旧桥衰损与重建需求
伦敦黑衣修士公路桥横跨泰晤士河,连接北岸城内道路与南岸黑衣修士路。1869年开放的铁桥取代了罗伯特·迈尔恩设计的旧石桥。旧桥自1760年打桩,1768年先允许骑马通行,1769年正式通车,1785年取消通行费。
十九世纪伦敦桥改建后,河床冲刷加剧,黑衣修士旧桥的衰损随之加快。邻近的铁路桥建设又使旧桥更换成为迫切问题:相距很近的两座桥,需要协调河中桥墩的位置,使船舶能连续通过两桥。
设计竞争与承包安排
约瑟夫·丘比特负责的伦敦、查塔姆及多佛铁路正在向伦敦城延伸。铁路桥方案提交桥屋地产委员会时,委员会同时考虑重建已不稳定且不便使用的公路桥,并邀请工程师提出方案。最后执行的五拱桥设计,由丘比特与H.卡尔共同完成。丘比特希望在正式记录中并列卡尔姓名,委员会却只登记丘比特;卡尔按两人的私人安排继续担任共同工程师。
1864年3月5日,桥屋委员会发出拆除旧桥并建造新桥的招标通知。亚历山大与彼得·索恩兄弟中标,5月24日签订合同,约定三年完成,基本合同价为269,045英镑,工程变更另按条款计价。施工于同年6月开始。实际结算还取决于工程变更。
施工期间怎样维持过河
拆桥前先搭设临时木桥,让工程期间的车马与行人继续过河。约翰·蒂姆斯1867年的记述给出木桥长约900英尺,车道宽26英尺,并在车道上方设置两条各宽9英尺的人行道。1873年《柯林斯伦敦指南》同样记载人行通道位于车行道之上,说明它以竖向分层节约有限的过河空间。
临时桥还保留供船舶通过的较大开口。旧桥关闭后,承包者开始拆除原有石砌结构;蒂姆斯估计,仅拱圈以上的碎石填料和砌体就接近两万吨。因而重建不仅是安装铁拱,还包括清除旧桥、组织陆上通行及维持河道使用。
沉箱方案与潮汐施工的困难
丘比特原拟用熟铁沉箱代替传统围堰施工。方案要求下部外壳永久留在基础内,上部围护及内部构架则随砌筑进度拆除。然而,上部沉箱无法承受外侧水压与水流作用,原施工方法必须改变。
1876年的索恩诉伦敦市案保存了这一过程的细节:沉箱下部仍留在河中,桥墩下部在其内砌至低水位;上部沉箱放弃后,低水位与高水位之间的工程只能配合潮汐进行,造成延误和额外支出。工程款及变更款已经支付,但索恩另索赔损失。上议院没有认可业主默示保证原方案必能实行的主张。这场争议说明,新桥的竣工经历了施工方法的调整。
参考:[4]
五孔铁拱怎样承载桥面
新桥以四座中间桥墩承托五个桥孔,中央净跨185英尺。1869年原桥栏杆之间宽75英尺,即22.86米;中间车道宽45英尺,两侧人行道各15英尺。桥面分配明显增加了车马和行人的使用空间。
主要承重材料是熟铁,装饰部分使用铸铁。拱肋上方以腹部构件、横梁及横向联结支承桥面,组合金属构件以铆钉连接。红色抛光花岗岩、波特兰石柱头及哥特式装饰,使承重构造同时承担城市景观功能。后来的检测报告指出,原桥每孔通常有九道熟铁拱肋;二十世纪扩宽时才加入新的钢拱肋,因此现有钢铁混合结构包含不同年代的材料。
1869年开放与后续扩宽
1869年11月6日,维多利亚女王主持新黑衣修士桥开放,同日也为霍尔本高架桥揭幕。临时通道的任务由永久桥接替,南北岸交通重新通过原桥位。桥旁另有服务铁路的黑衣修士铁路桥,此次开放则恢复了公路桥位上的永久通道。
新桥的接线仍有局限。土木工程师学会的丘比特讣告指出,早期曾考虑让北岸堤路从桥下穿过,但桥台位置和拱数方案几经改变,最终留下两条主路的平面交叉。交通需求继续增加后,桥梁又在二十世纪初扩宽;AECOM报告记载1909年向宽度方向增加9.14米,并同时扩展桥墩、桥台和基础。1869年的熟铁桥由此形成了带钢制扩宽部分的结构。