现代悬索桥的前身是古代中国、印度和南美洲等地的不同材料绳索建成的人行索桥。最早的悬索桥很可能是中国建于500年前的锻铁链杆悬索桥，这些桥都没有加劲梁，桥面板直接吊在链杆上，在荷载作用下桥梁会剧烈摆动。文艺复兴时期福斯图·斯维兰蒂尤斯（Faustus Verantius）首次提出了三个链杆悬挂桥面的悬索桥结构，但直到18世纪后期这种悬索桥才得以建成，如图1.38。1796年詹姆斯·芬利在美国首次建成了这种桥梁，随后这种桥梁得到广泛应用。
图1.38 斯维兰蒂尤斯设计的悬索桥
1.链杆悬索桥
欧洲第一座链杆悬索桥出现在英国。1819年，塞缪尔·布朗（Samuel Brown）发明了新型链杆（眼杆），并在贝里克郡修建了跨度为 120 m 的联盟桥（Union Bridge）。此后，链杆由铁匠作坊的普通锚索型链杆转变为锻铁制造商的标准化产品。布朗后来又修建了多座链杆悬索桥，如1820年爱丁堡纽黑文的三一墩桥（Trinity Pier Bridge，3个链杆桥在一排，每跨64m）和1822年跨度更大的布莱顿的四跨链式桥（Chain Pier，每跨78 m），但后者容易产生风致振动且部分结构在两次大风暴中遭受损毁。英国泰晤士河隧道建造者、著名铁路工程师布鲁内尔（I. K. Brunel）的父亲马克·伊桑巴德·布鲁内尔（Marc Isambard Brune）也于1823年在留尼汪岛修建了两座链杆桥，这些桥通过在桥面板下设置反弯链杆（Counter-curved Chains）抵抗风荷载作用。
悬索桥建设的一个里程碑是托马斯·泰尔福修建的跨越威尔士北部梅奈海峡的链杆悬索桥（公路桥），如图1.39，主跨为177 m，是当时跨度最大的桥梁，1819—1826年建成（泰尔福时年已 60 岁）。这是一座杰出的工程结构，同时也影响了纳维叶（Navier）提出的悬索桥理论。泰尔福采用了带有特殊连接的眼杆。每根主缆由16个链杆组成，不设加劲梁，一年后在大风暴中产生了将近1 m的变形，因此不得不对桥梁进行了加固。泰尔福在康威河上修建了一座类似的跨度较小的悬索桥。同样值得一提的是25年后罗伯特·斯蒂芬森在梅奈海峡和康威河修建的著名的铁路桥，这些桥和泰尔福修建的桥梁距离很近。
图1.39 梅奈海峡链杆悬索桥
另一位伟大工程师伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔也对悬索桥发展做出了贡献。布鲁内尔因设计索尔塔什的皇家艾伯特桥而闻名，该桥是一座箱形梁桥。他还在布里斯托尔修建了克利夫顿悬索桥（Clifton Suspension Bridge），如图1.40。这座链杆悬索桥跨度为 214 m，1864年竣工，采用的链杆与布鲁内尔修建的伦敦亨格福德桥（Hungerford Bridge）相同。英国工程师克拉克（W. T. Clark）也修建过链杆悬索桥，如伦敦翰默史密斯桥（Hammersmith Bridge）（建于1827年，跨度为 122 m）和布达佩斯的多瑙河桥（建于1845年，跨度为203 m）。
图1.40 克利夫顿悬索桥
德国最古老的悬索桥是1827年位于小帕内河（西里西亚）［Malapane（Schlesien）］的链杆桥，跨度为 31 m。1829 年横跨班贝格雷格尼茨河的路德维格桥建成，跨度为 31 m。这座精心设计的桥梁给当时正在柏林学习的约翰·罗伯林（John Roebling）留下了深刻的印象，几年后，他成为了最著名的悬索桥工程师。在法国链杆悬索桥有德韦尔格斯（de Verges）修建的巴黎塞纳河桥（建于1829年，跨度为68 m）和马丁（P. D. Martin）修建的郎贡加罗纳桥（Garronne Bridge）（建于 1831 年，跨度为 80 m）。捷克人施尼尔希（B. Schnirch）同样在布拉格（建于1842年，跨度为 133 m）和维也纳（建于1859年，跨度为83 m）修建了链杆悬索桥。
2.缆索悬索桥
在英国和德国链杆悬索桥建设的同时，法国、瑞士和美国开始建造缆索悬索桥，因为缆索的强度比铁链杆强度高得多。根据法国赛昆（Séguin）兄弟修建的试验结构，瑞士工程师杜福尔（G. H. Dufour）和马克·赛昆修建了世界上首座缆索悬索桥，即位于日内瓦的圣安东尼桥（Pont St. Antoine Bridge），建成于1823年，也是欧洲大陆第一座永久悬索桥，共90丝的6根主缆支承两跨40m桥梁。
平行钢丝缆索制作的主要问题是保证所有钢丝受力相同。马克·赛昆考虑使缆索有不同的曲率来使钢丝受力均匀，杜福尔则通过对钢丝施加预拉力使钢丝没有松弛解决了这个问题，但这意味着需要通过一个特殊的装置对缆索施加预拉力并把它们提升至鞍座上。最好的解决方案是法国工程师毕加（Louis Joseph Vicat）提出的在原地一根一根地旋转缆索钢丝，随后由约翰·奥古斯特·罗伯林（Johann August Roebling）发展为机械化编缆。
这时期悬索桥最重要的例子是法国工程师约瑟夫·沙莱（Joseph Chaley）于 1834 年建成的位于瑞士弗里堡（Fribourg），横跨萨嫩（Saane）峡谷的桥，单跨273 m，被称为“大吊桥”（Grand Pont Suspendu）（图1.41），直到1849年惠灵的俄亥俄州桥竣工前该桥都是世界上最长的桥。沙莱采用了4根主缆，每根主缆有1056根钢丝，采用杜福尔的方法对钢丝预拉，缆索被锚固在山谷底部并被提升至塔顶。
图1.41 “大吊桥”
德韦尔格斯和埃米尔·马丁（Emil Martin）1839年建成于法国屈布扎克（Cubzac）的多尔多涅河桥（Dordogne River Bridge）是5跨悬索桥（图1.42），每跨109 m，除了主缆还有单独的斜拉索，形成了斜拉悬吊组合体系桥梁。
图1.42 多尔多涅河桥
此后悬索桥的发展从欧洲转移到美国，原因一方面是美国西部大规模建设铁路，另一方面是欧洲移民把建桥技术带到了美国，如查尔斯·埃利特（Charles Ellet）和罗伯林家族。查尔斯·埃利特幼时家境贫穷，自学成才。埃利特到欧洲巴黎综合理工大学深造学习，完成学业后游历了法国、英国和德国，参观了很多桥梁工程。他回美国后成为一个活跃的企业家，致力于大跨悬索桥建设。他联系了约翰·罗伯林寻求合作，但遭到拒绝，这也成为他们日后竞争的开始。埃利特最大的成就是跨越俄亥俄州河的惠灵悬索桥，竣工于1849年，跨度为 308 m，是当时跨度最大的桥梁，共有两根主缆，每根主缆由6条索股组成，每条索股含550根平行钢丝。但1855年该桥在一次大风暴中垮塌，6年后罗伯林重建了该桥。
关于铁路悬索桥的发展，其首次尝试是 1830 年在斯托克顿市蒂斯河上修建的链杆悬索桥，主跨为 86 m，计算活载 1500 kN，但令人失望的是在不到一半荷载作用下桥梁挠度已超限，这给铁路悬索桥的修建蒙上了阴影。美国的悬索桥工程师，如埃利特和罗伯林却很乐观甚至坚信悬索桥可以应用于铁路中。他们的第一个桥例是跨越尼亚加拉峡谷的桥。布鲁克林大桥也被设计为铁路桥。但此后铁路悬索桥很少修建，除了 1859 年施尼尔希（Schnirch）修建的维也纳多瑙河铁路链杆悬索桥，跨度为83 m。(www.xing528.com)
3.罗伯林家族
悬索桥发展离不开罗伯林家族的贡献。约翰·罗伯林出生于德国图林根（Thüringen），在柏林皇家理工学院学习，1831 年移民至美国，后来成了最伟大的工程师之一，并成为钢丝绳制造业的佼佼者。起初他在运河公司当检验员，发明了制作钢丝绳的机器，然后成立了钢丝绳公司，公司发展到拥有8000名员工。1844—1850 年，他建造了5座跨越河流的结构，例如渡槽（也是一座缆索支承公路桥），其中一些渡槽改造成公路桥后至今仍在使用。他还发明了主缆施工的空中纺线法，使用牵引机械往复拽拉钢丝形成主缆。这种方法可使所有钢丝在相同曲率（垂度）下获得相同的拉力，仍在现代悬索桥建造中使用。
跨越尼亚加拉峡谷的铁路对欧美桥梁建设者是个巨大的挑战。塞缪尔·布朗和罗伯特·斯蒂芬森等欧洲工程师们认为铁路桥梁跨度不可能超过 250 m。美国工程师埃利特、罗伯林、赛拉尔（Serrel）和基弗（Keefer）都在竞争跨越尼亚加拉峡谷的桥梁项目。埃利特于1847 年首先赢得该项目合同，可惜只完成了一座临时人行桥，未能完成铁路桥。罗伯林于1851年成功修建了一座双层公铁两用桥（图1.43），加劲梁为木制豪威氏桁架，共有4根主缆，每根缆索由3640根钢丝组成，1855年竣工运营，是第一座跨度为250 m的铁路桥，该桥使罗伯林声名鹊起。赛拉尔和基弗也修建了跨越尼亚加拉峡谷的悬索桥：一座是公路桥（建于1851年，跨度为318 m，1861年在一次风暴中垮塌）；另一座是人行桥（建于1868年，跨度为388 m），离大瀑布很近，被称为“蜜月桥”（Honeymoon Bridge），但这座桥于1889年在一次风暴中被破坏。
图1.43 尼亚加拉峡谷铁路桥
罗伯林家族的主要创新是概念设计，通过设置斜拉撑（Diagonal Stays）和桥面设置附加索（Additional Stays）提高桥梁抗风性能。约翰·罗伯林也是第一位设计有加劲梁的悬索桥工程师，他还强调了在设计中考虑风荷载作用的重要性。但后来许多工程师都遗忘了他的忠告，结果1940年发生了塔科马桥垮塌事故。
1857—1866 年，约翰·罗伯林在匹兹堡修建了阿勒格尼悬索桥（Allegheny Suspension Bridge），在辛辛那提修建了跨度为 322 m 的俄亥俄河大桥（Ohio River Bridge）。俄亥俄河大桥是当时世界上最长的桥梁，加劲梁采用了锻铁梁和桁架。在桥梁施工期间，罗伯林的儿子华盛顿·罗伯林（Washington Roebling）担任其父的助理。罗伯林父子梦想在布鲁克林和纽约间的东河上建造一座跨度为486 m的公铁两用悬索桥。但由于施工期间罗伯林受伤，无法继续项目，由他儿子接替余下工作。华盛顿·罗伯林在主塔基础采用气压沉箱施工期间，得了严重的沉箱病而卧床不起，只能在离施工现场很近的病房里管理项目，并从病房窗户监督施工进度，具体工作由其妻子艾米丽·沃伦·罗伯林（Emily Warren Roebling）承担，她成为丈夫的助手并和施工人员保持联系。艾米丽·沃伦·罗伯林把一生都献给了这座桥。布鲁克林桥（Brooklyn Bridge，图1.44和图1.45）1883年竣工后即成为工程杰作，并且是当时世界上跨度最大的桥梁。桥塔由圬工材料建成，高107 m，锚碇重60 000 t，4根缆索直径40 cm，每根包含5358根钢丝，加劲梁由一个桁架梁和斜撑组成，运营100多年后仍在正常使用。
图1.44 布鲁克林桥
图1.45 施工中的布鲁克林桥
当布鲁克林桥跨度达500m后，悬索桥跨度还在继续增加，50年后跨度记录已翻了一番。奥斯马·安曼，一位从瑞士移民到美国的工程师，成为美国最伟大的工程师之一。1931年，安曼设计的纽约乔治华盛顿大桥（George Washington Bridge，图1.46）跨度首次超过1000 m。该桥采用4根直径为91 cm的主缆，每根主缆由20000多根钢丝组成，双层桥面，共14车道，跨度为 1067 m。毫无疑问，最著名的悬索桥是约瑟夫·施特劳斯（Joseph Strauss）于 1937年建成的旧金山金门大桥（Golden Gate Bridge，图1.47），主跨为1281 m。
西雅图附近的塔科马海峡大桥（Tacoma Narrows Bridge），主跨为853 m，以1940年在风速不大的情况下垮塌而闻名，事故被记录下来。该桥的工程师致力于静力计算，一直努力使结构更经济、更纤细，忘记了罗伯林关于设计足够刚度加劲梁抵抗风荷载的忠告。尽管正确运用了静力、理论，塔科马大桥还是由于风致振动而垮塌。事故后设计方法被重新修订，悬索桥加劲梁设计产生了新方向：
图1.46 乔治华盛顿大桥
图1.47 金门大桥
（1）美国安曼设计的韦拉扎诺海峡大桥（Verrazano-Narrows Bridge，跨度为 1298 m，图1.48），加劲梁采用扭转刚度大的箱梁抵抗风荷载产生的扭转振动。
图1.48 韦拉扎诺海峡大桥
（2）欧洲工程师根据空气动力学设计了流线形扁平钢箱梁，如英国亨伯桥（Humber Bridge）以1410 m的跨度创造了新世界纪录（图1.49）。
图1.49 亨伯桥
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