横在铁路网之间的海湾
福斯铁路桥横跨苏格兰福斯湾,在昆斯费里一带把南岸通往爱丁堡的线路与北岸法夫地区连接起来。19世纪的海湾两侧有农田、煤矿和不断增长的客货运输需求,水面却使铁路无法直接贯通。旅客可以换乘渡船,也可以绕行斯特灵;换装货物、等待船班和较长的陆路距离,都增加了运输成本。
渡运还受天气制约,冬季强风可能打断航程。对英国东部的铁路公司而言,跨湾新通道也关系到能否建立自己的苏格兰北行路线,减少对竞争者线路的依赖。因而,这座桥既回应地方往来,也属于铁路公司争取长途客货运输的网络建设。
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旧方案之后的重新选择
1873年成立的福斯桥公司起初准备实施托马斯·布奇的悬索桥方案。1879年泰河桥倒塌后,布奇方案受到根本质疑,福斯湾工程重新审议。约翰·福勒与本杰明·贝克设计的悬臂方案,经讨论修改,于1881年获公司董事采纳;1882年的立法为新方案确立实施条件。
大北方、东北、米德兰和北不列颠四家铁路公司共同提供财务支持。1882年12月签订施工合同,主要承建力量包括威廉·阿罗尔的企业。承包、融资、桥体养护和铁路运营并非全由同一个主体承担,这些分工使跨湾工程能够同更大范围的铁路投资配合。
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钢制悬臂如何跨越深水
大桥最醒目的部分是三组双悬臂结构,分别立于两岸及因奇加维岛一带的基础上。每组向两侧伸出长臂,相邻臂端之间再安置连接梁,形成两个各长1710英尺、约521米的主跨。这样既跨过深水通道,又为船舶保留航行空间。包含引桥在内,全桥约2.53公里长。
悬臂的下部大管状构件主要受压,上部较轻构件主要受拉,斜撑与横向联系共同维持形状并抵抗侧向作用。钢材以平炉法生产,钢板加工后铆接成大型构件。材料供应采用拉伸和弯曲试验控制质量,而不是仅凭外观判断;不同用途的钢料也有不同的性能要求。
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基础施工与分布式工地
水下基础是主要难点之一。昆斯费里一带采用气压沉箱,施工者在压缩空气维持的工作空间内清理地层,逐步把基础下沉到承载层。一次沉箱倾斜、进水事故迫使工程人员组织潜水修补、外部加固和重新起浮,说明潮汐、淤泥与临时构造同样会左右施工进度。
桥梁需要先有一整套工地设施。南岸陡坡被整理成不同高度的平台,设置加工厂房、道路和大型放样间;测量人员用三角测量把各桥墩位置联系起来。横跨水面的电话线路连接主要工区,使分处两岸和岛上的人员能够协调。宏大的最终形态,建立在这些日常加工、运输与测量环节之上。
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工人的技术与代价
工程高峰期使用约4600名工人。手工铆接通常由四人协作,包括两名铆工、一名顶铆助手和一名加热铆钉的少年或青年;加热速度和协作是否顺畅,会直接影响整组产量。工地在1883年设立疾病与事故互助组织,以工资缴款和承包商资助提供医疗、伤病津贴及部分丧葬、家属救济。
这些安排不能抹去工程的人员损失。国际古迹遗址理事会2015年的正式评估报告记载,建设过程中有73人死亡。阅读同期工程叙述时,也须把可核实的工种、设施和互助制度,同作者对工人粗心或承包商尽责的价值判断区分开,避免把事故全部归咎于劳动者。
试验、开放与连接线路
1890年初,大桥进入试验和验收阶段。继初步试验之后,英国贸易委员会检查人员于2月18日起连续三天进行检验,让重载列车停留在不同位置并通过桥梁,测量挠度及构件位移。同期报告分别记录加载、列车运行和观察结果,而非只把一趟列车通过当作全部验收。
3月4日,威尔士亲王完成仪式性的最后铆接并宣布开放;当晚已有货运列车通过,次日开始邓弗姆林与爱丁堡之间的客运。桥的作用还取决于两端新建或扩充的接续铁路,包括通往珀斯、邓迪及西部方向的连接线。1890年的开放,标志着跨湾通道进入运营,但北行网络的改善是桥梁与接续线路共同完成的。
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