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1、西奥多库珀——魁北克大桥失事记3李著王景(清华大学土木系,北京100084)1907年8月29日,在加拿大圣劳伦斯河上,魁北克大桥正在施工。这是一座钢悬臂桥,主跨长达1800英尺(548.6m),是当时世界上最长的桥跨。两端的锚跨结构(各长500英尺即152.4m)已完工,两悬臂跨各长562.5英尺(171.45m)也已完工,中间的悬吊跨也正在组装并已向河中伸出600英尺(182.9m)。当时正是下午五点半,收工哨声已响过,工人们正在桁架上向岸边走去。突然一声巨响,犹如放炮一般,南端锚跨的两根下弦杆突然被压屈,并牵动了整个南端的结构。其结果是南端的整个锚跨及悬臂跨,以及已部分完工
2、的中间悬吊跨,共重一万九千吨的钢材垮了下来。由于那里的河水很深,可以行驶远洋邮轮,落入河中的桥身迅即无影无踪,只留下靠近岸边的已被扭曲的部分锚跨桥身和水中漂浮着的一些木板说明刚刚出了大事故。当时在桥上工作的86个人中只有11人获救。据目击者说桥身“就像是一根底部迅速融化的冰柱”般的坍塌下来。这个事故在桥梁史上是场影响深远的灾难。虽然整个事故的过程才15秒钟,但根子早在好几年前就种了下来。故事要从1887年说起。那一年加拿大成立了魁北克桥梁公司并获批准于3年内在圣劳伦斯河上造一座铁路车辆两用桥。1897年时,这项批准已延期了3次,并且最后一次将于1905年到期。总工程师霍尔(E.A
3、.Hoare)于是就写信给美国宾州(Pennsylvania)的凤凰桥梁公司(PhoenixBridgeCompany),请他们在当年六月参加在魁北克举行的美国土木工程师学会年会的工程师顺便造访他一次,讨论魁北克大桥的工程项目。参加这次讨论的有凤凰公司的总工程师丁斯(JohnSterlingDeans)及美国最杰出的桥梁工程师西奥多.库珀(TheodoreCooper)。库珀于1839年出生于纽约州。1858年他19岁时毕业于润斯来尔理工学院(Rensselaer3本文收稿日期:1997年6月工程力学140Institute)土木系,比后来建造布鲁克林大桥的华盛顿.茹布林低一班。
4、他于1861年参加了海军,在内战的最后三年里在一艘军舰上当助理工程师,随后又到海军院校内任教。1872年7月,他从海军退役,受聘于伊兹船长(JamesEads),监理圣路易大桥的钢结构构件的制造。伊兹很欣赏库珀的才能和勤奋,提升库珀负责大桥上部结构的组装工作。这其间发生一件值得一记的事:1874年1月19日,库珀吃惊地发现大桥第一跨已合龙的管状拱肋有两处出现断裂。库珀发加急电报(当时最快捷的通讯方式)报告在纽约的伊兹。伊兹于当天午夜收到电报后,将处理指示也通过电报告诉库珀。库珀及时地进行了处理并避免了一场灾难。这件事所以值得一记是因为35年后在另一场类似的事件中,库珀却未能得到像
5、他为伊兹所提供那样的及时服务。1874年,圣路易大桥完工后,库珀的名声也树立起来了,很多单位邀请他去工作。1879年,他在纽约成立了他自己独立的顾问工程师事务所,承接了很多重要的铁路桥梁工程项目。他还在美国土木工程师学会的年会上和学报上发表大量的著作,并两次以他的论文获得学会的诺曼奖章(NormanMedal),还一度出任学会的主席。他在铁路桥梁设计上的一项影响深远的贡献就是将铁路荷载概括为代表机车的一系列固定间距的集中轮压和代表列车的均布荷载,即所谓库珀E制荷载(Cooper′sE-Loading)。这对影响线的使用提供了便利。这在当时铁路荷载日益加重而常须对很多旧桥进行复核时
6、是很有用的。库珀还发表了大量的图表以简化铁路桥梁桁架的内力分析,这些图表一直应用到本世纪中。1897年库珀参加魁北克大桥项目讨论时,他已是美国铁路桥梁方面的权威,他的事业正如日中天。但遗憾的是,他还未能像他的前辈伊兹和茹布林那样主持过一座历史性的杰作,因此魁北克大桥对他有不可抗拒的吸引力。他那时已将近60岁,健康又不佳。他要把魁北克大桥作为他最后一个作品,为他光辉的事业画个圆满的句号。因此一周后他向霍尔表示他对主持大桥的设计和建造有兴趣。由于魁北克桥梁公司自己的总工程师霍尔没有300英尺以上跨度桥梁的经验,所以也欢迎库珀来主持工程。但由于公司在资金方面有困难,所以动作缓慢,直到两
7、年后才和库珀建立了正式的合作关系。第一件事就是请库珀审查所有的设计投标,并请他在审查时考虑到公司在财务上的困难。1899年6月,库珀将他的结论上报公司:“...我的结论是,凤凰桥梁公司的悬臂桥方案是最好并且最便宜的方案。...”这里“最好最便宜”几个字说明,虽然有关的各方面都没有明确地将成本的考虑放在安全之上,但明显的是大桥一开始就背上了双重包袱:它自身要承担的荷重和公司的财务困难。1900年6月,库珀被正式任命为建桥期间公司的顾问工程师,他终于成为一座历史性工程项目的主持人。他
