改变美国乃至世界桥梁建筑史的大桥是如何完成的？
本帖最后由 lilong 于 2022-7-28 16:16 编辑“按照我的设计完成作品的话，（它）将不仅仅是现存最伟大的桥，也是这个州、这个时代最伟大的工程。它最显著的特点：伟大的塔楼，将会是连接两座城市的地标，将会被评为国家历史遗址。一件伟大的艺术品，一个先进桥梁工程的标本，这个结构将会永远证明这个社会的活力、财富和进取心。”约翰·罗布林（John Augustus Roebling）在 1867 年写下这句话，用他一贯“好像没有什么不可能”的语气。
他说的是布鲁克林大桥，当时世界上最长最贵的悬索桥， 首次连接布鲁克林和曼哈顿，创造了新纽约的桥，作为纽约想要成为世界商业中心的雄心布局的桥。提案“纽约和布鲁克林必须统一”，纽约论坛报的创办者 Horace Greeley 在 1849 年的旗杆中说。在东河上建造一座桥连接两座城市的想法一直存在美国人心中，最早有记录的正式提议出现在 1800 年，此后，每年都会有一个又一个的东河桥提案出现，但没有一座化为现实。
这其中最主要的原因，便是横亘在两座城之间的东河。作为潮汐海峡，东河在当时水流湍急，河底有许多礁石；作为曼哈顿重要的交通口岸，它也是当时世界上最繁忙的一条航线。每到冬天，河面结冰，连接纽约和曼哈顿的交通便会瘫痪。
1867 年，美国奥尔巴尼，一个章程投票正在进行，The Bridge Company 获得了建造和运营东河大桥的授权，章程中没有提及关于建造桥店任何建议，只说，这应该是一座收费桥、有充足的围栏、整晚都灯火通明，以及应该在 1870 年 1 月 1 号竣工。一个月后，章程变成了法律，约翰·罗布林被任命为工程师。美国高架钢结构建筑史上有很多英雄人物，罗布林一家（是的，除了约翰，还有他的儿子甚至儿媳）是最特殊的一个组合。作为一位勤学好问的德国青年，建筑工程学背景的约翰·罗布林在 1831 的普鲁士只能修铁路和公路，于是他移民美国，并创立了一种特殊的生意：在纤维绳上绞入铁丝，以改善牵引船只的麻绳总是断裂的状况。约翰·罗布林就此拥有了世界上最大的钢梁和缆绳生产公司。但是，约翰·罗布林最直接的愿望是做悬索桥。他在德国上学时就见过一些小型的设计，1851 年，他在尼亚加拉瀑布上得以实现了一个大型设计，并且在人类历史上第一次让一列火车驶过这座钢丝缆索拉撑的桥跨。这一切，成了他被任命布鲁克林大桥设计师的前提。19 世纪末的美国，马克·吐温称其为“奢侈的年代”，也是臭名昭著的堕落时代，政治贿赂，欺诈合同，双重标准的全盛时期，如果你头脑简单，漫无目的，纽约是你幻灭的好地方。身为犹太人的约翰·罗布林显然不是。他聪明、有野心，知道如何与政府和商人打交道。布鲁克林大桥最终耗时 13 年建成，约翰·罗布林和他儿子都成了大桥的牺牲品。
约翰·罗布林
前所未有的巨大沉箱基座踌躇满志的罗布林着手建设布鲁克林大桥这个伟大的工程，但在一次勘测塔楼的途中，船撞上了码头，约翰·罗布林的一只脚被挤在了码头地面和锚桩之间，受伤并感染了破伤风，他拒绝医生治疗，迷信一种古老的水疗法， 2 个月后就去世了，年仅 63 岁。但计划并没有停下来。约翰·罗布林的儿子华盛顿·罗布林说服了不安的股东，成为布鲁克林大桥的主工程师。
华盛顿·罗布林
约翰·罗布林的计划中，整座桥依靠两个塔楼支撑，首先他必须足够坚固，以支撑起桥的重量，其次必须足够高，不会干扰河上繁忙的运输。当务之急是先建造一个可以水下作业的沉箱。华盛顿以前在欧洲见过小的沉箱，但布鲁克林大桥需要建造的沉箱比当时欧洲任何一座桥都要大，占地超过四个网球场的大小，要三城楼之高。罗布林选择了造船厂建造沉箱，因为他认为只有造船工人知道如何让木材防水。建好的沉箱像船一样入水，再由拖船将其引导至修筑桥柱的地点。下水后，十层坚硬的木板添加在沉箱顶部，一边工人们用铁锹和鹤嘴锄将沙砾和石头挖出箱体，沉箱下沉；另一边工人在箱体顶部建造桥柱，花岗岩的重量让沉箱进一步下沉，直到触碰到河床，再灌入水泥，制成坚固的基座。罗布林选择了坚固防水黄松木，并在沉箱内外涂上 6 英尺厚的防水涂层，6 个“管道”连接沉箱与外部空间，两个圆筒状的气闸（ air lock）运输压缩空气，输送井（supply shaft）输送工人进入沉箱作业，也是工程完毕后水泥的输送通道，注水的传动轴（water shaft）一直从沉箱底端延伸到水上，输送沙砾和石头，“水轴”的巧妙之处在于，不仅能起到“锁住”空气的作用，还能检测沉箱中的气压。
沉箱
庞大精密的沉箱设计，对工人们来说就没有那么伟大了。东河的压力、热气、压缩空气......难闻的气味，混杂着钻孔机和铁锹的声音，恶劣的环境中，水下的工人们每天只能工作 4 个小时。一些工人们经常感到呼吸困难、眼球发红突出、流鼻血、反胃作呕，之后甚至会出现四肢麻痹和疼痛，这些症状在回到陆地几天到几个星期中消失。但即便是炼狱一般的施工环境，布鲁克林的大桥建造中从来没有缺过人。那是 19 世纪的美国，每天 4 小时 2. 1 美元的薪酬（地面上 2.5美元／8小时），足以吸引大量的移民劳工。
基座比想象中困难得多，必须经历漫长而痛苦的过程，一点一点挖出来。直到 1871 年，布鲁克林大桥的塔楼建成。纽约河段的工程队就没有那么幸运了，沉箱持续下潜 18 米依旧没有到达岩层，接连两人死于潜水病，工地上人心惶惶不断有人离开，也不断有新的移民劳工被“丰厚”的报酬吸引而来。深度到达 24 米，当时从来没有任何一座桥到达过如此深度。工程队碰上一块像水泥一样坚硬的石头，工人的工具都敲钝了。华盛顿必须作出评估，是要设法抵达床沿牺牲更多的工人，或是让塔楼立于坚硬的沙块上。他选择了后者，但他必须承受失败的风险。如今，100 多年过去了，地基依旧坚固。
塔楼图纸
越是浩大的工程，牵扯的人越多，不可控因素也越多。由于工人偶尔的疏漏，造成火灾和压缩空气泄漏，长期呆在水下患上潜水病的华盛顿，病情在这几次的事故加重，已经无法去工地。他的妻子艾米丽·罗布林自学高级数学、工程学，在接下来的 11 年中帮助华盛顿监督工程并转达大桥建造遇到的问题和解决方案。与此同时，生病的华盛顿依旧每天在纽约的家中，用军事望远镜观察工程进展。
相比磨人的水下之旅，水上的塔楼建造则轻松得多。每天，三架吊车在蒸汽发动机的带动下将巨石（石灰岩、花岗岩）吊到半空中，逐一就位。当时美国大多数建筑不超过 5 层楼高，布鲁克林大桥的塔楼有 25 层楼之高，视线之内，鹤立鸡群的哥特风格的塔楼，十分振奋人心。
第一次使用钢索钢材的出现造就了布鲁克林大桥的另一个前所未有的成就。塔楼上承受着四根巨大的主绞索，将纽约和布鲁克林相连。主悬索直径为 0.4 米，长约 5633 米，由 19 股钢索绑在一起，每股钢索由 278 根钢丝拧成，每根钢丝有一根铅笔粗。布鲁克林大桥首次使用了钢索，在这之前，应用较为广泛的是铁锁，有些甚至是绳子。为了消除人们的疑心，当第一个钢索悬挂起来的时候，机械工程师法林顿坐着吊椅滑过钢索，成为了第一个跨越这座大桥的人。
但事故还是发生了。错的不是钢材，而是制造钢丝背后的人。1871 年美国民主党的政治机器坦慕尼协会首脑 William M. Tweed（“BOSS” Tweed），也是桥梁股票的主要持有人和负责项目财务的董事会成员，被爆出贿赂丑闻入狱。根据他的证词，为了赢得 150 万美元的债券，从桥梁工程中牟利，Tweed 贿赂市参议员金额高达 6 万 5 美金。公众对政府和公司，再一次失望。由于约翰生前对质量极尽严苛的要求，约翰罗布林公司可以制造出最好的钢索。但因为利益冲突的攻击，罗布林公司无法参与建造的过程。董事会紧扣预算，钢索承包权落在了布鲁克林公司 J. Lloyd Haigh 的手上。 J. Lloyd Haigh，业内都知道是一个不老实的商人，在主钢锁里，混杂了腐烂的钢丝。1878 年 6 月，一位工人在施工时由于钢丝断裂坠落，造成 2 名罹难，3 人伤势严重。尽管最终钢索的承包权回到了约翰罗布林公司，但已经掺杂在主钢索的腐烂钢丝没有办法收回。华盛顿只好在每根主悬索上多添加了 150 根钢索，以保证工程的质量。而拉住四根主悬索的地钩，每个足有 54431 吨重，相当于 12000 头大象拽着主旋锁。除此之外，华盛顿在悬挂桥面的吊索中另加了斜撑杆，使得桥面比约翰·罗布林计划中坚固了 6 倍。
“最后一根稻草”出现在建造第十年，由于提供桥面材质的公司迟迟无法供应，再加上此前不断爆出的丑闻和事故，公众的耐心似乎消磨殆尽。关于华盛顿病情加重，神志不清的谣言四起，一时间舆论将矛头指向华盛顿。换主工程师的提议被提上董事会议程，这对于为这项工程奉献了十几年的罗布林家族无疑是巨大的打击。艾米丽·罗布林在检测工程之余，张罗着平息谣言，保住罗布林主工程师的位置。她是第一个在美国土木工程师协会上进行演讲的女性，成功地保住了华盛顿的尊严。建成伴随着复杂利益的斗争和层出不穷的意外，1883 年， 历时 13 年，一共牺牲了 27 人，包括主工程师约翰·罗布林，布鲁克林大桥终于建成。
时任美国总统切斯特·艾伦·阿瑟及纽约市市长富兰克林·埃德森走过大桥，与另一边的布鲁克林市市长塞斯·洛会合，几千人参加了落成典礼，在烟花和礼炮中，见证了激动人心的一刻。罗布林一家是幸运的（是的，用美国另一位著名桥梁建筑师欧玛士·阿姆曼的说法，“运气”，是他职业生涯最重要的东西。阿姆曼是著名的韦拉扎诺峡湾大桥的设计师。）布鲁克林大桥始终未发生垮塌事故。垮塌事故在 19 乃至 20 世纪非常常见，其主设计师都是著名的工程师，比如西奥多罗·库柏之于魁北克附近的圣劳伦罗河大桥。86 名工人与垮塌的大桥一起掉入河中，75人溺水身亡。许多工程师都会在别人的失败里寻找弥补自己方案短处的线索。每次发生这样的垮塌事故，与大桥建设无关的工程师们就会涌向事故现场，努力确定原因。但是就这座垮塌的大桥本身而言，设计它的工程师的职业生涯就此结束。
在罗布林的计划中，桥面两旁的人行道高于车道与铁路轨道，可以让人们好好地享受这座桥带来的迷人景致。正如 David McCullough 写道，“车行道和轨道是为了每天的交通，而人行道则为了灵魂”。高耸的塔楼、优雅的拱门、交错的钢索和斜撑杆，感谢电灯的发明，布鲁克林大桥也是第一座使用电灯照明的桥梁，构成了东河上第一道迷人的夜景。直到今天，布鲁克林大桥仍然是美国最著名的大桥之一。在 1903 年之前，即在布鲁克林大桥与曼哈顿中间的东河上建成威廉伯格大桥之前，他一直是世界上跨度最大的悬索桥。正如作家盖·特里斯的说法：“它一直为诗人们所赞美，美学家们所羡慕，自杀者们所钟情。”
《咖啡公社》中的布鲁克林大桥
题图、文中图来自：Archdaily、Engineer's journal、Motherboard、Wiki
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