Tacoma Narrows Bridge 因共振倒塌.

塔科马海峡大桥塔科马海峡大桥 TacomaTacoma NarrowsNarrows BridgeBridge 每一名建筑工程师都了解这样一个事实 在上个世纪上半叶 横跨于美国 华盛顿州普吉特海峡塔科马峡谷上的一座钢结构大桥被风 刮 断了 我回到自己的寓所 再次观看网络中有关塔科马大桥悲壮的史诗般镜头 1940 年 7 月 1 日 造型优美的塔科马钢铁大桥建成通车 大桥刚投入使用 就出现上下起伏的振动 引得许多人驱车前往享受这种奇妙的感觉 11 月 7 日 晨 7 00 顺峡谷刮来的 8 级大风带着人耳不能听到的振荡 激起了大桥本身的 谐振 在持续 3 个小时的大波动中 整座大桥的上下起伏竟达 1 米之多 10 00 时振动变得更加强烈了 其幅度之大简直令人难以置信 数千吨重的钢铁大桥 由刚性变成了柔性 像一条缎带一样以 8 5 米的振幅左右来回起伏飘荡 高达 数米的长长波浪在沉重的结构上缓慢爬行 从侧面看起来就像是一条正在发怒 的巨蟒 在整个过程中共振在不断地逐渐加强 但是谁也想不到将会产生什么 样的后果 结局本来是设计师们应该预料到的 现在它马上就要发生了 11 10 正在桥上观测的一位教授保证说 大桥绝对安全 可他话音刚落 大桥就开始断裂 教授沿着桥上的标志线安全地退了下来 就在这一瞬之间 桥上那承受着大桥重量的钢索在怪物般起伏的进攻下失去了束缚力 猝然而断 大桥的主体从天而降 整个拍落到万丈深渊 桥上的其他构件也难逃噩运 仿 佛电影中的慢镜头一样 各种构件像巨人手中的玩具一样飞旋而去 当时正在 桥中央的一名记者赶忙钻出汽车 拼命抓住桥边的栏杆 用手和膝盖爬行着脱 了险 整座大桥坍塌了 车里的小狗和汽车一起从桥上掉落 成为这次事故的 唯一牺牲者 在观看这些镜头的同时 由于近来对桥梁发展史的偏爱 我专门注意了塔 科马大桥的跨径 853 米 网络有关区域除了存有事故本身的资料 还张贴有许多有趣的轶闻 比如 事故发生后人们才得知 大桥投保额达 800 万美元的保险金早已被保险公 司的一名外勤工作人员私吞 为此他当然锒铛入狱 不过这名贪污犯讥诮地指 出 假使此事再晚发生一周他就能逃脱干系 因为那时大桥管理人员将取消所 有的保险合同 他们坚信大桥安全可靠万无一失 当地银行本来在桥边立有一 块招牌 宣称他们的银行 像塔科马大桥一样可靠 可大桥一塌他们慌忙把 它拆除了 再比如 大桥坍塌后州长在演说中声称 我们还要照以前那样建造一个完全一样 的桥 著名工程师冯 卡门听说后马上给州长拍发了一份电报 如果你要 照以前那样修建一个完全一样的桥 那它就会完全照以前那样倒塌倒塌在完全一样 的那里 塔科马大桥毁于共振 在我的虚心请教下 郭威向我解释了冯 卡门 看似诅咒的警告 对于加劲钢板梁悬索桥来说 当桥面距离空旷水域的水面 较高时 风力就会使它们发生振动 因为当稳定的层流风吹向障碍物时 风力 将分流绕过其断面而形成交替周期性的涡流脱落 这又被称为冯 卡门涡流街 懂吗 不懂 我诚实地摇头 说的通俗一点 流动的空气在绕过障碍物时会迫其产生振动 当振动达 到一定程度时就会引起障碍物的共振 共振使振幅逐渐增大 桥没有不塌的 这懂吗 你一开始就该这么讲 我说 当时的风速好像才每秒钟 19 米 不小了 时速快 70 千米了 马路上的汽车跑出这个速度很容易 再说共 振对于建筑物和构筑物的危害程度并不仅仅取决于风速大小 郭威进一步阐 述这一问题 英国也发生过一起类似事件 1831 年一队士兵通过曼彻思特附 近的布劳顿吊桥时 整齐的正步使桥梁发生共振而倒塌倒塌 从此以后军队规定 士兵在列队过桥时应改走便步 以免共振毁桥 明天将进行白令大桥的剪彩仪式 是夜 我反复流览塔科马蒙难的镜头 每次重温都有一种巨大的伤感袭上心头 我认为这种情感源于担心文明被摧毁 的一种恐惧 我在观看上个世纪那部恐龙影片时的感受可以印证这一点 当我目睹中年科学家为救护险境中的三名同伴而被恐龙撕吃时 当我看到 男主人公为掩护情人女儿挺身而出主动吸引恐龙注意力时 我没有丝毫感动 但是 当我看到整个人类队列被巨大的低等生物恐龙所驱赶着疯狂奔跑的时候 当我看到两双本应操纵键盘的手不得不为生存而拼命挖掘泥土最后却依旧未能 如愿逃生的时候 我禁不住热泪盈眶 个体的牺牲已很难唤起我的情感 只有 在文明被践踏时才会使我感到深深的难过 事实上 我感到自己正在一天天地被工业文明所询唤 在它巨大的笼罩之 下金属般冰冷的逻辑已在我脑海中留下了深深的印刻 在强大的工业文明面前 我一筹莫展 在强大的工业文明面前 我目光游离 在强大的工业文明面前 我徘徊犹豫 郭威告诉我 塔科马悲剧使后来的悬索桥设计出现了以下的形式 美国工 程师采取的解决办法就是采用高达 10 到 12 米的加劲桁架 并在桁架的顶部和 底部设置风撑 这样产生的强大抗弯刚度和抗扭刚度可抵抗产生振动的风力影 响 后来重新建造的塔科马大桥就采用了这种桁架形式 但是 由于抗风稳定 需要而产生的这种形式使悬索桥的美学质量受到很大的影响 美学质量 这也就是市长为什么不肯要桥墩 明拱和悬索的原因 但是我 认为他忘记了他所崇敬的莱昂哈特老师的一句话 质量和美必须统一起来 质量居第一优先的地位 在后来的半个多世纪 桥梁界引用航空工程的成果深入研究了有关桥梁的 风振问题 而且取得了良好的效果 但是早在事故发生后 13 年 这位莱昂哈特 教授就曾就此向美国一些桥梁工程师提出了自己的想法 他认为首先要避免产 生造成桥梁危险性振动的风力 而不是通过增加桁架箱梁刚度的办法来抵抗风 力 增大桁架的做法甚至会增大风荷载 这种设想可以通过选用具有良好主动 性能的桥面来实现 这样的桥面气流不致产生涡流 同时由于风力产生的反力 也将大大减小 仅仅用一根缆索悬吊桥面就可以进一步防止振动产生的危险性 扭转 单索悬索桥就是在这个思路指引下产生的 还是回到镜头中来 因为在这里我得到的已不再只是桥梁史的经验和教训 而且还有具有重要意义的启迪 在整个倒塌倒塌过程中 时间漫长得好像延续了数千年 其实仅仅只过了五秒 钟 在这短暂而又漫长的五秒钟里 横跨塔科马峡谷的大桥结束了它那作为连 接陆地桥梁的历史使命 一跃而升到技术史上令人刻骨铭心记忆的前车之鉴地 位 工程史上的这一严重教训成了后世所有工程师工作中的座右铭 提醒他们 在设计中必须对所有可能的潜在因素进行周详和综合的考虑 因为这正是设计 现代巨型工程时绝对不可疏忽之点 然而 现在我已经发现了白令大桥的疏忽之处 他们没有考虑到在 48 小时 之内综合隔绝漆损坏会发生何种情况 这次工程上马得毕竟过于仓促 即便是在 100 年以后 中作者还曾提到 要是不喜欢这座房子 那么 就往上面浇溶解剂 然后把灰尘打扫干净就行啦 偏巧 我们 色彩主义组织 的计划也被称为 塔科马峡谷 当然 我们的意思是 让白令大桥像塔科马大桥一样寿终正寝 此主题相关图片 美国 豆腐渣 工程引发悬挂技术革新 耗资 640 万美元号称 绝对安全 保险金被私吞四个月就坍塌 1940 年 11 月 7 日 刚刚建成通车四个月的美国塔科马海峡大桥在风中坍塌 事前大 桥因起伏过大而暂停使用 因此一辆汽车和一条狗是此次事故的全部牺牲品 当地的报纸 以简洁的标题对这场事故作了报道 损失 一座桥 一辆汽车 一条狗 那一天 大桥栽进海峡 1940 年 美国报纸上出现了一条引人注目的大标题 塔科马海峡大桥塌落 报道说 华盛顿州耗资 640 万美元新造的这座悬索大桥 享有世界单跨桥之王的称号 然而从 1940 年 7 月 1 日大桥通车的那天起 桥在结构上就明显存在问题 当风速达到每小时 5 7 公里 时 桥面就有 1 2 米高的起伏 11 月 7 日上午 10 点 风速增加到每小时 64 公里 大桥开 始歪扭 翻腾 桥基被拖得歪来歪去 左右摆动达 45 度 最后 随着震耳欲聋的巨响 一 头栽进了海峡 1940 年 7 月 1 日 造型优美的塔科马海峡大桥建成通车 大桥刚投入使用就出现了上 下起伏的振动 振动还吸引许多人驱车前往 享受这奇妙的感觉 11 月 7 日凌晨 7 点 顺峡谷刮来的风带着人耳不能听到的振荡 激起了大桥本身的谐 振 在持续 3 个小时的大波动中 整座大桥上下起伏达 1 米多 10 点时振动变得更加强烈 幅度之大令人难以置信 数千吨重的钢铁大桥像一条缎带一样以 8 5 米的振幅左右来回起 伏飘荡 桥面振动形成了高达数米的长长波浪 在沉重的结构上缓慢爬行 从侧面看就像 是一条正在发怒的巨蟒 11 点 10 分 正在桥上观测的一位教授保证说 大桥绝对安全 可话音刚落 大桥就 开始断裂 就在一瞬间 桥上承受着大桥重量的钢索猝然而断 大桥的主体从天而降 坠 落进万丈深渊 桥上的各种构件像巨人手中的玩具一样飞旋而去 当时正在桥中央的一名 记者赶忙钻出汽车 拼命抓住桥边的栏杆 用手和膝盖爬行着脱了险 整座大桥坍塌了 车里的小狗和汽车一起从桥上掉落 成为这次事故的牺牲者 保险金被私吞银行 砸牌子 事故发生后人们才得知 大桥投保额达数百万美元的保险金被保险公司的一名外勤工 作人员私吞 为此他锒铛入狱 不过这名贪污犯指出 假使此事再晚发生一周 他就能逃 脱干系 因为那时大桥管理人员将取消所有的保险合同 他们坚信大桥安全可靠 万无一 失 当地银行本来在桥边立有一块招牌 宣称他们的银行 像塔科马大桥一样可靠 可大 桥坍塌后 他们把它拆除了 大桥坍塌后 州长在演说中称 大桥的结构没有问题 我们还要照以前那样建造一个 完全一样的桥 工程师冯 卡门马上给州长拍发了一份电报 如果你要照以前那样修建一 个完全一样的桥 那它就会完全照以前那样 倒塌倒塌在完全一样的那里 罪魁祸首是共振 10 年后原地建新桥 经研究 大桥是毁于共振 流动的空气在绕过障碍物时会迫使其产生振动 当振动达到一定程度时就会引起障碍 物的共振 共振使振幅逐渐增大 对于悬索桥来说 当桥面距离水面较高时 风力就会使 它们发生振动 引起共振的并不一定是风 1831 年在英国 一队士兵通过曼彻斯特附近的布劳顿吊桥 时 整齐的正步使桥梁发生共振而倒塌倒塌 从此以后军队规定 士兵在列队过桥时应改走便 步 以免共振毁桥 塔科马悲剧使后来的悬索桥设计出现了新的形式 美国工程师采取的解决办法是采用 高达 10 到 12 米的加劲桁架 并在桁架的顶部和底部设置风撑 这样产生的强大抗弯刚度 和抗扭刚度可抵抗产生振动的风力影响 后来重新建造的塔科马大桥就采用了这种形式 但是 这使悬索桥的美学质量受到很大的影响 事故发生后 13 年 德国桥梁结构工程专家莱昂哈特教授向美国一些桥梁工程师提出了 自己的想法 他认为首先要避免产生风力 而不是单单抵抗风力 这种设想可以通过选用 良好设计的桥面来实现 根据这个思路 仅仅用一根缆索悬吊桥面 就可以进一步防止振 动产生危险 单索悬索桥就是在这个思路指引下产生的 10 年以后 美国开始重新修建塔科马桥 在原有的桥墩上 仍采用悬索桥形式 但加 劲梁改为桁架式 新桥比旧桥长 12 米 于 1950 年 10 月 14 日建成通车 链接一 悬索桥是什么 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一 因为有优美的造型和宏伟的规模 人们常将 它称为 桥梁皇后 悬索桥由主缆 塔架 加劲梁和锚碇四部分组成 主缆以 AS 法 空中送丝法 或 PPWS 法 预制束股法 制造 美国 英国 法国 丹麦等国均采用 AS 法 中国 日本 采用 PPWS 法 塔架形式一般采用门式框架 材料用钢和混凝土 美国 日本 英国采用 钢塔较多 中国 法国 丹麦 瑞典采用混凝土塔 链接二 世界著名的悬索桥 从 1883 年美国建成布鲁克林桥 主跨 486 米 开始 现代悬索桥至今已有 120 年历史 上世纪 80 年代至世纪末 修建悬索桥到了鼎盛时期 全世界建成跨