一、 英国泰伊大桥(Tay Bridge)

国内资料通常把(Tay Bridge)翻译成泰桥,本文把(Tay Bridge)翻译成泰伊大桥。

1850年以前,从英国爱丁堡到邓迪(Dundee)的旅行是一次艰苦的经历。尽管整个旅程只有46英里,因为要绕过弗思河和泰伊河,乘客们要在旅途中换车三次,要花三个多小时才能完成旅程。

伦敦大桥倒下来真人版(英国泰伊大桥TayBridge)(1)

从爱丁堡到邓恩走直线的话,就要在弗恩河与泰河上建桥

在宽阔的泰伊河河口架桥的想法引起了全国的想象。泰伊河在邓迪(Dundee)以东流入北海。河口宽阔,水流湍急,风力强劲。在河口附近架桥跨越这条河将是一项巨大的工程壮举。

19世纪60年代,两家铁路公司在通往英国东北的路线上相互竞争。成功的关键是在泰河上建一座桥。北英国铁路公司得到了批准,他们任命了一位著名的土木工程师托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)负责大桥的设计与施工。

托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)是一位经验丰富的土木工程师,他曾经在爱丁堡、珀斯和邓迪三家铁路公司任职工程师和交通经理,在业界很有声望。

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大桥设计师托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)

鲍奇(Bouch)的计划是提出了一座钢桁架桥,这座桥使用由铁墩支撑的钢桁架梁,带有铸铁柱和熟铁交叉支撑。这座桥与Bouch之前的桥梁设计相比,桥墩更窄,其交叉支撑不够广泛和坚固。

鲍奇(Bouch)最初的设计包括89跨,位于实心砖砌的桥墩上,每个桥墩由一个双圆柱组成。开始施工后,一切都很顺利,直到建筑工人从沃米特(Wormmit)一侧到达第十五个桥墩之后,河水底层基础表现出持续的劣化,不再能够承受鲍奇(Bouch)设计的实心桥墩的重量。

鲍奇(Bouch)不得不修改了图纸。如果桥梁要保持不受沉降影响,则需要更宽大的基础。鲍奇(Bouch)采用了各种方法来下沉这些更宽的基础,最后使用了巨大的沉箱。

在修改基础设计的同时,Bouch对桥墩跨度的布置也进行了重新布置,由14跨200英尺改为13跨215英尺。

这样改动后,高水位以上的桥墩上部由细长的铸铁柱组成,铸铁下是厚重的沉箱基础,这种组合很可能能够承受上部结构和通过桥梁的列车的沉重叠加重量,而且中央跨距的布置使得轨道在梁内进行,在轨道水平以下提供了一个清晰的间隔,而在其他跨距上,轨道在梁顶部进行。这本身就是一个完美的安排。

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泰伊大桥图片

上图是泰伊大桥图片,可以很清楚的看到13跨高桥墩,列车在高桥墩内部通行,在低桥墩上部通行,高桥墩的设计是为了桥下通航的要求

但鲍奇(Bouch)没有考虑到的是与桥梁成直角的大风对桥梁侧面施加的巨大压力。结合各种弱点,这最终将证明这是工程最终失败的决定因素之一。

风力验算在鲍奇(Bouch)时代并不存在,但鲍奇(Bouch)很清楚这个问题。他听取了关于风压的建议。那时的法国和美国的工程师已经采用了每平方英尺40-50磅的风压。但是Bouch给出的最低建议是每平方英尺10磅。认为该水平的风力不会迫使螺栓向上,从而将立柱固定在桥墩上。鲍奇(Bouch)并没有忽视风压,但他低估了它。这也是导致灾难发生的主要原因。

泰伊大桥于1878年2月竣工。在六年的时间里,600名工人(期间有20名工人死于安全事故)用3700吨铸铁、3500吨可锻铸铁、87000立方英尺木材、15000桶水泥、10,000,000块砖和200多万个铆钉建造了一座桥。。

毫无疑问,这座桥是当年的奇迹之一,引起了人们的极大钦佩。然而,当我们看到它的老照片时,我们不禁注意到,对于如此伟大的工程来说,整个上部结构看起来异常细长,而且在高桥墩之后,从砖柱到轻铸铁柱的明显变化并不令人放心。

泰伊大桥长近两英里,一些记录说这是世界上最长的桥;其他人则认为这是最长的铁桥或最长的铁路桥,总之它被认为是维多利亚工程的又一伟大壮举。1879年6月英国维多利亚女王从巴尔莫勒尔返回温莎城堡时经过了这座桥,大桥给维多利亚女王留下了深刻的印象,随后,女王将其设计师托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)封为爵士。

二、灾难发生

1879年12月28日,周日,下午7:00左右,苏格兰的冬夜很冷。今晚也有呼啸的风。在一艘停泊在邓迪(Dundee)的海军训练船上,风速测量为10/11级阵风。7点13分,一列从爱丁堡经沃米特(Wormmit)开往邓迪(Dundee)的火车经过泰伊桥(Tay Bridge)时,桥梁坍塌。6节车厢落入河中,没有幸存者。

这座大桥只开放了19个月,并通过了安全审查,事故给维多利亚州的工程界和公众带来了很大的冲击波。随着消息的传播,全国范围内都出现了震惊。报纸刊登了耸人听闻的图画,描绘火车从铁轨上坠入泰伊河。

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报纸头版报道此次事故

事故发生当晚6:00已有一列火车通过大桥,并报告称其旅程“非常艰难”——火车在摇晃和摩擦护栏时发出火花。

下午7:13左右事故列车开始通过大桥,这时桥上的火花与下午6:00通过大桥的火车相比,产生出来的火花要大得多,也要重得多。那天晚上的天气出现了狂风暴雨,当风吹过大桥时,一个吓坏了的信号员看到火车上飞出火花,突然一道亮光闪过,然后一片漆黑突然降临,信号员可以看到火车引擎里的火正在燃烧,火车在快速驶过大桥时车厢里灯火通明,突然现场陷入一片黑暗。火车显然出了问题,但由于狂风呼啸,几乎听不到任何声音。当列车未能出现在桥南端线路上时,信号员试图与桥北端的信号舱通话,但发现所有通信全部中断。直到第二天早上,天亮了,才清楚发生了一起悲剧。

桥的整个中间都倒塌了(高桥墩),当得知当晚开往邓迪(Dundee)的火车从未到达目的地时,当局立即执行了搜索和救援任务,但为时已晚。

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高桥墩和墩上桁架梁全部落入河水中

这里还应该知道:19世纪被称为英语最差的诗人威廉·麦格正是邓迪(Dundee)人。他最声名狼藉的诗就是关于这场灾难的《泰伊大桥灾难》,诗的开头是“美丽的泰伊大桥”。

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诗人威廉·麦格与他的诗“泰伊大桥灾难”

救援人员在水中发现了火车、桥梁和支撑桥墩的许多铁制品。没有幸存者;在59名已知受害者中,只有46具尸体被找到。考虑到季票持有人、其他目的地的车票以及铁路员工,据信火车上有74或75人。

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救援画面素描图

三、调查

当局成立了一个由三名工程师组成的调查法庭,试图查明大桥坍塌的原因。1月3日,也就是仅仅六天之后,就有了证据。经过数个月的时间收集和审查专家报告,并采访关键人物。在听取了120名证人的证词并询问了19919个问题后,调查法庭得出以下结论:

①桥墩基座的砌石表明石头和水泥之间的粘附性较差:石头太光滑,在添加水泥之前没有弄湿。

②柱脚固定的压紧螺栓设计不当,很容易穿透砌体。

③立柱部分上的连接法兰没有完全对合,本应在下一个部分中提供正确位置的插口并不总是存在。

④螺栓头和螺母未经修饰,一些螺母上的毛刺高达0.05英寸(1.3毫米)。这阻止了任何压紧力,因为如果在柱脚接头处使用此类螺母,并且随后压碎毛刺,则立柱顶部的自由间隙将超过2英寸(51 mm)。

⑤铸铁柱体壁厚不均匀,高达1/2英寸(13 mm);有时是因为型芯在铸造过程中发生移动,有时是因为模具的两半错位。薄金属本身是不可取的,因为它更容易“冷关”(冷却得更快)。

⑥此外还有糟糕的工艺加剧了悲剧的发生,Beaumont egg ,Beaumont egg不是鸡蛋,是一种混合材料,在早先的工业生产中,对于那些修复旧机床的人来说,这是一个造假的好办法。旧时代的制造商并不那么关心他们使用的铸件的质量,他们毫不犹豫地使用由灯黑、菲德勒松香和铁屑组成的混合物来掩盖金属中的缺陷。这种混合物几乎被普遍使用,在铸造行业被称为“博蒙特鸡蛋”(Beaumont egg),为了隐藏铸件中的微小缺陷,(Beaumont egg)被放入气孔和多孔区域,方法是用热铁棒熔化Beaumont egg,然后擦拭使其几乎无法被发现。在泰伊大桥灾难中倒塌的铸铁立柱供应商就是用“博蒙特鸡蛋”(Beaumont egg)来掩盖其拙劣的施工工艺。

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原始泰伊大桥的一部分

上图是邓迪(Dundee)交通博物馆展出的原始泰伊大桥的一部分。卡片内容:柱子来自最初的泰伊大桥,由铸铁制成。2002年,莱斯特大学对柱子的样本进行了检查,并确认了其真实性

最后,最强有力的证据,这座桥的风力设计不足。由于支撑不足,它被风吹倒了。如果桥墩,特别是抗风支撑,得到了适当的建造和维护,大桥本来可以抵御当晚的风暴。

事故发生当晚,一场猛烈的风暴(波弗特等级为10到11级)几乎与大桥成直角进行冲撞。目击者说,这场风暴是他们在该地区生活了20-30年以来所见过的最恶劣的一次;

尽管大桥在开通前已经通过了测试和鉴定,但桥梁上的工作人员报告说,每当火车经过时,桥梁就会发生剧烈振动。一位检查员注意到有缺陷的接头,但他没有报告,而是决定自己修复。(这一决定进一步降低了桥梁的结构完整性。)

尽管在泰伊大桥竣工后不久被授予爵士头衔,但法庭认为,泰伊大桥的首席工程师托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)应为大桥坍塌承担主要责任。

托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)否认对这场灾难负有任何责任,他称这是一场悲剧事故,他的律师称,这一定是由于列车速度过快或撞上障碍物后脱轨造成的,但找不到这两种情况的证据。

托马斯·鲍奇(Thomas Bouch)辩称,他相信火车只是被这些以前从未见过的飓风从桥上刮下来的。然而,在盘问下,他被迫承认,在建造过程中使用了廉价和劣质的材料,桥梁的维护是不定期的,而且经常被忽视。

他还不得不为自己在桥梁施工中使用的高墩钢桁架梁辩护,所高墩桁架梁都在风暴中倒塌,并否认了他没有考虑极端天气条件的可能性,也没有完成对潜在风速的任何具体科学测试,而是根据过去的经验作出假设的指控。

对鲍奇(Bouch)不利的证据是确凿的,人们普遍认为他应该为这场灾难负责,但他的爵士身份令人尴尬,因此法院拒绝追究他的直接责任。结果判决结果是“上帝的悲剧行为“,对鲍奇(Bouch)没有提出任何指控。

调查结束后,鲍奇(Bouch)立即着手加固他最近在南Esk高架桥上建造的桥梁,但他的声誉现在如此之高,以至于建造者对其可行性不相信,决定将其完全拆除。与此同时,他修建另一座横跨福斯湾大桥的计划被悄悄搁置。

在这一系列的谴责和抵制之后,鲍奇(Bouch)退出公众视线,在莫法特购买了一栋乡村别墅。由于无法面对谴责和抵制造成的“心灵的震惊和痛苦”,鲍奇(Bouch)的健康状况恶化了。他于1880年10月30日去世,这是被封为爵士的第18个月。

这场灾难是最著名的桥梁事故之一,至今仍是不列颠群岛最严重的结构工程事故之一,同时它确实为桥梁建设带来了一些新的见解,包括一些至今仍在使用的经验教训。工程师们开始了风力的研究并用于结构计算,诞生了一个新的名词—风荷载。

今天,人们仍在猜测这场灾难发生的原因。有三种主要理论可以解释这种崩溃。第一种理论,疲劳效应,疲劳产生变形,垂直变形被风暴放大,将桥梁震开。第二种理论,火车脱轨,火车被风吹出轨道,车轴撞到一根高梁支柱上的支墩上,从而将冲击波垂直发送到桥梁的支柱上,导致桥梁倒塌。第三种理论,风(与调查法庭的调查结果最为一致),桥梁上的风力产生了多米诺骨牌效应,从而一个接一个地,桥墩上的上层结构与下层结构分离,从而使桥梁无法挽回地顺风倾斜。

1879年这一决定性的一天将英国和英国工程界推向了风口浪尖,并使一个国家为75名在黑暗、冰冷的泰伊河中丧生的灵魂哀悼。为什么这场灾难如此著名。许多其他死亡人数要高得多的灾难已经变得默默无闻。答案很清楚。这座桥当时是世界上最长的,因此最著名。这就是为什么它被列为泰坦尼克号后有史以来最著名的交通灾难之一。

四、祭奠

1880年,所有已知遇难人员都被官方记录在《苏格兰国家记录》当中。

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遇难者记录

随着互联网的快速发展,英国当局以此次事件的英文名称tay bridge disaster为域名建立了一个网站。与泰伊大桥灾难有关的著作、调查报告、研究论文等文献和文章不断的在网站里更新。告诫人们不要忘记过去,消失在河水中的灵魂他们并不是冷冰冰的数字。

事件发生134年后,2013年12月28日星期六,在泰伊大桥岸边,为泰伊大桥遇难的59名已知受害者建立的纪念碑举行了揭幕仪式。纪念碑由数个大的花岗岩石碑组成,背面刻有死者的名字,位于法夫海岸小道的一部分

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邓迪(Dunden)和沃米特(Wormit)的遇难者纪念碑

最右侧的石碑是尼恩·尼莫·怀特写的诗。

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诗人怀特的诗

诗人怀特的诗:“深水无法扑灭为这场灾难燃烧的持久火焰。现在,让他们团结一致,正确地记住,部分地得到纠正。”

本文由 微信公众号 达芬奇的视角 编辑整理完成 作者 007

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