1802年,已经问世半个世纪的瓦特蒸汽机有了新的利器——轮子!1830年,利物浦至曼彻斯特的铁路开通。很快,铁路狂潮便席卷整个欧洲和北美大陆。管桁架设计软件学习,难学吗,这一狂潮激发了对桥梁的需求,也激活了各种桁架结构的发明。在1840年以前,美国几乎所有桥梁上部结构都是木结构。而铁路桥梁的需求,机车车辆的尺寸和重量发展,则成为各种桁架形式的催生剂和过滤器。
在1850年前后建设的铁路桥中,有两种常见桁架梁,即Bollman桁架和Fink桁架。这两种桁架分别由Bollman和Fink于1845年前后在美国注册专利。
从图11可以很容易看出Fink桁架和Bollman桁架的异同。这两种桁架的立柱都站立在斜拉杆上。Fink在他的桁架中,除了跨中央的立柱由一对长拉杆将荷载直接传递到桁架端部外,其他立柱都由一长斜杆与端部相连,一短斜杆与上弦相连。而Bollman桁架的所有竖杆都由两根连接到桁架两端的长斜杆支撑。图11中的Fink和Bollman桁架和图6桁架倒置图相比较,可以认为Fink桁架和Bollman桁架是在图6桁架倒置的基础上做了改良。
图12所示的是菲尔蒙特铁路桥当年的历史照片。这座桥于1852年建成,是巴尔的摩和俄亥俄铁路跨越莫农加希拉河的三跨简支铁桥,跨度约62.5米,桥长约187.5米,位于西弗吉尼亚州的马里恩县。建成之时,是美国最长的铁路桥。这座桥在美国南北战争中被毁,后于1865年按照原设计复建,使用20年后,由于强度和刚度都不再能满足快速发展的火车重量和速度,在1887年被淘汰。
图13所示的桁架桥是Bollman公司在巴尔的摩和俄亥俄铁路上架设的铁桥,两跨简支,跨度为24.2米,宽7.8米,高约6.4米。桁架是铸铁和锻铁的混合结构。Bollman桁架也称“悬吊桁架”(Suspension Truss)。以今日的习惯,称为“斜拉桁架”更为准确,因为Bollman桁架的桥面系的荷载,用斜拉杆传递到桁架端部的立柱,受力状况很像双塔斜拉桥的中跨(交叉拉索)。Bollman成功地用铸铁和锻铁取代木桁架的压杆和拉杆,提高了桁架的跨越能力,也提高了桥梁的耐久性,因此一经推出便极受欢迎。当时的巴尔的摩和俄亥俄铁路上,几乎20米至60米跨度范围的桥梁都是Fink桁架和Bollman桁架。不仅如此,在那个年代修筑的公路上,也有不少Bollman公司的作品。
然而,Fink桁架和Bollman桁架的成功很短暂。初期的蒸汽机车头动力有限,速度也只是每小时30英里左右。火车头较轻,车速又很低, Fink桁架桥和Bollman桁架桥能够满足列车通行要求。随着火车头动力的增加,机车重了,车速快了,Fink桁架和Bollman桁架刚度过小的缺陷就完全暴露出来,当列车通过时,桥梁过大的振动令人胆寒。当时所有的Fink桁架桥和Bollman桁架桥之前都有警示火车司机减速的标示。到了1875年,铁路桥完全摒弃了这两种桁架形式。