Unter den Materialien, die in vorindustrieller Zeit für den Brückenbau zur Verfügung standen, besitzt Stein eine hohe Druckfestigkeit, aber nur eine geringe Zugfestigkeit, während Seile und Taue sehr zugfest sind, aber bei Druck nachgeben. Verschiedene Holzarten reagieren bei beiden Festigkeiten stark unterschiedlich. Alle diese natürlichen Baustoffe sind anfällig gegen die Scherkraft, besonders Lianen und Seile. Aber während Stein und Holz bei Verwindung bersten können, sind Lianen und Seile durch ihre Weichheit dagegen gefeit. Stahl ist generell in allen vier Festigkeiten der überlegene Baustoff, die Schwächen des Betons - er reagiert vor allem negativ auf Zug - werden durch den Einzug von Stahl in Form von Stäben und Eisen ausgeglichen.

Stahlbrücken

Mit dem Eisen tauchte zum ersten Mal in der Geschichte des Brückenbaus ein Material auf, das nicht unmittelbar in der Natur zur Verfügung stand. Ein Qualitätssprung bei den Eisenbrücken gelang um 1880 vor allem durch die Ablösung des Gusseisens durch die kommerzielle Einführung des Walzeisens. Ein neues Verfahren, in dem geschmolzenes Roheisen auf dem Feuer ständig umgerührt wurde, verbrannte einen großen Teil des für die negativen Materialeigenschaften verantwortlichen Kohlenstoffes im Gusseisen. Das Ergebnis war ein weicher und biegsamer Stahl ohne die Sprödigkeit des gegossenen Materials.

Betonbrücken

Der reine Beton als Mischung aus Kies, Sand, Wasser und hydraulischen Bindemitteln ist fast 6.000 Jahre alt. Archäologen fanden im südlichen Irak Tempelüberreste aus einer Art Gussbeton. Der große Erfolg blieb allerdings aus, weil der Baustoff eine hohe Druck-, aber eine sehr niedrige Zugfestigkeit aufwies. Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts entstanden erstmals Betonbrücken in Europa und Amerika.

Stahlbeton

Erst durch die Einarbeitung von Stahl wurde aus Beton ein idealer Baustoff für Brücken. Die grundlegende Idee beim Stahlbeton ist die Herstellung einer Materialverbindung, der es gelingt, die hohe Zugfestigkeit des Stahls mit der Druckfestigkeit des Betons zu vereinen. Die Entdeckung der wahren strukturellen Möglichkeiten des Betons werden dem französischen Gärtner Joseph Monier zugeschrieben. 1867 meldete Monier ein Patent zur Herstellung von Pflanzkübeln aus Zementmörtel an, die durch ein eingebettetes Eisengeflecht verstärkt waren. 1875 entstand in Frankreich die erste Eisenbetonbrücke in Monier-Bauweise.

Spannbeton

Der Franzose Eugene Freyssinet leitete den nächsten Schritt des Betonbaus ein. Er untersuchte vor allem das Phänomen des Kriechens. Balkenbrücken aus Stahlbeton biegen sich unter Eigengewicht durch das "Kriechen" des gespannten Betons im oberen Teil des Balkens, das zu Senkungen und Verformungen des erhärteten Betons unter dauernder Belastung führt. Wenn man durch gespannte Eisen eine dem Eigengewicht entgegengesetzte Belastung erzeugt, kriecht der Beton gleichmäßig im ganzen Balkenquerschnitt und biegt sich nicht mehr durch. So erhöht sich die mögliche Tragfähigkeit und erhöhen sich die mit dieser Methode erzielbaren Spannweiten.

Der klassische Spannbeton im Verbund wird nach zwei Methoden hergestellt. Beim Vorspannen mit sofortigem Verbund wird der Beton auf Stahlkabel gegossen, die unter Spannung stehen. Nachdem der Beton ausgehärtet ist, geben die gespannten Stähle ihre Kraft auf den erhärteten Beton ab. Beim Spannverfahren mit nachträglichem Verbund liegen im gegossenen Beton Leerrohre, durch die nach der Aushärtung Kabel geführt, gespannt und verankert werden.