前言
自从第一根圆木落入水中,人类就对桥梁和它将分离的事物连接在一起的力量着迷。桥梁可以唤起兴奋、胜利和恐惧,亦或兼而有之。它们出现在许多文化的神话、传说和寓言之中,它们为人类的每个世纪都增添了新的象征意义。想想巴黎新桥、查帕奎迪克桥、亦或横跨宁静小溪的廊桥,它们给予了我们无限的遐想。
桥梁贯穿历史。国王、皇后、僧侣、革命者和运动员,以及每天上下班的我们,都曾建造、焚烧、保卫和庆祝过桥梁。原来只是屏障的河流和依水而建的城市塑造了桥梁的故事——想象一下,如果没有标志性的桥梁,巴黎、伦敦、纽约或圣彼得堡会是什么样子。桥梁的体量和样式也反映着人类经济和技术的发展。
最早的原始桥梁由梁、石和绳索构成,后来逐渐演变为更为复杂的结构,由直觉敏锐、通常匿名的工匠建造而成。罗马帝国对已知世界的统治部分归功于罗马人独特的工程天赋,体现在他们独特的砖石拱桥上,其中许多至今仍屹立不倒。西方鲜为人知的是中国人建造的极其精美和创新的桥梁。赵县安济桥建于 6 世纪末,其建造方法比西方任何类似桥梁都要早几百年。
文艺复兴时期出现了有人居住的桥梁,佛罗伦萨的维琪奥桥(Ponte Vecchio)和威尼斯的里亚托桥(Rialto Bridge)就是典型代表,而帕拉迪奥式桥梁(Palladian bridge)直到十八世纪才开始广泛流行,当时英国景观设计师接受了安德烈亚·帕拉迪奥(Andrea Palladio)的桥梁设计。廊桥遍布世界各地,但在年轻的北美尤其受欢迎,因为那里木材丰富,时间宝贵。
1830 年蒸汽机车的引入彻底改变了桥梁设计、施工技术和新兴的土木工程领域。石材和木材让位于铁的使用,铁是 19 世纪英国铁路桥梁建设巨头们所利用的材料,包括托马斯·特尔福德(Thomas Telford)、罗伯特·斯蒂芬森(Robert Stephenson)和伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔(Isambard Kingdom Brunel)。到 19 世纪末,詹姆斯·艾兹()James Eads、约翰·罗布林(John Roebling)、本杰明·贝克(Benjamin Baker)和古斯塔夫·埃菲尔(Gustave Eiffel)巧妙地利用了新材料钢铁的强度和轻盈性。
高速铁路对桥梁也有着类似的变革性影响。如今,桥梁的防护技术可以限制振动、噪音并限制进入铁轨。子弹头列车的速度通常可达 220 英里/小时(354 公里/小时),而且速度越来越快,它带来了公共交通的环境效益,但其产生的振动和噪音在一定程度上抵消了这一效益,这些振动和噪音可与音爆一样大,会污染铁轨附近的社区。防护桥设计有助于限制振动和噪音,还能限制人、动物或空中碎片进入铁轨。任何由碎片或结构校准不够精确引起的不规则性都可能对车内人员造成致命伤害,因为列车实际上是在空中行驶的。最快的磁悬浮列车使用强大的磁性将其保持在铁轨上方;列车和轨道之间没有接触。
早在莱奥纳多·达芬奇(Leonardo da Vinci)以半圆形拱桥为背景画出神秘莫测的蒙娜丽莎(Mona Lisa)之前,艺术家们就对桥梁产生了浓厚的兴趣。吉维尼的桥是莫奈的灵感源泉;新桥则是雷诺阿的灵感源泉。在波提切利(Botticelli)、拉斐尔(Raphael)、康斯特布尔(Constable)、惠斯勒(Whistler)、塞尚(Cézanne)和梵高(van Gogh)的画作中,桥梁从角落中隐约可见,或占据中心位置,这些画作仅举几例。当然,布鲁克林大桥(Brooklyn Bridge)是世界上被画、素描和拍照次数最多的桥梁。
为了避免拆除由奥特马尔·阿曼 (Othmar Ammann) 设计的标志性的贝永大桥 (1931 年) ( Bayonne Bridge),纽约和新泽西港务局决定将桥面加高 64 英尺 (20 米),使其垂直净空增加到 215 英尺 (66 米)。此次改造是为了容纳目前使用扩建后的巴拿马运河的大型集装箱船。
京沪高铁全线 86%(703 英里,1,131 公里)由桥梁组成。该线路包括丹昆特大桥、天津特大桥和北京特大桥,这三座大桥分别是 2011 年京沪高铁开通时世界上跨度第一、第二和第五大的桥梁。中国 2013 年提出的“一带一路”倡议代表着全球对基础设施的大规模投资。
马塞尔·杜尚(Marcel Duchamp)曾经说过,美国唯一的艺术品就是她的管道和桥梁。事实上,美国对大型悬索桥近一个世纪的垄断始于 1883 年,结束于 1964 年,这个时代以布鲁克林大桥(Brooklyn Bridge)和维拉札诺海峡大桥(Verrazzano-Narrows Bridge)为开端。接下来的二十年,日本和欧洲掀起了大规模桥梁建设的热潮。千禧年以斯堪的纳维亚和中国破纪录的桥梁竣工而告终。
大胆的新设计正在酝酿之中,这些设计能够跨越曾经不可能的距离。二战后发展起来的斜拉桥已经超越了实用性,达到了美学表现的境界。混合结构以及高性能复合材料正在彻底改变桥梁设计。中国正在进行基础设施的历史性扩张,过去十年,仅高铁桥梁就建造了35, 000座。与此同时,在印度北部一个偏远的河岸上,老式的砂砾和尖端技术正在汇聚在一起,建造世界上最高的铁路桥。
2007 年,横跨密西西比河的 I-35W 大桥( I-35W Mississippi River bridge)倒塌,让公众意识到北美基础设施的糟糕状况。桥梁每天都要承受交通、风和天气的冲击,容易出现应力疲劳和腐蚀。尽管实际数字各不相同,但美国和其他发达国家中,有相当高比例的桥梁面临倒塌危险。然而,油漆和抗震加固等预防措施成本高昂,而且不会像新建桥梁那样引起纳税人或立法者的热情。
土木工程师,即便是那些设计了最大、最具创新性和最受欢迎的桥梁的工程师,也远不如他们设计的桥梁出名。一个有趣的轶事是罗伯特·摩西(Robert Moses)在 1964 年纽约市维拉札诺海峡大桥(Verrazzano-Narrows Bridge)落成典礼上介绍奥特马尔·阿曼(Othmar Ammann)的故事。在这座当时世界上最长的悬索桥获得一系列赞誉之后,摩西却忘了提到它的设计师、可以说是二十世纪最伟大的工程师阿曼的名字。
工程师往往是文明的无名英雄,但人们开始认识到他们的巨大贡献,这种贡献在未来几十年只会加速。城市人口的激增、能源和材料成本的上升,尤其是气候变化,导致洪水和地震活动增加,都需要创造性的新解决方案。而这些解决方案来自各行各业的工程师,他们首先理解万物的统一性和多样性的关系。结构经济性和可靠性至关重要,均有依赖于物理定律和数学原理。
桥梁的朴素诗意总是向着那些乐于欣赏它的人展现。无论是简单还是复杂的桥梁,每座桥梁都讲述了在桥梁上汇聚的非凡生命、努力、独创性和奇迹。本书中的文学引文和主题篇章从不同维度述说着桥梁,抒情的、灾难的和实用功能等,以及它们对我们想象的吸引力。这些桥梁按时间顺序排列,但德国的鲁登道夫桥(Ludendorff Bridge)除外,尽管这座桥建于 1918 年,但它是在二战的背景下呈现的,当时它在历史上占有一席之地。
然而,过去二十年最大的变化或许在于工程师对自己的看法。传统上,大多数工程师都是建筑师的帮手,而建筑师似乎独揽了所有的荣耀。如今,这个行业正在认真审视自己。美国国家工程院 2008 年的报告《改变对话:提高公众对工程理解的信息》等研究解释了为什么以及如何提升该行业的形象。鉴于工程行业的男女比例为 86:14,该报告和其他研究都强调要向年轻女性推广。为此,企业家黛比·斯特林 (Debbie Sterling) 创立了 GoldieBlox,这是一种 Erector 风格的玩具,可以让女孩们体验工程的乐趣。斯特林学习机械工程的斯坦福大学也采取了行动,发表了一系列报告,这些报告都可在网上找到,探讨了工程的广泛人文潜力。本着这种精神,本书以两位女性的作品作为开篇和结尾,她们的作品打破了传统,拓展了我们的自我意识。
在全球范围内,恐惧似乎正在分裂我们——以肤色、信仰和性取向为依据——并摧毁包括人类在内的所有物种生存和繁衍所需的多样性。桥梁是连接而非分离的结构,为基础设施的公民和人类潜力提供了恰当而充满希望的预兆。它们表达了所有人类之间存在的基本纽带,这些联系现在比以往任何时候都更需要得到保护。
“我对圣地亚哥·卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)在塞维利亚和其他地方设计的美丽桥梁特别感兴趣。当我们为 Voodoo Lounge Tour 设计舞台时,我对设计公司 Fisher Park 的马克·费舍尔说:‘我想要这座桥;我们将在那里设置主舞台,然后我们可以在这里、这里和这里建一座桥。’马克只是说:‘哦,真是个没用的想法!’所以当 Bridges to Babylon Tour 巡回演唱会开始时,马克把我的想法抛给了我。他说:‘好吧。如果你给我一百万美元,我可以建造一座从舞台升起并降落在 B 舞台上的桥。’我说:‘那就试一试吧。’”
—— 米克·贾格尔,《通往巴比伦的桥梁》舞台布景,ARTNET,2016 年
中国的运结步行桥将不同水平连接起来,得到一个不同寻常的造形。
当 Solarcentury 用 4,400 块光伏板覆盖横跨泰晤士河的古老黑衣修士铁路桥(1886 年)的屋顶时,它成为了世界上最大的太阳能桥,为黑衣修士火车站提供了 50% 的能源,并大幅减少了二氧化碳排放量。由于改造后产生的能源足以每天冲泡 80,000 杯茶,伦敦人在 2014 年项目开放当天就免费享用了一杯茶。