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1847年维多利亚女王任命了一个委员会负责调查铁在桥梁中的应用,她要求委员会成员要“努力查明并形成能够使工程师和机械师在他们各自领域内可以自信地使用铁的原理和规则,并用理论加以解释,同时还要在现存的铁质铁路桥梁上对铁桥在不同环境下的功能进行实验”。当时的情况是桥梁正在发生我们今天所熟知的疲劳失效的状况——在没有事先预警的情况下,桥梁在火车正通过时发生了倒塌。委员会的报告发表于1849年,此份报告将金属的疲劳错误地解释为振动作用下引发的“结晶”(crystallization),这种错误的认识一直持续到20世纪。虽然报告对疲劳问题的解释并不正确,但是这份报告确实使得英国贸易局对桥梁建设中的应力制定了一些要求,在安全性方面取得了积极的效果。
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19世纪40年代,美国也建造了大量的全金属桥梁,但是当1850年宾夕法尼亚州的一座铁桥在火车通过时坍塌之后,纽约和伊利铁路上的金属桥全被要求换成了木桥。然而,不足为奇的是,新技术的发展顽强地坚持了下来,一些优秀的桥梁设计者和建造者都对铁桥的性能和价格优势给予了保证,因此新的铁桥得以继续建造。尽管明显存在风险,但是19世纪后半叶,人们渐渐认为铁制桥梁是优于木制桥梁的,部分原因是因为铁的产量增加,价格降低,这使得它可以和木材相竞争,而那时木材在某些地区已经越来越紧缺,价格也越来越高。
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如果人们从未对许多耗资巨大却最终失败的结构体心存感激,那么桥梁的历史是不完整的。一些著名的坍塌事故,比如1879年泰桥的坍塌、1907年第一座魁北克大桥的坍塌,以及塔科马海峡悬索桥的坍塌,都常常被人们提起,而那些坍塌的众多无名铁路桥却往往被聚在一起成为了数据。最近,一个书评上曾随意地提到:在过去的某段时间里每4座铁桁桥中就会有1座发生坍塌,这使得美国技术史协会的国际性季刊《技术与文化》收到了一连串质疑这一说法的信件,在信中,写信者纷纷给出了他们自己掌握的参考资料和数据。这场争论似乎也很蹊跷,因为在这场争论中,十几个人文学者彼此要在数字上一较高下。对于一个工程师而言,19世纪到底坍塌了多少座桥比没有桥梁发生了坍塌这个事实本身更重要。仅仅一座用相对较新的材料或设计建造的桥梁发生坍塌就足以使那个时代的工程师和他们的客户——也就是铁路,对这项新技术进行反思。铁制铁路桥梁的持续坍塌只会使人们质疑工程师对这项技术理解的准确性,增加知内情者和普通大众对铁路工业发展的怀疑。
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伊利诺伊州狄克境内一座桥梁的坍塌促使美国土木工程师协会组建了一个委员会,该委员会负责确定避免此类事故再次发生的最实用方法。尽管委员会内部在意见上存在分歧,但是他们在1875年公布的报告中,不仅对铁路桥,对公路桥的建设也给出了建议。另一个事故——1876年俄亥俄州的阿什塔比拉境内,一座157英尺长的桁架桥发生了倒塌,大约100人丧生,这起事故不禁令《哈泼斯周刊》发出这样的疑问:“难道就没有办法能确保铁桥的安全吗?”
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正像为《爱丽丝漫游仙境》绘制插图的漫画家约翰·坦尼尔笔下那副令人毛骨悚然的铅笔画表明的那样,在19世纪接近尾声的时候,英国的状况并未有明显的改善。1891年出版的一期《笨拙》刊登了他的这幅画,画中,死亡站在铁路桥出现裂缝的大梁上,画上的说明文字是“在桥上!”。这幅画是一篇匿名文章的插图,这篇文章的题目也是“在桥上”,正如序言写到的那样,这个题目预示着这篇文章将是约瑟夫·爱迪生所写的《米尔扎的憧憬》(The Vision of Mirzah)(刊登在1711年出版的一期《旁观者》上)这个寓言故事的现代版。在爱迪生的寓言中,叙述者米尔扎被一位智者带到了时间峡谷上的一个悬崖,这座悬崖上横跨着一座桥,这座桥代表着生命,连接着世界的开始和终结。爱迪生笔下的米尔扎看到的那座桥已经破烂不堪,许多试图穿越它的人都失败了。米尔扎惊叹于这座宏伟的建筑,但是他的心中却充满了“深深的悲伤,因为他看到几个人影意外地跌落到欢乐和轻浮的深渊,并试图抓住身边的一切来挽救自己”。
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爱迪生继续进行道德说教,《笨拙》上这位匿名的模仿者也是如此,只不过后者是用他自己的方式。在现代版中,叙述者马修一边思索着“人们节日所制造的虚无”,一边看着《每月铁路指南》上众多铁路的时刻表,进入了梦乡。他梦见自己被一个智者带到了“旅游山谷”上的一块岩石上,“杰出的铁路系统”从这里开始,渐渐远去,延伸进“垄断和混乱”的迷雾中。智者将19世纪米尔扎的注意力引向了一座铁桥,关于这座桥马修写到:
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我发现其中的桥拱在颤抖,看上去很不安全;此外,当“闪电”在海景画中乍现之后,一个“巨大的,形状不规则的裂缝”跑了起来,与这段连接着拱顶石和墙顶的结构体十分不协调。当我凝视着这一令人不悦的征兆时,智者告诉我,起初这座桥是一个结实又科学的建筑,但是岁月、磨损、强烈的分子振动,尤其是疏于监管照顾使得它损坏到如今这个样子……
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一个在某种视角下像白骨模样的东西,它那沾沾自喜有所期待的面容,在远处露了出来,闪烁着青黑色的光。幽灵在桥的尽头透过迷雾凝望和聆听,似乎是在期望着看见灾难的降临,听到死亡的声音。一个刺耳的金属尖叫声劈开了幽灵凝视的阴暗;一阵剧烈的震动,仿佛一个铁制的连枷击打铁制桥面引起的共鸣,似乎在击打车道,摇撼大桥,在我看来,就像一道闪电劈开了一道裂缝,损毁了拱顶。
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当马修问到幽灵的意义时,智者庄严地回答说“贪得无厌的死神在等待着不可避免的事故”。当马修问到“垄断和混乱”时,智者已经消失不见。马修不久醒来,改变了他要“坐火车去乡村旅行”的度假计划,而是去酒吧“安全地——独自吸烟”过了一天(在维多利亚时代吸烟有害健康这一点还未被确认)。《笨拙》上的这个故事在结尾处写道
:“然而,第二天早上,报纸上的内容使我相信‘铁路神已经苏醒’,它将‘不计代价’地驱除邪恶的幽灵;我将以轻松和踏实的心情期待着我的下次假日郊游。”
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这表明甚至是铁路公司自己也认识到桥梁坍塌的频率让人无法接受,但是具体数字到底是多少已经成为了历史问题。除了这些数字外,《笨拙》上的模仿作品、坦尼尔的画,就像纳撒尼尔·霍桑早期短篇小说中间接提到的“通天之路”上的危险桥梁一样,证明人们已经意识到坍塌的风险(不仅是铁材桁架桥)很高。
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用我们同时代的技术事故来说明这一点也许更有说服力。一架在1979年芝加哥失事的DC-10客机,就使得整个DC-10客机机群全部停飞,堪萨斯城凯悦酒店人行天桥坍塌的悲剧也从未因为它是一场罕见的事故而受到轻视。将某个结构失效看作一个反常现象而不予理会从来都不是一个明智的对策。
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任何结构工程的失效都应该受到关切,因为一次事故就意味着一个材料上的缺陷或一个设计上的错误,也使得结构体外观上的成就变得无关紧要。在工程学中数字是手段不是目的。就算只有一座桥出现了事故,也足以引起对所有其他跨度完整性的质疑。19世纪的记录显示,当时无论是贵族还是平民都很了解这种基本的验证方法。今天,我们常常强调“技术素养”和非工程人员了解技术手段和方法的必要性。无论是维多利亚女王还是19世纪铁路乘客在面对他们那个时代的技术问题时都似乎从未感到过胆怯,这也为20世纪的居民树立了一个好的榜样。尽管一些工程细节晦涩难懂,但是设计和安全理念、风险和收益观念却不难理解,因为建桥和旅行一样,都是一种人类活动。工程师和非专业人员的共同期望就是这条路不要通向一座可能会坍塌的桥梁。
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哪个创新设计会成功,哪个会失败是无法完全被预测到的。每次设计新的结构体,无论桥梁、飞机还是摩天大楼时,工程师都会面对无数的选择。工程师可能决定尽可能多地从现存的,成功抵制了人类和自然力量的设计中选出优秀的部分加以模仿,但是他也可能决定要对前人设计中的不足之处加以改进。因此人们可能在一座伫立了几十年,在某些部分存在无害裂缝的桥梁的基础上,改进一座具有类似尺寸和交通流量的桥梁的设计。或者一座存在了几十年,从未遭遇过失效的桥梁可能会促使工程师寻求使它变得更轻和造价更低的方法,因为这个无故障的原型可能经历了超安全标准设计。
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设计中的选择从根本上来说和生活中的选择是一样的。工程师可以在图纸上设计出两个或者更多的符合目标结构体的不同方案,但是经过最后的分析之后,只会有一个方案被选择实施,这一点和从芝加哥到纽约的单程旅行很相似,无论在计划过程中考虑了多少条路线,最后也只能选择一条。当设计者或是选举委员会在决定到底选择哪个设计时,摆在他们面前的问题和罗伯特·弗罗斯特面对的问题没有什么不同:
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黄色的丛林里分出两条路,
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可惜我不能同时涉足,
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我站在那路口久久伫立,
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向着一条路极目望去,
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直到它隐没在丛林深处。
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设计师试图极目远眺来确定他那不同于别人的设计要走向哪里,但是通向未来的路总是分岔又分岔,并在丛林深处变得模糊不清。一个极度保守的工程师会选择走人们走过的路,选择建筑熟悉的桥梁,尽管这可能会比一个新的设计花费更高,也没什么吸引力。一个大胆的有想象力的工程师会给桥梁注入一定的意义,就像弗罗斯特在路上的普通岔口处所做的那样。被称为结构艺术家的瑞士工程师罗伯特·马亚尔敢于创新,发展了既美观又经济的混凝土设计,在本世纪初革新了桥梁设计建设,他可能就选择了跟随诗人的脚步:
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一片树林里分出两条路——
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我选择了人迹更少的一条,
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从此一切都不同了。
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