铁路为什么来到瀑布边
维多利亚瀑布大桥跨越瀑布下游的赞比西河峡谷,所在地后来成为赞比亚与津巴布韦之间的边界。十九世纪末,塞西尔·罗得斯推动铁路向非洲内陆延伸,企图把矿产、白人移民点和英国控制的领地连接起来。所谓开普敦至开罗铁路,是这一殖民构想的巨大尺度;实际建设则逐段寻找货源、筹款和路权。
铁路1897年到达布拉瓦约,随后经旺基煤田继续北进,1904年抵达瀑布一带。地理学者托马斯·威克尔指出,煤矿价值与吸引瀑布游客的机会影响了路线选择。罗得斯在1902年去世前已经赞成靠近瀑布建桥,但没有亲临此地。桥位既要满足观景愿望,也必须找到适合跨越和支承的岩壁。
两铰钢拱承托铁路
设计由道格拉斯·福克斯及合伙人事务所的乔治·安德鲁·霍布森负责,拉尔夫·弗里曼参与协助;克利夫兰桥梁工程公司制造、架设钢结构,法国工程师乔治·卡米耶·安博负责承包方现场施工。设计者采用两铰式拱上桁架结构:两道弯曲的拱肋从岩壁升起,以竖杆和斜杆连接近乎水平的上弦,共同承受桥面荷载。
主拱支座中心间距为五百英尺,约一百五十二米;两端引桥分别长六十二点五和八十七点五英尺,全桥约一百九十八米。支座允许结构因温度变化发生小幅转动。三铰方案虽较易计算,设计者却顾虑列车通过时刚度不足,因此选择计算更复杂的两铰体系。
英国构件遇到非洲岩壁
钢构件在英国预制、编号并分段试装,再经海运抵达莫桑比克的贝拉港,转由铁路运往工地。制造精度关系到高空拼装能否顺利,构件大小还必须适应沿途运输。分段试装用来检验各板件、节间和连接的配合。
现场最棘手的问题来自南岸。最初看似坚实的岩台,在清除植被后暴露出深厚碎石堆积;这时钢结构已经制作,难以重新改变跨度。工程人员清理到可用岩层、加深混凝土基础,并把整座桥降低二十一英尺,约六点四米,两岸接近线因而需要开挖路堑。地质判断的误差最终变成了额外的土石方和基础工程。
从两岸伸向空中
峡谷深处无法搭起支承主拱的常规满堂支架。施工先固定岸边短跨和高大的端柱,再用穿过岩体孔道的钢索牵住端柱,使两半拱像悬臂一样逐节向外伸出。跨谷电动索道单次可运十吨物料,不但搬运北半桥的构件,也运送继续铺设北岸铁路所需的钢轨、枕木和车辆。
1905年3月31日傍晚,中央节间到位,日晒膨胀的两端却略有重叠;夜间降温后,4月1日清晨完成对接。下弦合龙之后还需处理上弦:用液压千斤顶张开规定间隙、插入钢板,使上弦按设计参与受力。随后完成铆接、桥面和轨道,才能撤除临时锚索。下弦合龙、上弦调隙和最终铆接,逐步形成完整的承重体系。
从开通仪式到区域通道
1905年9月12日,英国科学促进协会来访期间,乔治·达尔文主持正式开通典礼。《俄勒冈晨报》次日的报道记述,他按下电钮熔断横跨轨道的金属线,随后机车驶过。报纸把仪式写成罗得斯梦想的实现,然而横贯非洲的整条铁路始终没有建成;桥梁首先接通的是当地已经铺设的南北线路。
铁路继续向北延伸,1906年到达布罗肯希尔。矿业货运与旅游成为交通需求的重要部分,但预期收入并不总能兑现。铁路还实行带有种族和经济差别的劳动分工与旅行条件,其便利在不同人群间分配不均。
随着公路运输增长,大桥在1929至1930年前后改造桥面、加强结构并增设汽车通道。新的横梁布置把荷载更直接地传到桁架节点,减轻原有上弦的不利弯曲。大桥由最初的铁路工程转为多种交通共用的跨河设施,后续的改造与维护支持着不同交通方式持续通行。