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這座耗資四千萬的橋,僅通車4月後被19米/每秒大風吹塌,究竟為何?

溜溜達達看世界,不慌不忙走天涯。我是溜達君,今天我們來聊一聊世界上最短命的一座大橋-塔科馬海峽弔橋。弔橋橫跨在美國華盛頓州塔科馬海峽之上,全長1810米,寬約12米,主跨長約853米,弔橋最初修建於1938年,耗時2年完工並通車運營。

當局為建設塔科馬海峽弔橋耗費了約640萬美元(約人民幣4064萬),然而令人唏噓的是,大橋自建成起就一直『弱不禁風』,輕度到中級的風便足以讓其搖晃不止,因此,人們嘲笑它為「舞動的格蒂」,且非常「戲劇性詭異」! 弔橋居然在建成4個月後就坍塌了…更令人難以置信的是,造成這座龐然大物傾覆的竟然是一場速度僅為19米每秒的風。

當時,遭遇風吹的弔橋發生了劇烈晃動,震動幅度高達9米,橋面逐漸傾斜至45度左右,吊杆拉斷後,橋面鋼樑加速斷裂,最終導致大橋坍塌,墜入到峽谷之中。萬幸地是,災難發生時,並沒有人員傷亡,『遇難」的僅是一輛汽車和一條小狗。

難得的是,大橋坍塌災難發生時,恰好有電影拍攝團隊在此取景,他們用影像記錄下了這一幕。這段影像流出後,立即引起了全球橋樑界的震驚, 按照風速等級劃分及其帶來的損害程度,速度為19米每秒的風被定義為大風,給陸地物象帶來的影響有:人會感覺前行阻力大,樹枝會折斷。但導致一座橋樑坍塌未免有些太誇張了,弔橋為何如此「弱不禁風」?

坍塌事故後,美國聯邦公路局立刻派出專家組調查原因,考察結果表明,大橋垮塌是因為一直空氣動力學上的現象-卡門渦街。

這指的是,在一定的風速範圍內,穿過大橋的氣流會周期性地產生兩串平行的反向旋渦,連續性的旋渦會對被繞的橋樑產生周期性作用力,這種作用力和大橋震動的頻率接近時,就會產生共振。共振越強,大橋擺動扭曲的幅度便會越大。

除了在最初設計時沒有充分考慮到空氣動力學的因素,導致大橋被風吹垮還有一個重要原因是使用淺支撐梁,僅2.4米的支撐梁根本不足以讓路基擁有足夠的剛度,也不足以抵擋風的侵擾。

塔科馬海峽弔橋垮塌的災難令人惋惜,但它為後來的橋樑建設敲響了警鐘,人們更加註重對橋樑進行空氣動力學測試。1950年,新建的塔科馬海峽弔橋在經過嚴謹設計建造後通車運營,它十分穩固,每日通車流量高達6萬車次。

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