Iron Bridge, cây cầu lớn bằng gang đầu tiên trên thế giới, được xây xong từ năm 1779 và hiện vẫn đứng vững trên sông Severn, Shropshire.
Gang là một loại hợp kim của sắt và carbon, được sử dụng từ thời cổ đại để chế tạo nồi, chảo, đạn đại bác và các vật trang trí như lưới cửa sổ và mặt lò sưởi. Tuy nhiên, vật liệu này chưa từng được dùng cho các mục đích kết cấu cho đến khi kiến trúc sư Thomas Farnolls Pritchard đề xuất xây dựng cầu Iron Bridge bằng gang tại hẻm núi Severn, Shropshire, Anh.
Cầu Iron Bridge bắc qua sông Severn. (Ảnh: Bs0u10e0/Flickr).
Hẻm núi Severn, sau này đổi tên thành hẻm Ironbridge theo tên cây cầu, rất giàu than, quặng sắt và đá vôi. Ngành công nghiệp khai thác các tài nguyên này cũng phát triển mạnh trong khu vực vào cuối thế kỷ 18.
Khi công nghiệp phát triển, nhu cầu về một cây cầu bền chắc để vận chuyển hàng hóa qua sông nảy sinh. Vì hẻm núi sâu và bờ sông không ổn định nên cây cầu phải có nhịp đơn và đủ cao để tàu thuyền đi qua bên dưới. Con sông bên dưới cũng là một tuyến đường giao thương quan trọng.
Vật liệu duy nhất chấp nhận được là gang, nhưng chưa ai từng xây một cây cầu bằng gang ở quy mô lớn như vậy. Iron Bridge là cây cầu đầu tiên thuộc loại này, dù nó không phải là cây cầu đầu tiên làm từ vật liệu sắt. Năm 1755, một cây cầu sắt được thi công tại Lyons, nhưng sau đó bỏ dở vì vấn đề chi phí. Năm 1769, cầu sắt rèn dài 22m được xây bắc qua một tuyến đường thủy ở Kirklees, Yorkshire.
Kiến trúc sư Thomas Farnolls Pritchard đề xuất một cây cầu bằng gang, kết nối Madley và Benthall, bắc qua sông Severn. Các thiết kế của Pritchard sau đó được phê duyệt và việc xây dựng bắt đầu vào năm 1777.
Abraham Darby III, một thợ sắt ở Coalbrookdale, được giao nhiệm vụ đúc và xây dựng cây cầu. Pritchard qua đời chỉ một tháng sau khi khởi công và trách nhiệm của dự án chuyển sang Darby.
Darby đúc tất cả các bộ phận cần thiết cho cây cầu - hơn 1.700 bộ phận, trong đó bộ phận nặng nhất là 5 tấn - tại xưởng của mình. Mỗi bộ phận được đúc riêng lẻ để lắp ráp với nhau. Ông đã mượn các kỹ thuật từ nghề mộc, sau đó điều chỉnh cho phù hợp với đặc tính của gang.
Bức tranh Iron Bridge đang trong quá trình xây dựng của Elias Martin vào tháng 7/1779. (Ảnh: Amusing Planet).
Khi hoàn thành vào năm 1779, Iron Bridge dài hơn 30m và nặng gần 400 tấn. Tuy nhiên, không có tài liệu xác thực hay nhân chứng nào mô tả chính xác cách Darby nâng các khối sắt và bắc qua sông. Đến năm 1997, bản phác thảo nhỏ bằng màu nước của họa sĩ Elias Martin được phát hiện trong một bảo tàng ở Stockholm.
Bức tranh khắc họa một giàn giáo làm bằng gỗ và có thể di chuyển. Giàn giáo gồm nhiều cọc dựng dưới lòng sông và được dùng làm cần trục để đặt các bộ phận của cây cầu vào vị trí. Các bộ phận này được đưa tới công trường bằng thuyền từ xưởng của Darby cách đó 500m. Để xác nhận độ tin cậy của giải pháp kỹ thuật trong tranh, cây cầu bản sao lớn bằng 1/2 kích thước thật đã được xây dựng vào năm 2001 theo một nghiên cứu của BBC.
Thành công của Iron Bridge đã truyền cảm hứng cho việc sử dụng rộng rãi gang làm vật liệu kết cấu ở châu Âu và châu Mỹ, dù gang giòn và có độ bền kéo kém. Trong thế kỷ 19, nhiều cây cầu gang đã gặp sự cố nghiêm trọng, nổi tiếng nhất là thảm họa cầu Tay ở Scotland năm 1879, khiến 75 người thiệt mạng.
Năm 1943, Iron Bridge dừng cho phép xe cộ qua lại để tránh tạo áp lực không cần thiết lên cầu và dẫn đến nguy cơ sụp đổ. Cùng năm đó, công trình được xếp loại di tích ở Anh. Trong những thập kỷ tiếp theo, Iron Bridge được gia cố bằng cách xây thêm thanh chống bằng bêtông cốt thép. Ngày nay, cây cầu trở thành một trong những biểu tượng của Cách mạng Công nghiệp.