二、 桥梁

十八世纪里，法国在工程理论方面占主导地位。然而，在土木工程实践方面，却是其他国家特别英国取得了重大发展。1750 年，一个瑞士工程师夏尔·拉贝利在伦敦建成了跨越泰晤士河的威斯敏斯特大桥，在这之前，那里一直只有一座中世纪的桥梁。这座桥最令人瞩目的特点是运用水密的木沉箱。它们被拖运到桥墩地址，被施加重量而下沉，用作为围堰，而桥墩可建在其中。然后，围绕拆除沉箱墙时留下的木排边沿，打下板桩。桩头在水下用迈尔纳设计的一种灵便器具截去。

罗伯特·迈尔纳（1734—1811）在1760 至1769 年间建造的布莱克弗里亚尔大桥也用沉箱作为基础。它们把承座放在截成一水平面的桩头上。迈尔纳设计最显著的特点是，运用英国从未尝试过的伪椭圆（三心）拱。

约翰·伦尼的工作使圬工拱桥达至尽善尽美，但它属于十九世纪。然而，这里可以指出，在1821 至1830 年间，这种带狭孔和阻挡墩的桥取代了旧伦敦大桥。这样，桥墩在桥址处露出河面，高于潮水涨落和冲刷范围，受其冲刷。随着时间的流逝，流水侵蚀了威斯敏斯特大桥和布莱克弗里亚尔大桥、最终还有伦尼的沃特卢大桥的基础，这些桥全都不得不代之以建立在更深基础之上的新结构，沉降这些基础所应用的方法超出了十八世纪建筑师的智谋。

威廉·爱德华兹（1719—89）在纽布里奇的塔夫河上建树的一项杰出造桥功绩不能不大书一笔。他那建于1746 年的三拱桥不久就给洪水冲掉。按照他的合约的保修条款，他不得不再建造一座。这次，他选择单拱形式，跨长140 英尺，拱高35 英尺。然而，由于同细长拱顶相比，拱腋上面引桥的长坡的重量太沉，因此，这第二座桥又崩塌了。听从约翰·斯米顿的劝导，在第三座桥中他用圬工筑出环状排列的圆孔，减轻拱腋的重量。实际上重量不可能有明显减轻。但是，由于这样必须在桥腋上用切琢的圬工取代毛石，结果便造成了一座稳固的桥梁。

爱德华兹和他的儿子还建造了许多座桥。但是，他们不大可能对流行理论给予过哪怕是最低限度的注意。

托马斯·特尔福德于1792 年在蒙特福德建造他的第一座跨越塞文河的桥梁。它由三个椭圆拱构成。他晚年得到和研读了当时的重要工程文献的大多数。他常读的那些书成为土木工程师协会图书馆的宝贵基础，人们也许至今还在查阅它们。但是，可能他不大了解在他盛年期间他不可能知道很多法国工程专家的工作。库仑的伟大著作仅仅是通过托马斯·扬（1773—1829）才引起英国工程师们的注意，而扬并不是一位工程师。

虽然英国在工程理论发展上落在法国后面，但铸铁之引入桥梁建筑，却几乎完全归功于英国人的技能和胆识。因为，尽管据说早在1755 年就已在里昂制成了用于造一座桥梁的铸件，但是，实际建成的第一座铸铁桥是在1777 至1779 年间建成的，它用来命名塞文河上在这个重要桥头堡处发展起来的城镇——铁桥。这座桥由亚伯拉罕·达比和约翰·威尔金森用邻镇科尔布鲁克代尔的著名工厂铸造的型铁制成。五根主要拱肋仅由两件构成，长70英尺，在拱顶枢接在一起而形成单一的100 英尺6 英寸长净跨，拱高45 英尺，桥面由铸铁板构成。这座桥今正规划为一处古迹，但现在仍用于步行交通（见图248）。

达比的桥的拱肋由三个同心的环或环段组成，它们与径向连杆铸成整体。托马斯·特尔福德的铁桥建造在铁桥镇上游一侧三英里地方的比尔德沃斯，它的比例更恰当，形状更优美（见图249）。它建成于1796 年，但后来又重建过了。特尔福德还把铸铁用于造导水管，这在下面要提到。

一座跨越沃尔河、连接森德兰和蒙克沃尔默思的铁桥用在罗瑟勒姆铸造的型铁建造，这批铁材原系《人权论》（The Rights of Man）的作者汤姆·潘恩定购运往美国。但是，在伦敦展出之后，这些铸件被罗兰·伯登买下来。这桥建于1796 年，直到1929 年才被拆除，让位于一座更加宽敞的现代桥梁（见图253 和254）。因为建造时是预备装运的，所以，沃尔河大桥由六根肋拱组成，每根由125 个小构架即长2 英尺、深5 英尺的格框铁构成。这些构架犹如楔块，纵向用铁带、横向用铸铁管和熟铁系杆维系在一起。肋拱和桥面间的空隙用铁箍填充。

后来，铸铁桥更倾向于采用工形截面楔块和格状的拱肩。在整个十九世纪里，它们仍一直同圬工设计相竞争，直至两者都让位于钢和钢筋混凝土。

1800 年，特尔福德同一位名叫詹姆斯·道格拉斯的才华横溢但性格怪僻的发明家联名建议，极其大胆地在桥梁建筑中应用铸铁。这项建议是向一个国会委员会提出的，这委员会的任务是报告伦敦港改良案。这些建议的改良包括用一个更加开阔的结构来取代旧伦敦大桥，以便让远洋轮船通过，在伦敦桥和布莱克弗里亚尔大桥间将兴建的码头处卸货。与特尔福德的名字相联系的这一设计表明一座完全用铸铁建造的拱桥，它具有长600 英尺的单跨，拱高65 英尺。拱腹是半径1450 英尺的圆弓形；行车路从河岸经长坡上升到高架拱顶。公众对这项大胆建议极其感兴趣，以致由一个特别委员会采取向一些名流发征询单，汇总答复的形式专门收集根据。这些人包括上议员约翰·伦尼、詹姆斯·瓦特和索霍的约翰·萨瑟恩、威廉·杰索普（斯米顿以前的学生）、一些数学教授和皇家天文学家。除了拱腹圈以外，还有几个半径较大的弓形，彼此在拱顶几乎相接触，但靠近拱座处则相互分得很开。

专家证言提出要加以决定的第一个问题是，结构的哪些部分起楔的作用，哪些部分仅仅是需被承载的自重。究竟由最低的拱圈承受全部推力，抑或整个结构乃一个结构工件，它总截面变化不一，由许多行肋承担推力，而这些肋则用辐向和水平的加颈杆维系在一起呢？这些回答作为对流行观点的说明，是很有启发作用的。这些证言大都认为，这整座桥起一个构架的作用。甚至杰索普（他认为，铸铁是一种压不毁的材料）和伦尼也都持这种见解。萨瑟恩也认为，这种设计使各个部分形成一个构架，但又认为，沉陷必定不可避免地把整个负载压在最低的拱肋上，而其他拱肋的作用仅仅是牵拉长长的拱肩柱。罗比森教授认为，底肋是实际的拱。他力陈，交会面应加以研磨，紧固件应当用熟铁制造，按伯登在森德兰的桥的方式把各部分连接起来。

对重量应如何分布才给出均匀强度这个问题，好些证言都引用规则H∝sec³θ，其中有些因此引起了据之编制表的麻烦。

没有一个人能对铸铁的压毁强度有所说明。到那时为止所应用的测试用具都不足以测试如此坚硬、抵抗力如此大的物质。这使得几乎不可能对所需材料作合理的估计，尽管已预计到，所用金属重约6500 吨，产生约8000 吨水平推力。至于承载这推力的拱座该如何排列，则一无所知。

尽管存在理论上的种种疑问，但完全可能的是，要不是国外政治形势转移了公众的兴趣，资金也移做他用，这座桥早已经建成。

至于这座桥本来是一项伟大的工程胜利，抑或是对公众的一个灾害，现在就只能猜猜而已。当伦敦大桥的问题再次引起注意时，这建筑沿着传统路线加以建造了。

（参见E.Cresy：Encyclopaedia of Civil Engineering，1847 ， 和J.Mitchell Moncrieff：Presidential Address to the Institution of Structural Engineers，1928。）