福斯桥，英国人永远做不完的工作

发源于苏格兰斯特灵郡山区的福斯河，向东蜿蜒流入福斯湾，继而注入北海。远望福斯湾河口相对狭小的昆斯费里港，海天间一座橘红色钢铁大桥横跨南北两岸，这就是英国人引以为傲的福斯桥。

福斯桥（Forth Bridge）连接南岸爱丁堡的南昆斯费里(South Queensferry)与北岸法夫区的北昆斯费里(North Queensferry)，全长2467米，是世界上最长的多跨悬臂铁路桥，落成于1890年。在它开通之前，要想在此地区穿越福斯湾只能通过轮渡。早在11世纪，南北昆斯费里之间就有一条定期轮渡，是苏格兰王后玛格丽特往返爱丁堡皇宫和邓弗姆林修道院（Dunfermline Abbey）的必经路线，“昆斯费里”意即“女王的渡口”。

福斯桥是运输通道，也是旅行的目的地。

福斯桥横跨福斯湾，将爱丁堡与法夫相连。它是世界上最长的多跨悬臂桥，主跨度在同类桥梁中居第二。庞大的橘红色钢躯历经百年风雨，铁路运输至今繁忙。

到了19世纪中叶，英伦三岛东岸的南北铁路线快速延伸，传统渡轮已明显不能满足客货运输的需求，在福斯湾修建一座铁路桥的呼声日益高涨。于是1873年，在苏格兰铁路建设中受益的四家铁路公司达成协议，联合组成福斯桥铁路公司。

起初，福斯桥的设计工作由才华横溢的土木工程师托马斯·鲍奇（Thomas Bouch）担纲。他曾创建世界上第一条火车滚装轮渡线，协助开发了建桥所用的沉箱，还于1878年在泰湾建成苏格兰第一座跨海铁路桥——泰桥（Tay Bridge）。由于福斯湾海底过深且淤塞，无法修筑多座桥墩，因此桥梁的跨径需很长。鲍奇设计了一座两跨悬索桥，由3个桥墩支撑吊住桥面的缆索，并开始在因奇加维岛(Inchgarvie)修建桥墩。然而1879年12月28日的一场飓风彻底改变了鲍奇和福斯桥的命运。这天他设计的泰桥在刚开通一年多就在狂风暴雨中突然坍塌，造成一列火车坠毁、75名乘客殒命，成为彼时英国历史上最严重的桥梁事故。鲍奇的设计能力因此遭到公众质疑，福斯桥工程被迫中断。

之后不久鲍奇去世，福斯桥工程由桥梁工程师本杰明·贝克（Benjamin Baker）和约翰·福勒（John Fowler）接手。贝克负责大桥主体的设计与建造，福勒负责连接主桥与路堤的引桥。受泰桥事故警示，贝克先在因奇加维岛测量了风压，记录下34磅每平方英尺（约1628帕斯卡）的侧风。而之前鲍奇是基于抵御10磅每平方英尺侧风的假定来设计他那座灾难性大桥的——泰桥坍塌的根本原因在于没能解决好风荷载问题。

贝克与福勒并没有采用鲍奇的悬索式结构设计，而是创新性地提出一种悬臂桥设计方案。整座桥包含2个主跨、2个边跨和2个15跨的引桥。主体3个桥塔高110米，由花岗岩桥墩支撑。每座桥塔有两个伸臂，各长207米，构成主跨的伸臂之间用107米长的挂梁对接，使跨径达521米。这在当时是世界上主跨最长的悬臂桥，直到1919年加拿大的魁北克桥建成（主跨跨径549米），“最大跨”纪录才被改写。

人体展示福斯桥的悬臂技术原理

利用沉箱挖掘海底淤泥建造桥墩

建造中的桥塔，钢柱交错，看上去十分杂乱。

桥塔最外侧伸臂即将与高架引桥对接，连接处是整座桥受力的关键。

悬臂桥的设计理念源自贝克所欣赏的中国伸臂木梁桥（鹊巢桥）。悬臂技术在人类桥梁史上应用了几千年，通过上臂、下拱和格构梁来平衡桥体本身及过往车辆的重量，可以清楚地计算应力。由于福斯湾风力大，贝克将桥塔设计成向内倾的纺锤型，全部由粗细不一、长短各异的钢杆交叉拼装而成，在当时是一种十分新颖的构想。这种结构通透性大，阻风面积小，加上纺锤造型稳定性好，使桥体的抗风能力大大增强。

在建筑材料方面，同期许多大型建筑如法国的埃菲尔铁塔大都采用延展性高的锻铁建造，贝克则选择强度与韧性适中的新材料——低碳钢。“可以把半英寸厚的钢板像报纸一样折叠起来，用铆钉像细绳一样系成结。”对新材料的追求与他儿时作冶金学徒的经历不无关系，而这一时期英国突飞猛进的炼钢技术使这一切变得可能。

福斯桥工程声势浩大，设计方案受到各方关注。有批评者认为，贝克的悬臂桥结构从正面看似整齐，但从其他视角看是一堆杂乱的线条，难以产生美感。对此设计师回应，“首先应该明白桥墩和上部结构的功能以及实现功能所需的材料，再来评价大桥的美丑。”方案几经修改完善，最终于1882年获得批准，福斯桥正式开工建设。

为在28米深的河床打地基建桥墩，施工方建造了6个巨型沉箱，通过调节箱内气压控制下沉或漂浮，工人们借此进入箱体进行挖掘。工程师威廉·阿罗尔（William Arrol）的加盟，实现了贝克建造大型钢桥的梦想。阿罗尔利用水压机成功把钢板制成直径近4米的巨管，还发明了一些新工具例如水力铆接机，将百万铆钉钉入大桥变成现实。福斯桥的建造共耗费5.4万吨低碳钢，使用了650万个铆钉，用钢量可谓桥梁建造史上的一次创举。但不容忽视的是钢易受海水锈蚀，福斯桥的解决方案是在所有裸露的钢体表面涂刷防腐漆，全桥的刷漆面积达23万平方米。

福斯桥从1882年开工建设到1889年底竣工，历时7年，建造过程异常艰苦。高峰时期有近5000名工人同时施工，强风中高空作业导致73人丧生，数百人伤残。为了纪念这些为英国桥梁事业做出贡献的蓝领工人，后人在桥址处修建了纪念馆。1890年3月4日，威尔士亲王即后来的爱德华七世国王亲自将一枚金铆钉钉在大桥上，宣告福斯桥正式通车。自此，从阿伯丁至伦敦的铁路线不再被福斯湾中断，每天约200列火车从桥上驶过，经历了130年的强风海潮和两次世界大战，今天福斯桥仍巍然屹立。

福斯桥建成后进行过多次大规模维修。桥体安装有维修通道和步梯，便于在运营中周期性检修。21世纪初，大桥的养护部门对结构进行了全面检测，主要承重结构仍然完好。在英国人眼中，福斯桥的维护是一项连续不断的工程，因为把桥全部油漆一遍后，前面部分已经褪色，这意味着又要开始新一轮的维护。“Paint the Forth Bridge”（给福斯桥刷漆）因此成为一句俗语，形容一件永远都做不完的工作。

福斯桥的日常维护是一项浩大的工程

一次全面粉刷需持续10年，被形容为“永远做不完的工作”。

这座维多利亚时期的钢铁巨无霸留给后人的是震撼、惊叹和敬畏。据说，1896年李鸿章访问英国，参观福斯桥后也想在渤海湾建造一座类似的铁路桥，后来詹天佑在担任粤汉铁路督办时所提出的武汉长江大桥设计方案就参照了福斯桥。许多影视音乐作品中都出现过福斯桥的身影，希区柯克的电影《三十九级台阶》中惊险的跳火车场景、滚石乐队的专辑封面、周杰伦的歌曲《明明就》MV均在此取景。

1964年滚石乐队为拍摄专辑取景福斯桥

“福斯桥各种未经装饰的建筑元素直接呈现，构成了它独具特色的工业设计美学。在以铁路为陆路长途运输主要方式的时代，它在风格、材料和规模上的创新使之成为桥梁设计与建造史上重要的里程碑。”2015年联合国教科文组织将福斯桥列为世界文化遗产，正是因其杰出的科学、美学和历史价值。

现代桥梁工业日新月异，福斯桥身边也增添了两个新伙伴——1964年落成的福斯公路桥和2017年通车的昆斯费里大桥。老中青三代桥梁被伊丽莎白女王称为福斯湾“壮丽大桥”“现代工程的功勋”，它们构成了苏格兰东部地区重要的交通枢纽，在碧海蓝天间筑起跨越时空的风景走廊。

福斯湾的“壮丽三桥”（中为福斯公路桥，右为昆斯费里大桥），共同构成苏格兰东部重要的交通枢纽。

本文选自2020年8月刊