出于实用目的。为什么要用廊桥遮盖?据说,并不是为了让旅行者在为时已晚之前不知道前方是什么样的村庄,而是因为如果桥的木质支撑物不受雨雪侵袭,使用寿命会更长。
桥梁也有经济需求。蓬勃发展的年轻美国迫切需要跨越众多河流和溪流的方法;商品需要交易、邮件需要传递、政治和社会抱负需要实现。一些人认为联邦政府应该承担桥梁建设等“内部改进”工作,但华盛顿对此还不够熟悉。因此,这项任务落到了一群不拘一格的企业家身上,他们采用木材和一个基本的设计元素——三角形桁架——建造了一座真正的美国桥梁,与欧洲建造的桥梁不同。 19 世纪初出现的复杂桁架图案本身就很美,同时也解决了一个实际的工程问题:如何建造能够横跨河流而不阻塞下方水道的桥梁。这些图案以其聪明的发明者命名,包括伊蒂尔·汤恩、西奥多·伯尔、威廉·豪和斯蒂芬·H·朗。在大多数情况下,这些早期设计师不是专业建筑师,而是经验丰富的直觉工程师。 许多人是企业家,他们建造桥梁只是为了赚钱。上市公司成立,股票出售。投资者通过收取过桥费收回了资金。即使这些过桥费以今天的标准来看微不足道(步行乘客或牛两美分,单马拉雪橇八美分),但加起来也是一笔不小的数目。 一位这样的企业家,红头发、长鼻子的伊蒂尔·汤恩(1784-1844 年)是康涅狄格州的一名建筑师,他于 1820 年为同名的格构桁架系统申请了专利。汤恩格构桁架坚固耐用且价格低廉,深受建筑商的欢迎。汤恩在获得许可的情况下使用他的设计,每英尺收费一美元,未经许可则收取两美元。由于专利代理人积极推销他的设计,数百座汤恩格构桁架桥得以建造,其中许多位于新英格兰(见此处)。 据估计,1805 年至 1885 年间,美国修建了超过一万座廊桥。但这些桥中有许多几乎在修建的同时就倒塌了,它们的木制框架易受火灾、洪水和自然灾害的影响。那么,为什么这些桥是用木材而不是更耐用的石头建造的呢?因为木材丰富而便宜,在某些情况下甚至是免费的。 二十世纪,随着汽车取代马车,公路修建,廊桥开始以惊人的速度消失。到 1954 年,廊桥数量已不足两千座。但保护主义者和其他人士及时意识到了廊桥的魅力。那些留存下来的廊桥是历史的活生生的见证,也是宝贵的旅游景点。廊桥在散文、诗歌和歌曲中被人们颂扬,它们代表着一个更为纯真的时代,那时的男孩和女孩在夏日里在桥椽子上荡秋千,桥内的标语牌上宣传着一些流行的药物,如基卡普印第安油,一种“血液、胃、肾和肝脏调节剂”。 是的,有些廊桥被用来接吻。根据纽约历史学会的说法,曼哈顿曾经有三座名为“接吻桥”的桥,但它们早已不复存在,埋在城市的街道之下。
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