Trước thời đại của thép – bê tông, gạch và đá là hai lựa chọn vật liệu sẵn có duy nhất của các kiến trúc sư và nhà xây dựng cầu, những người muốn vượt sông, thung lũng,… bằng các kết cấu vững chắc và bền bỉ.

Cầu cạn thung lũng Ouse. Ảnh: Shutterstock.
Cầu cạn thung lũng Ouse. Ảnh: Shutterstock.

Mặc dù không thể theo kịp một số phẩm chất của thép, nhưng những vật liệu lâu đời này vẫn tỏ ra khá phù hợp với nhu cầu của nhiều thời. Thực vậy, riêng các cây cầu làm bằng đá là hầu như không bị phá hủy. Đã có vài ngàn cây cầu làm bằng đá và gạch như vậy được xây dựng trên khắp lục địa Á – Âu (Eurasia) trong suốt hàng trăm năm.

Đến giữa thế kỷ XIX, sắt thép dần thay thế gạch đá để trở thành loại vật liệu chính trong lĩnh vực xây cầu. Nhờ tính dẻo, linh hoạt và chống cháy hiệu quả, các kỹ sư có thể tạo ra nhiều cấu trúc cao với hình dạng phong phú và kết cấu chịu lực tốt từ kim loại, bên cạnh giảm thiểu được khá nhiều chi phí.

Tuy nhiên, những thiết kế cầu đá theo kiểu nhịp vòm cũng nắm giữ một số ưu thế nhất định, khi cho khả năng chống đỡ tải trọng lớn hơn so với các kết cấu sắt hoặc thép. Trên thực tế, nếu khối lượng dồn lên vòm cầu vòm càng lớn, nó lại càng “đầm” hơn. Sau một loạt thất bại bi thảm với những cây cầu làm bằng gang – dẫn đến tổn thất nặng nề về nhân mạng, các kỹ sư đường sắt bắt đầu ưu tiên phương án xây dựng những cây cầu chủ yếu làm từ gạch nung, và xu hướng này kéo dài đến tận thế kỷ XX.

Kết cấu khung vòm ngược bên trong Ouse Valley Viaduct. Ảnh: Shutterstock.
Kết cấu khung vòm ngược bên trong Ouse Valley Viaduct. Ảnh: Shutterstock.

Một ví dụ điển hình về những cây cầu đường sắt của thời đại Victoria (1837 – 1901) là Ouse Valley Viaduct (cầu cạn thung lũng Ouse), được hoàn thiện vào năm 1842. Đây là tác phẩm của công ty London & Brighton, bắc qua sông Ouse, khu vực nằm giữa các thị trấn Haywards Heath và Balcombe ở Sussex. Cầu dài khoảng 500m, được làm bằng loại gạch đỏ truyền thống và đá vôi mịn màu nhạt. Chính hiệu ứng tương phản này giữa hai vật liệu này đã hấp dẫn thị giác của người quan sát, hướng họ tới phần mái tương đối mỏng manh cùng nhiều chi tiết trang nhã bên trên, bao gồm 4 pavilion hình chữ nhật nhỏ mang phong cách Ý và hệ thống lan can. Một điểm độc đáo nữa của cây cầu cạn này là những khung vòm ngược ở phần đáy của khoảng trống bên trong các cột trụ. Chúng được sắp xếp gần như hoàn hảo theo một đường thẳng tắp, mang lại tầm nhìn xuyên suốt từ đầu tới tận cuối cây cầu.

Công việc xây dựng Ouse Valley Viaduct cũng chẳng hề đơn giản, khi người ta phải cần đến 11 triệu viên gạch, phần lớn trong số này được vận chuyển từ Hà Lan qua eo biển Manche, còn lại là do địa phương sản xuất. Trong khi đá vôi Caen dùng làm lan can, dải nổi trang trí, mũ trụ và pavilions thì được lấy từ vùng Normandy ở miền Bắc nước Pháp. Hiện nay, cây cầu vẫn đang chịu tải mỗi ngày cho các chuyến tàu giữa London và Brighton.

Göltzsch Viaduct, cầu cạn bằng gạch lớn nhất thế giới. Ảnh: Shutterstock.
Göltzsch Viaduct, cầu cạn bằng gạch lớn nhất thế giới. Ảnh: Shutterstock.

11 triệu viên gạch nghe có vẻ nhiều, nhưng Ouse Valley Viaduct trên thực tế vẫn chưa phải là cây cầu gạch lớn nhất thế giới. Danh hiệu đó thuộc về Göltzsch Viaduct ở phía Bắc Sachsen (nước Đức), cách thị trấn Reichenbach im Vogtland gần 4 km về phía Tây. Cây cầu được xây dựng vào năm 1851, bắc qua thung lũng sông Gotltz, có chiều cao lên đến hơn 76 m, với kết cấu chịu lực đồ sộ – bao gồm nhiều khung vòm được phân bố theo bốn tầng. Trong suốt một thời gian dài, nó đồng thời cũng là cây cầu đường sắt cao nhất thế giới.

Khi xây dựng Göltzsch Viaduct, chuyên gia thiết kế cầu Johann Andreas Schubert đã quyết định sử dụng gạch nung thay vì đá granit bởi sự phong phú của nguồn đất sét pha (loam) trong vùng, thuận lợi cho việc sản xuất dễ dàng với chi phí rẻ. Hơn hai mươi nhà máy dọc theo tuyến đường sắt đã hoạt động hết công suất suốt ngày đêm để cung cấp khoảng 26 triệu viên gạch cho công trình.

Đài Loan cũng từng có Ngư Đằng Bình Đoạn Kiều, một cây cầu đường sắt bằng gạch nung ấn tượng do người Nhật xây dựng vào năm 1907, nhưng sau đó đã bị phá hủy bởi trận động đất kinh hoàng năm 1935. Ảnh: Taiwan Railways.
Đài Loan cũng từng có Ngư Đằng Bình Đoạn Kiều, một cây cầu đường sắt bằng gạch nung ấn tượng do người Nhật xây dựng vào năm 1907, nhưng sau đó đã bị phá hủy bởi trận động đất kinh hoàng năm 1935. Ảnh: Taiwan Railways.

Nằm cách Göltzsch Viaduct khoảng 10 km về phía Nam còn có Elster Viaduct – cây cầu gạch lớn thứ hai thế giới, thuộc tuyến đường sắt Leipzig – Hof của tiểu bang Saxon-Bavaria, được xây dựng từ 12 triệu viên gạch với phần móng, trụ và sàn cầu làm bằng các tấm granit. Khoảng 800 nhân công đã làm việc miệt mài từ năm 1846 đến 1851 để hoàn thành cây cầu hai tầng, cao 68 m và dài 279m này. Hiện nay, bên cạnh nhiệm vụ chống đỡ tải trọng hàng chục tấn từ các chuyến tàu mỗi ngày, Elster cùng với Göltzsch còn được xem là những cây cầu thuộc loại đẹp nhất châu Âu, mang đến trải nghiệm khó quên cho du khách, nhất là vào mùa thu.