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《英国渡槽与高架桥:三百年工程建造史》由维多利亚・欧文斯所著,2019 年首次出版,是一部聚焦 1760 至 1960 年英国渡槽与高架桥发展的专业工程史著作,详实梳理了英国从运河时代到铁路时代,再到公路时代,渡槽与高架桥两大工程构筑物的设计、建造、技术革新与历史变迁,兼具史料性、专业性与可读性,是研究英国工业工程史与交通史的重要参考资料。
本书以时间为脉络,以工程技术演进为核心,分九章展开叙述,从英国早期通航渡槽的探索,到高架桥的命名与雏形,再到木材、铸铁、钢铁、混凝土等材料的迭代应用,还收录了塞特尔 - 卡莱尔铁路高架桥群等经典工程案例,剖析了工程建造中遇到的技术难题、施工波折与解决方案,同时记录了数十位工程师的设计理念与实践探索,让读者能清晰看到英国渡槽与高架桥工程从萌芽到成熟的全过程。
书中开篇聚焦英国通航渡槽的开创性发展,在此之前,渡槽仅被用于供水,而 18 世纪 60 年代,受欧洲大陆通航渡槽启发,布里奇沃特公爵推动了英国首座现代通航渡槽 —— 巴顿渡槽的建造,由工程师詹姆斯・布林德利设计,1761 年落成的这座渡槽成为英国运河时代的里程碑,打破了运河跨河跨谷的地理限制。作者详细讲述了布林德利的工程实践,其设计的伦布布鲁克渡槽、布林克洛渡槽等作品,展现了早期砖石渡槽的设计巧思,也记录了施工中因材料、工艺不足出现的问题,如拱体因黏土衬层过重产生的变形。而在布林德利之后,休・亨肖、托马斯・达德福德等工程师延续了运河渡槽的建造探索,却也遭遇了维尔努伊渡槽坍塌、莱明斯特运河渡槽因施工质量不佳逐渐荒废的困境。
18 世纪末至 19 世纪初,渡槽设计迎来创新突破,约翰・伦尼将建筑美学融入渡槽设计,其打造的兰开斯特运河卢恩渡槽兼具坚固性与装饰性;托马斯・特尔福德则率先将铸铁应用于渡槽建造,1796 年落成的朗登昂特恩铸铁渡槽,成为世界早期成熟的铸铁通航渡槽,而其设计的庞特西利特渡槽,以 18 个砖石墩搭配铸铁拱,成为英国最长最高的通航渡槽,被誉为 “天空之溪”,也标志着铸铁成为渡槽建造的核心材料之一。此后,钢铁悬索渡槽、隐藏式铸铁渡槽等创新设计接连出现,让渡槽的功能性与设计性进一步结合。
在高架桥部分,本书首先厘清了 “高架桥” 一词的由来,由景观设计师汉弗莱・伦普雷创造,早期高架桥多为砖石结构,如苏格兰边境的皮斯桥、威尔士的里斯卡号桥,主要服务于道路与马拉轨道。而 19 世纪铁路时代的到来,彻底推动了高架桥的技术革新 —— 火车的动态荷载、振动冲击,对高架桥的结构稳定性提出了更高要求,也让高架桥成为铁路线路的核心构筑物。乔治・斯蒂芬森为利物浦 - 曼彻斯特铁路设计的桑基高架桥,成为铁路高架桥的经典雏形;伦敦格林尼治铁路则打造了全程 3.5 英里的高架线路,由 878 个拱体组成,适应了城市密集区域的铁路建设需求。
作者深入剖析了铁路高架桥建造中遇到的各类技术难题,如斜交拱的施工、桥墩的水流冲刷防护、软土地基的基础处理等,记录了工程师们的解决思路:威廉・查普曼提出斜交拱的切片设计法,布鲁内尔为戈伊特雷科德高架桥设计八角形桥墩以抵御水流冲击,而罗伯特・斯蒂芬森在伍尔弗顿高架桥的建造中,却因软土地基与材料问题遭遇了地基沉降、页岩自燃的波折。同时,本书也讲述了木材、铸铁、钢铁在高架桥中的应用与反思,如布鲁内尔为西南英格兰设计的木质高架桥,因成本低、搭建快成为临时方案,却因安全性不足被逐步替换;1847 年切斯特迪伊河铸铁高架桥的坍塌,曾让公众对铸铁桥梁产生质疑,而工程师们通过材料改良与结构优化,让钢铁成为大跨度高架桥的核心材料,其中威尔士的克鲁姆林高架桥,作为英国最高的铁路钢铁高架桥,展现了 19 世纪中期钢铁桥梁的设计巅峰。
书中专设章节讲述塞特尔 - 卡莱尔铁路的高架桥群,这是英国砖石高架桥的收官之作,也是 19 世纪铁路工程的典范。由约翰・西德尼・克罗斯利主持设计的这条线路,穿越荒凉的坎布里亚丘陵,建有 17 座大型砖石高架桥,核心的里布尔黑德高架桥拥有 24 个拱体,设计师创新采用 “主墩” 设计,通过加宽加厚的桥墩防止拱体坍塌的连锁反应,大幅提升了结构稳定性。作者还记录了该工程的施工背景,数万工人在偏远地区搭建临时社区,克服恶劣的气候与地理条件,纯手工完成了这座工程杰作,让读者看到工程背后的社会与人文图景。
此外,本书还介绍了苏格兰地区的大型跨湾桥梁工程,如索尔韦湾高架桥、泰河桥与福斯桥。泰河桥的悲剧成为工程史上的重要警示 ——1879 年,托马斯・鲍奇设计的泰河桥因抗风设计不足与施工质量问题在风暴中坍塌,造成惨重伤亡;而后续威廉・巴洛父子重新设计的泰河桥,通过强化桥墩、开展抗风测试,成为安全设计的典范。1890 年落成的福斯悬臂桥,以钢铁悬臂式结构成为世界工程地标,其设计与建造过程,代表了 19 世纪英国桥梁工程的最高水平。