工程是应用科学和资源来实现社会目的的一门艺术。工程师通过解决技术问题，来拓展大自然给人类设定的局限。在探索自然规律的旅途中，他们当中的一些人触摸到了隐藏在大自然背后的真相，寻找到了自然规律，成功且得到了奖赏！其中，也有一些人，步子走得过大过快，过于大胆地将自己的尝试拓展到能力远未达到的领域，却不幸与真相擦肩而过。不得不接受狡黠的大自然给他们的教训。
因此，在探索与发现，运用与改造中，工程师们除了忍受跋涉的艰辛、吞咽屡屡挫折的苦果、经历众里寻他千百度，依然毫无所获的徒然外，还有可能踏入失败的巨大陷阱，万劫不复！
泰桥讲述的，就是这样一个故事。
泰桥
在苏格兰的两个重要城市——爱丁堡和邓迪之间，横隔着两个狭长的海湾，即福斯湾和泰湾。这两个海湾成为从爱丁堡到邓迪之间最大的交通障碍。19世纪中期，英伦三岛东岸向南北快速延伸的铁路线，被福斯湾和泰湾切成三段。如果不横跨这两个海湾，铁路线就只得向西转向， 经由斯特林和珀斯（Stirling和Perth）绕行。大约增加60英里的里程，这是一笔巨大的投资。当时，从爱丁堡到邓迪的铁路由爱丁堡和北方铁路公司经营。铁路公司选择用轮渡转运的方式，跨越福斯湾和泰湾。从爱丁堡到邓迪的乘客要乘两次轮渡，在格兰顿乘轮渡跨过福斯湾到本泰兰，换火车到泰港，再乘轮渡跨过泰湾，到达布劳迪轮渡码头； 从这里再换火车，才能到达目的地邓迪。
那时用瓦特蒸汽机牵引的火车，平均时速已达每小时50英里。从爱丁堡站到邓迪站，距离仅为46英里，由于两次横跨海湾，乘客需要花3小时12分才能到达，相当于乘坐时速仅为14英里的火车旅行。慢且不说，屡次换乘的舟车劳顿更令人难以忍受。遇到恶劣天气，乘客或被滞留在码头挨冷受冻，或在颠簸的轮渡上晕得昏天黑地。货物运输更是麻烦，因为要在四个码头装卸，十分耗时耗力。
1849年，爱丁堡和北方铁路公司任命土木工程师托马斯·鲍奇（Thomas Bouch）为爱丁堡至邓迪站的运输主管。年仅26岁的托马斯·鲍奇上任伊始，立即着手改善渡轮， 并于1850年建成了当时世界上第一条火车滚装轮渡线。这在当时是铁路运输的一大创举。然而，托马斯·鲍奇并未止步于此，他认为这只是权宜之计，最理想的解决方案是建造一座跨越福斯湾和泰湾的铁路大桥。
以当时的技术水平，建造铁路大桥几乎是狂想。20年后，这一狂想终得实现，建造泰湾的计划成为铁路公司的首要大事，并于1871年任命托马斯·鲍奇开始付诸实施。据初步方案，大桥应该在1874年通车。然而在施工过程中，随着大桥由两岸向泰湾中心逐跨架设，承包商发现， 水下地质状况与设计条件相差太大，随着离岸距离的增加，河床变得越来越深。因此，托马斯·鲍奇不得不修改设计，增加跨长，减轻结构重量，避开过深的河床和深基础。泰桥比原计划滞后3年，于1877年9月建成，并于1878 年5月31日正式通车，成为当时世界上最长的铁路大桥。
这座单线铁路大桥全长约3500米，上部结构全部为锻铁铆接桁架，一共85跨。其中有13跨是穿式桁架，位于通航区域，称为“高桁梁”，由11跨245英尺（约75m）跨度和两跨227英尺（约69m）的格栅式（Lattice）桁架构成， 桁高8.2m，桁间距为4.3m；除此之外，85跨另有两跨为穿式拱桁，其余70跨均为格栅式上承桁架梁。泰桥的桥墩， 除南岸的14跨为砖砌实体墩，河心的桥墩均为轻型空心塔柱，由六根直径为18英寸的空心铸铁圆柱，用锻铁撑杆横向在平面和侧面将其连成整体塔架。
事故
1879年12月28日，圣诞节后的第一个星期日，再过三天，就是1880年的新年。按照习惯，大多数人还在休假。12月几乎是邓迪最冷的月份，日照时间只有上午9点到下午4点的短短7小时。整整一个月里，有一半的时间是阴雨绵绵的天气，即使不下雨，天空也被厚厚的云层笼罩。
当日从爱丁堡始发的邮政火车在傍晚时分驶离泰湾南岸的本泰兰站，大约在6点钟，火车抵达泰桥以南27英里的桑顿站，这里是邮件分转站，火车在这里卸下邮件，同时检票放行去往邓迪的乘客上车。7点13分，火车缓慢驶进泰桥南岸的沃米特站。司机得到信号员的通行信号后，打开气阀，加速驶离沃米特站，顶风驶向泰桥。沃米特站的信号员回到他的工作间，按规定向邓迪站的信号员发送了“列车已驶入区间”的信号。
根据沃米特站发送的信号，列车应该在7点19分经过邓迪站。邓迪站的信号员在预定的时间没有接收到列车经过的信号，便向沃米特发送电报询问，但没能得到回音。没有人知道是否电报线发生了故障，也没有人知道火车在哪里。
邓迪站等待接车的信号员、机务段检修工，还有等候接亲友的人群，随着时间一分分的过去，变得越来越焦急。大家都在问同一个问题:火车哪里去了？
詹姆士·罗伯特是邓迪机务段的工头，在询问无果、久等无踪的焦虑中，敬业尽责的罗伯特冒着刺骨的狂风， 步行沿铁路线去寻找无踪影的火车。他从北岸爬上泰桥， 在又湿又滑的桥面上艰难前行。当他手足并用，来到上承桁架和穿式桁架跨的交接处时，他惊悸地发现，路断了， 全部的“高桁梁”跨，连同下面的支撑塔柱，都不见了！
泰湾两岸随即出动汽船搜寻，然而没有找到任何幸存者。
调查
泰桥事故是“法工程学”中的经典案例，也许是第一个有正式调查报告的桥梁工程事故案例。这个案例的调查过程，毁损的桥梁残片的收集，现场和周围环境的取证拍照、对目击者的询访、对泰桥破坏残片和留存结构上取样进行的力学试验、法庭上的质询报告，都成为此后工程事故调查和事故重现的样板。不仅如此，泰桥事故调查留存的材料，为后来的结构工程师对这次事故的再分析，提供了翔实的第一手资料。
当局对事故的反应极为迅速。在事故发生的第5天，由贸易委员会（Board of Trade）组成以亨利·罗利为首的3 人调查小组。罗利先生是数学专业的毕业生，经过多年训练，已经成为有资格在高等法院出庭的大律师。之前他曾在1876年被任命负责调查一次沉船事故。3人小组中的另外两位是：约朗上校，铁路巡检督察；巴洛先生，时任土木工程师协会主席。
3人调查小组乘船数次往返事故现场，仔细查看了每一个倒塌墩柱的断痕；对事故现场进行摄影测绘，拍摄了50 余张照片。垮塌的桥梁结构残片和坠入泰河的13跨桁梁， 6节车厢和机车头都在最短时间被打捞上岸。在调查资料中，详细登记了第一时间发现残片时的位置和残片呈现的状态。调查小组还听取了121位证人的证词，证人包括声称看到列车坠河的目击者、泰桥的施工工人、检修工、油漆工、对泰桥结构的破坏原因提出假设的工程师等。6个月后，调查小组向当局提交了调查报告。
有趣的是，3人小组对于事故调查的结论有明显分歧， 在法庭的质询过程结束后，仍然不能达成一致，于是法庭签发了两份调查报告。一份是调查小组负责人罗利先生的报告，另一份则由他的两位助手，约朗上校和巴洛先生完成。
虽然找出事故责任者是工程事故调查的目的之一， 但更重要的是，在调查中寻找蛛丝马迹，尽可能真实地还原事故发生的过程，从而找出真实的原因，只有这样，才能促进工程进步。然而，掌握法工程学的工具，并对事故原因做出准确判断是十分困难的任务。首先，对某种理论的偏爱或是某种反感，会挡住调查者投向真相的目光。局限于调查者自身的知识结构和经历，他们可能在没有充分全面审查证据的情况下，撷取那些支持自己观点的局部事实，匆忙得出结论。因此，对事故的调查过程，应该同样重视每一个不同论点；对于各种知识背景的调查者，即使是所谓的外行，也应该给予同等的尊重。作为调查者，他必须清晰明了地表达他的猜测，以及提供支持这些猜测的所有证据。
结论
调查法庭在1880年夏天签发的两份调查报告中，综合了导致泰桥垮塌的原因，共有11条。这些原因涵盖了材料质量，设计对横向风荷载考虑不够，桁架空心墩的横向稳定性不足，桥墩连接细节的不完善和制造缺陷，也涉及了施工过程的监管不力，以及使用后的维护不周等。
调查小组的负责人罗利先生的报告，更多聚焦大桥设计的具体细节。比如墩柱底座过窄，空心墩柱的布置不当，空心墩柱的连接节点设计不当，因而桥墩的强度和横向稳定都不能满足列车安全运行的要求。很明显，罗利先生的矛头直指大桥的设计和施工负责人托马斯·鲍奇，他用“糟糕的设计，糟糕的施工和糟糕的维修”，明确表达了他的观点。调查小组的另外两位成员不同意罗利先生对托马斯的全面指责，他们在提交给法庭的另一份报告中提到：“必须指出，在业主的设计要求中，没有任何与横向风压有关的条款；而且，在工程师职业训练有关的规则中，对于铁路结构，也没有任何与横向风压相关的明文规定。因此我们慎重向业主提出建议，在铁路设计规则中， 建立此类条款规定是必要的。”
这两份在6个月内完成的调查报告，尽管侧重点不同， 观点却很鲜明，将泰桥的垮塌归咎于设计和施工。然而， 法庭的结案并没有终止工程界对事故真相的持续调查，一直有人不断对这两份报告提出质疑。他们认为对这样重大工程事故的调查，仅用6个月时间，显然会遗失一些细节。例如：没有调查施工完成的结构是否与初始设计一致？施工中对初始设计做过哪些修改，这些修改由谁授权批准？ 材料力学性能试验的有效性没有得到确认，因此不能据此认定大桥上部结构用的锻铁和墩柱部分的铸铁连接件有质量问题等等。
疑问
多年来，研究泰桥事故的文章层出不穷，一直有学者、工程师、法工程学专家、工程历史学者、工程伦理学者等,从不同的角度审视、研究、讨论这个英国铁路发展史上最有影响的一次事故。在英国的开放大学网站(http:// www.open.edu/），有20小时的教学资料，向初学者讲述法工程学在事故调查中的基本过程、方法和手段。
众多研究者根据泰桥事故的现存资料，以现代的工程理论、计算工具和试验手段对事故过程进行重现研判，对泰桥垮塌原因提出新的假定，同时也提出了更多的疑问。
【疑问之一】 调查小组指定两位专家对大桥设计和施工过程提交书面计算资料，而这两位专家闪烁其词的证词，令人怀疑大桥的设计是否有正式的计算资料，是否有简单的估算？或者这座世界第一长的铁路桥干脆就是纯粹经验的产物。尽管两位专家确实根据估算的风速确定了作用在桥上的静风压力，而且据此计算了由横向风压产生的桥空心柱之间撑杆的拉力和底部的锚固螺杆的拉力。以今天工程师的认知，泰桥通航孔的穿式桁梁设计，以及支撑这些桁梁的空心塔架桥墩是高次超静定结构，当年的工程师连对数计算尺都没有，如何正确计算横撑与空心柱连接的节点受力？另外，这两位工程师提到的计算都仅仅是静风效应计算。当时工程界对于大型结构的风荷载动力效应，还几乎没有认知。
【疑问之二】 泰桥完工时间和正式通车时间相距近8个月。资料记载，泰桥1877年9月完工，随即由业主铁路公司开始列车的试运行。1878年2月，桥梁检测工程师哈钦森对桥梁结构进行检查，特别对其列车运行过程的稳定性进行详细的测试。在哈钦森为期3天的测试中，共有6列当时铁路公司最重的机车牵引满载列车以不同速度驶过大桥，其中最重的一列为438吨，通行最高时速达到40英里/ 小时。哈钦森用经纬仪观测了大桥主跨在列车通过时的位移，数据表明，几个通航孔的主梁跨中的最大挠度仅为1英寸。即，大桥的竖向刚度在活载作用下接近1/3000（主跨跨度为254英尺，即2940英寸）。关于横向的振动，哈钦森的用词是“非常轻微，结构整体刚度表现极好”。
在为法庭调查报告提供的证词中，哈钦森强调他亲自爬到通航孔的墩柱顶部，观察了列车通行过程中，构成桁架塔柱的6根空心铸铁柱和连接这6根空心柱的撑杆的振动。根据哈钦森的证词，他本人对桥梁在列车通过时的动力性能是满意的。值得注意的是，在他的检测报告中，哈钦森特别注明，他期望找机会观测大风对桥梁的影响，然而遗憾的是，他没有真正做这件事。哈钦森还特别在报告中建议，列车在泰桥上的行驶速度应该控制在25英里/小时以内。而据目击者观测，列车从来没有遵守这一建议。人们不禁会问：如果哈钦森及时观测了大风对桥梁结构的影响，如果铁路公司采纳了哈钦森的建议，列车在大桥上限速25英里，泰桥是否会有不同的故事？
【疑问之三】 是否疲劳惹的祸？我们还记得，19世纪初芬利建造的铁链悬索桥，使用寿命最短的只有两年！多座悬索桥的垮塌都发生在冬天，由于低温和雪载的叠加， 导致铁链发生脆断。而托马斯·鲍奇设计的桥梁，以造价低廉著称。从照片上看，穿式桁梁和塔架式桥墩的自重都不大。可以猜想，作用在6根空心铸铁柱底部的活载与恒载的比例应该是比较大的。也就是说，运营18个月的列车活载的循环作用，以及安装精度引发的二次应力叠加，使得连接空心铸铁柱节段的法兰盘和6根铸铁柱之间的撑杆连接节点处，原有的铸造缺陷持续扩大，终于在12月的寒冷天气中发生脆断，撑杆失效，导致塔柱倾覆，桥梁垮塌。
反思
泰桥通车之时，设计师托马斯·鲍奇的职业生涯达到巅峰，这位年龄还不到60岁的工程师，已有近40年的铁路工程经历。1838年，年仅16岁的托马斯·鲍奇进入铁路行业，担任选线测量助理。那是英国铁路发展的早期，铁路选线最大的控制因素是筑路的造价。托马斯参与选线测量的第一条铁路，尽管穿越许多地质复杂的区域，造价却仅仅是与之相连的干线铁路造价的一半。这一次的选线测量经历，对托马斯·鲍奇的设计思想影响很大，他的师傅精心选线，以获得最低造价的工作方法，给他留下了深刻印象。
在设计泰桥之前，托马斯参与设计完成了苏格兰北部大部分铁路干线路网的选线设计和筑路施工。他的设计简洁精练，造价低廉。对业主而言，托马斯设计的铁路是最经济的铁路；对乘客而言，在他设计的铁路上旅行是惊险刺激的体验。因为看不见铁路的支撑结构，乘客常常感到是乘火车在峡谷和水上飞翔。
泰桥通车后，托马斯·鲍奇获得英国女王授予的骑士头衔。同时，他已被任命为福斯湾大桥的设计师，正忙着设计一座更具挑战的大桥，跨越水面比泰湾更宽的福斯湾，取代火车轮渡。
桥梁业界对泰桥事故最直接的反应是，立刻着手检查所有的铸铁桥，将全部的铸铁受拉构件用钢构件取代。与此同时，铁路公司委派大量工程师，对托马斯·鲍奇以往设计的桥梁进行全面检查。这些桥梁大部分都进行重新加固，由原来的单线铁路改为双线铁路，将基础加宽，增加结构的稳定性。
泰桥事故发生后，托马斯·鲍奇立刻被解职，他为福斯铁路桥构思的悬索桥方案也被弃之不用，取而代之的是3 个巨无霸的钢桁架悬臂梁，支撑两跨中间挂孔梁的方案。1880年6月，法庭签发的两份事故调查报告，击碎了托马斯·鲍奇参与重建泰桥的希望。
没有人知道，托马斯·鲍奇，这位半年前才被女王陛下授予骑士头衔、26岁就担任铁路运输总管，指挥建造了世界上第一条铁路滚装渡轮的工程先驱，这位在铁路建设服务超过40年的土木工程师，从1879年12月28日的那个夜晚开始，到等待法庭调查报告的这半年，他受着怎样的煎熬；也没有人知道，在接到法庭的调查报告时，他的内心是怎样的苦涩。他40年的贡献，被泰桥事故全部清零。他的过失是以零为分母的数字。这位经验和资历都正当盛年的工程师，被这无穷大的过失压垮了！同年10月，托马斯·鲍奇罹患感冒，在家中辞世，年仅58岁。
泰桥的垮塌，没有停止工程师继续探索自然力脉动的步伐，而是使得这样的探索更加小心翼翼。他们并未在前人的陷阱之处止步不前，而是在迷雾重重中绕行，同时在陷阱之处竖起一个大大的警示牌。在继续前行的路上，他们没有忘记这个陷阱。当他们积累了足够的智慧，在某一部分能力有了延伸时，他们再一次回到陷阱之处，用变得深邃了的目光，变得强壮了的双腿，变得敏锐了的大脑， 试图拨开迷雾，跨越这个陷阱。他们用这样的方式，祭奠着那些不慎踏入陷阱的前人。
1887年6月，新泰桥在原桥上游18m处复建通车。新建的泰桥为双线铁路，加宽了桥面。主墩是锻铁板制成的箱型框架，原桥上的桁梁经仔细检查，大部分都用到了新泰桥上。在网上检索Tay railway bridge，可以清楚看到大桥旁边那些旧桥遗留的桥墩基础。
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