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外文译文

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维护历史铁桥

马萨诸塞大学阿默斯特分校适应性使用桥梁项目

Alan J. Lutenegger

摘要

马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts–Amherst）正在进行一个项目，翻修和重建八座19世纪末和20世纪初的铁质公路桥，以用作大学校园的人行天桥。该项目将在未来10年内完成，主要由土木工程专业的学生在私人来源的帮助下完成，无需任何国家资金。描述了计划用于本项目的八座桥梁，包括小马桁架桥和贯通桁架桥。还以已完工的一座桥梁为例，描述了保护过程。该项目说明了如何将该过程用于工程教育、工程推广、服务学习和历史工程遗产保护。

介绍

钢铁桁架桥正在迅速从景观中消失，取而代之的是具有更宽车道和更高承载能力的现代钢和混凝土结构。马萨诸塞州大学正在进行一个项目，以保存这些旧桥梁以供再次使用，从而使它们能够有新的生活并再次提供服务。该项目的目标是获取、恢复、重建和保护麻省大学阿默斯特校区的一些历史桥梁，以供再次使用。这些桥梁将用于校园内的人行道/自行车道和慢跑/步行道的组合。历史桥梁的保护和修复并不是什么新鲜事，过去已经成功证明了这一点。然而，这些项目大多是在各个单独地点进行的单一活动项目。

旧公路桥为适应性使用提供了极好的机会。随着旧钢桥和铁桥慢慢被更现代化的结构所取代，这些结构可以找到新的用途。Zuk和McKeel（1981）以及Green（1990）对旧公路桥与现代人行天桥的适应性使用进行了描述。适应性使用的典型示例包括步行或徒步小道和自行车道，因为新荷载通常远低于公路的原始设计荷载。结构稳定性通常不是桥梁再利用的问题，前提是修复或更换老化或断裂的构件。除了保留旧桥的历史价值外，这些结构在美学上令人愉悦，可以提供有价值的服务。

麻省理工大学项目由麻省理工大学土木与环境工程系的学生、美国土木工程师学会（ASCE）学生分会和相关总承包商（AGC）承担，最终将在校园内提供一个历史桥梁活历史室外博物馆，该博物馆将提供许多潜在用途。该项目将开发校园步行游，前往每个桥梁现场。该项目将在没有任何国家直接资助的情况下完成，并将依靠现金、实物服务、设备和材料的捐赠以及私人捐赠。桥梁的修复和重建将由ASCE学生在未来几年内完成。

桥梁将主要由土木与环境工程系的学生重建，并在校园内选定的地点重建。该项目的主要目标是：1）保留土木工程结构的实例，否则这些土木工程结构将被拆除报废；2）将翻新后的桥梁用作工程教具。还有一些补充目标，包括：1）为工科学生提供获得实际设计和施工经验的机会；2） 让学生了解土木和环境工程的历史和遗产；3） 为早期钢铁桥梁结构提供有价值的历史保护；3） 加强校园建设；4） 为大学工程拓展toK-12学生提供一种学习更多工程知识的形式；5） 提供永久性结构，作为中欧和东欧本科生和研究生课程中的教具。该项目由作者于1997年发起，一直在稳步发展。该项目共捐赠了九座桥梁。表11.1总结了为该项目捐赠并交付给大学的桥梁。

该项目还为中欧和东欧学生提供了另一个发展工程、管理和团队合作技能的机会。将通过测量和编目现有构件，仔细记录每座桥梁。学生将清点和测量每个桥梁构件，并确定需要更换的构件。将制造新零件并用于更换严重腐蚀的构件。该项目还将保留土木工程历史和遗产的一个重要时代，并将让学生参与课堂外的动手活动。

重建与恢复

该项目的第一步是在2001年秋季，CEE部门接收了佛蒙特州运输局捐赠的一座40英尺长的沃伦钢桁小马桥（1号桥）。这座桥建于1906年左右，最初用作佛蒙特州南部的公路桥。在将桥梁交付给阿默斯特之前，VTRANS已将桥梁存放了约8年。大桥分为四个部分交付，由麻省理工大学的中欧和东欧学生进行了全面重建。对桥梁进行了清点；编制AutoCad图纸；制造替换件以重建桁架；并在适当位置完成了桥梁重建设计。

这些桥梁正在使用现代材料和施工实践进行保护和重建，以便保留桥梁的原始配置。在使用原始技术（如铆接）的意义上，没有试图“修复”桥梁，使用可能与原始实践非常相似的技术。相反，所有被更换的部件都是用A36钢制造的，铆钉是用高强度螺栓更换的。所有拆下的部件都进行了标记和清点，以便将来可以用于硬度和抗拉强度的实验室测试。

任何建设/重建项目都需要一系列步骤或阶段才能成功完成。表11.2总结了在每座桥梁上执行的各个阶段的工作，并确定了每个阶段中的各个任务。每个阶段中的每项任务都为学生提供了一个机会，让他们获得土木建筑项目不同方面的经验。

桥梁说明

1号桥：沃伦小马桁架桥

获得的第一座桥梁是一座跨度为40英尺的沃伦小马桁架桥，该桥由佛蒙特州运输局捐赠并交付给麻省大学。

这座桥建于1906年，以前位于佛蒙特州南部。该桥于1996年拆除，并由VTRANS储存，以备日后使用（见图11.1）。这座桥已成功重建，目前正在校园人行道上跨越一条小溪。

2号桥：沃伦小马桁架桥

一位私人业主向中东欧部捐赠了一座配有钢制安全栏杆的钢铁沃伦小马桁架桥，用于该项目。除桥面外，该桥基本上已完工，目前正在外部存放。这座桥以前是作为一座公路桥在马萨诸塞州北菲尔德使用的。它的跨度为52英尺。它与1号桥的不同之处在于它没有垂直构件。该桥目前正在进行重建，预计将于2008年春季完工。（见图11.2和11.3。）

3号桥：球管国王柱桥

据估计，马萨诸塞州温莎东部制造了多达40座球管桁架桥。19世纪末，由当地企业家查尔斯·鲍尔（CharlesBall）创作。已知这些桥梁中只有三座幸存下来。下图所示的球管国王柱桥最初位于马萨诸塞州道尔顿的假日路。但在1990年被一个新结构所取代（见图11.4）。这座桥被温莎历史委员会接管，并自那时起一直在露天存放。这座桥采用国王柱设计，跨度为40英尺。温莎历史委员会将该桥的所有权转让给了该大学，用于该项目。该桥正在拆除，并分小段进行整修。

4号桥：透镜状小马桁架桥

曾有一段时间，约有600座透镜状桁架桥由康涅狄格州东柏林的柏林铁桥公司在整个新英格兰建造和架设。（见图11.5）。这些桥梁中只剩下大约60座，其中只有9座位于马萨诸塞州。马绍尔州李市胡萨托尼克河上的金山路大桥。是该国为数不多幸存的透镜状小马桁架桥之一。这座桥的跨度为76英尺。马萨诸塞州公路局（MHD）将这座桥的所有权转让给了该大学，用于该项目。2005年，承包商根据桥梁施工合同中的特殊条款，拆除了该桥并将其运输至麻省大学。

5号桥：单交叉沃伦小马桁架桥

马萨诸塞州康威市连接巴德维尔渡口路和里德桥路的里德桥路大桥。由R.F.霍金斯于1894年建造（见图11.6）。马萨诸塞州公路部门已将该桥更换为新结构。这座桥是一座跨度约40英尺的单交叉沃伦小马桁架桥。MHD同意为本项目转让这座桥的所有权。根据桥梁施工合同中的特殊条款，承包商于2005年拆除了该桥并将其运输至麻省大学。该桥具有许多有趣的结构特征，包括开放式钢格栅桥面系统。

6号桥：透镜状贯通桁架

贯穿桁架设计的透镜形桁架的另一个例子是横跨马萨诸塞州北亚当斯Hoos胡斯科河的噶文路大桥。（见图11.7）。这座桥的独特之处在于，它是马萨诸塞州仅存的两座单跨下承式桁架桥中的一座。这种类型的另一座桥是位于马萨诸塞州谢尔伯恩的巴德维尔渡船桥。并被列入国家历史遗迹登记册和美国土木工程师学会历史建筑清单。这座桥的跨度为90英尺，2005年被一座新结构所取代。马萨诸塞州公路部（MHD）同意转让本项目桥梁的所有权。根据桥梁施工合同中的特殊条款，承包商将桥梁完全拆除并运输至麻省大学。这座桥是所有候选桥中跨度最大、最复杂的桥，需要最多的时间进行翻修和重建。预计这座桥将成为该系列的展品。

7号桥：销连接普拉特小马桁架

邦兹威尔的下桥位于河街/州街上，横跨贝尔彻敦和帕默之间的斯威夫特河。这是一座销连接的普拉特小马桁架桥，跨度为77英尺。该桥由俄亥俄州坎顿市熟铁桥公司于1880年建造，具有许多不同寻常的特征，包括获得专利的肋形T形格构垂直构件。自最初建造以来，该桥几乎保持完整，因此历史上对该时期的设计是准确的（见图11.8）。MHD目前正在为此位置设计一座新桥。拆卸工作可能在2004年夏季进行。我们是MHD在该项目中使用的这座桥梁的第一批所有权人。

8号桥：熟铁普拉特穿过桁架

马萨诸塞州沙塔克维尔的拷路大桥。1895年由格罗顿大桥制造公司建造，横跨北河。这座桥是这个时代最常见的公路桥之一的经典范例，是一座93英尺跨度的六面板销连接普拉特桁架桥。（见图11.9。）

长期维护

作为最终重建的一部分，每座桥梁都应涂上适当的桥梁漆。将选择能够增强桥梁位置的颜色。将使用需要最少维护的桥面。ASCE和CEE系的学生团队将每年对每座桥梁进行检查。任何必要的维护将由CEE系和ASCE学生进行。

学生作业任务示例

除了在各个阶段参与工程的各个行政和技术方面，学生们还大量参与新部件的制造，以替换严重老化而无法用于新建筑的部件。图11.10显示了学生绘制的典型AutoCad图纸示例，显示了其中一座桥梁的端部连接和支承板。

图11.11显示了一名学生在工程机械车间使用钻床制造桁架的新连接板。图11.12显示了学生在将桁架和梁移动到校园最终位置之前，准备两个桁架进行试装配。将对每座桥梁进行初始组装，以确保所有主要部件在运输至现场进行最终组装之前正确装配。

有些任务要求学生设计出创新的解决方案。例如，为了拆除一些老化的部件，如必须更换的下弦角，必须小心拆除现有铆钉。为了在不损坏其他部件的情况下完成这项工作，学生们设计并制造了一台便携式液压铆钉压力机，一旦铆钉头用小型研磨机磨平，就可以将铆钉压出。图11.13显示了学生使用压力机拆除2号桥下弦连接处的铆钉。

总结：预期效益

预计该项目将对大学、外展以及中欧和东欧本科生和研究生课程产生许多短期和长期效益。该项目的目标之一是为K-12学生提供一个独特的机会，向他们介绍土木工程的概念，鼓励小学和高中教师将课程带到麻省大学校园进行徒步旅行。图11.14所示为最终位置的1号桥横跨一条小溪，用作人行道上的人行天桥。这些桥梁还将用于许多CEE课程，以阐明力学的基本概念，并讨论工程设计的历史方面。

在恢复和重建期间，学生将有机会参与一些对中欧和东欧所有领域都很重要的典型施工活动。该项目得到佛蒙特州运输部、MHD的支持，并与麻省大学规划办公室协调，以确定桥梁的位置。大多数桥梁将从其原始设计宽度重新配置为行人宽度，同时仍保持原始形状和组件的历史准确性。图11.15显示了将于2008年7月在最终位置重建的2号桥的试装配。目前，该项目正在与几个小组合作，以获得三座额外的桥梁。该项目将使这些桥梁免遭破坏，并在下个世纪赋予它们新的生命。

参考资料

Boothby, T. and Craig, R.J., 1997. Experimental Load Rating Study of a Historic Truss Bridge. Journal of Bridge Engineering, ASCE, Vol. 2, No. 1, pp. 18–26.

Green, P.S., Conner, R.J. and Higgins, C., 1999. Rehabilitation of a Nineteenth Century Cast and Wrought Iron Bridge. 1999 New Orleans Structures Conference, ASCE, pp. 259–262.

Schenk, T.S., Laman. J.A., and Boothby, T., 1999. Comparison of Experimental and Analytical Load-Rating Methodologies for a Pony-Truss Bridge. Transportation Research Record No. 1688, pp. 68–75.

Zuk, W. and McKeel, W.T., 1981. Adaptive Uses of Historic Metal Truss Bridges. Transportation Research Record No. 834, pp. 1– 6.

外文原文

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Preservation of Historic Iron Bridges

Adaptive Use Bridge Project, University of Massachusetts–Amherst

Alan J. Lutenegger

Abstracts

A project is underway at the University of Massachusetts–Amherst to refurbish and rebuild eight late 19th Century and early 20th Century iron highway bridges for use as pedestrian bridges on the University campus. The project will be completed over the next 10 years and is largely being performed by Civil Engineering students with

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