达尔文在论及生物进化时认为,在大自然的淘汰下能够存活繁衍的生物,是那些能够最快调整适应自然变化的物种。这一原则用来描述桁架桥在19世纪短短100年间的演变也十分贴切。

  19世纪中叶是桁架形式发展的高峰时期,涌现出许多桁架注册专利,获得使用并有较大影响力的,除了前面两节提及的Burr、Town、Fink、Bollman之外,还有如下几种桁架形式,也在当时的铁路建设中广泛应用。

  Howe桁架和Pratt桁架,与Fink和Bollman桁架几乎同时发明。

  长期以来,midas管桁架设计培训网受拉杆件的连接节点一直是木桁架的弱点。Howe用铸铁取代木材做桁架竖杆,简化了节点处复杂的榫头连接构造,提高了桁架的使用寿命。而且Hown使用螺纹拉杆,两端用螺母固定的方式,使得竖杆成为可调节的拉力构件,通过改变竖拉杆的长度,桥梁在使用过程中较大的变形可以得到部分恢复。这是Hown桁架的一个最重要的特性,Hown桁架因此而被认为代表了木桁架桥的最高成就,也是桁架梁从木材向金属材料过渡的一个起点。

  与Hown桁架的受力构件相反,Pratt桁架是斜杆作为拉杆,竖杆作为压杆。显然,如果沿用木材做压杆,金属材料做拉杆的思路,Pratt桁架需要更多的金属材料,因而比同样设计的Hown桁架贵。因此,尽管Pratt桁架与Hown桁架都在19世纪40年代发明,初期Pratt并不流行,而是Hown桁架更为常见。不久,全金属材料的桥梁开始受到铁路投资人的青睐,Pratt桁架便逐渐取代Hown桁架,成为跨度小于75米铁路桥最大量使用的结构形式。

  当时还有一个经济控制因素,即将节间长度限制在7.62米之内,可以得到最经济的桥面系设计。Pratt桁架的两个变种,即Baltimore桁架和Pennsylvanian桁架对此做了改进。这两种桁架主要用在穿式桁架桥。在桁高增大时,在下弦杆中部增加一根竖杆与斜腹杆连接,用二次构件保持7.62米的下弦节点间距,因而可以将相同的桥面系纵横梁的构造用于更大跨度的桁架桥。Baltimore桁和Pennsylvania桁的跨度可以达到180米。

  Pratt桁架在19世纪晚期得以大量使用,还有一个很重要的原因。相对于其他的桁架形式,Pratt桁架是简单的静定结构。桥梁建造正是在那个时期,开始从纯粹的经验设计步入理论计算分析。Pratt桁架可以用最简便的方法计算整个结构的杆件内力,令人感到更为可靠。事实上,Thomas Pratt本人是学院派的工程师,他在伦斯勒理工学院(位于纽约州的特洛伊)接受了工程训练,这是他和同时期的其他自学成才的桁架发明家最根本的区别。

  如今应用最为广泛的三角桁架,也称为华伦桁架(Warren),在1840年便已注册专利,与Hown等几乎同时,不过在19世纪并不流行。华伦桁架是桁架家族中的“极简”成员,由最简单的等边三角形,沿跨度方向叠加,形成桁架梁。当跨度增大,可以用竖杆将等边三角形分成两个直角三角形,以减小节点间距,改善桥面系的支撑刚度。与Pratt桁架相同,华伦桁架是静定结构,通过简单的计算便能得到全部杆件内力。

  桁架的演变过程,是一个不折不扣的、从原点到原点的闭合圆,也是对桁架的两种设计思路的证实和证伪的过程。