这件事可谓是美国的奇耻大辱,辛辛苦苦花800万美元,耗时两年才建造成功的全世界瞩目的超级大工程。竟然在完工的4个月后,被风一吹就这么塌了,让美国直接成为了全世界的笑柄。[狗头]
那么这座被美国寄予厚望的塔科马海峡大桥,为何被风一吹就导致坍塌?其中是有什么猫腻,还是建造难度实在太大呢?
01
万众期待的大桥
其实这座大桥,对于两地的居民来说早已经是期待已久了。因为塔科马市算得上是一个国中岛,在南部区域有着一片海峡。而这个有着“美国木材业首都”之称的地方,不仅仅木材加工优秀,在机器制造、食品加工和有色金属冶炼以及造船技术方面也都较为发达,所以也是华盛顿连接西部区域以及南北区域的关键位置。
但是即便有造船技术的加持,但是在陆路运输方面,这条塔科马海湾还是给当地人以及外来商人带来了诸多不便。
也因为1873年,横贯美洲大陆的太平洋铁路的建成,一举拉动了美国的经济奇迹。所有人都知道“要想富先修路”的理念,所以在这里建造一座连接两地的大桥就成了当地人们和投资商人们最关心的事。
而当时接果这个项目的人,是一个年轻的工程师克拉克·埃尔德里奇里。他本人虽然年轻,但身为工程建筑师的他非常清楚这座桥的重要性。
但如此巨大的一座桥并不是随便说说就能造的,克拉克里先后考虑到了地理条件、天气条件以及海运业已经在当地高度发达的情况,进行了反复的分析和仔细的计算,最终决定采用悬索桥式的设计方案。
这个方案不但适合两地平稳的地理条件,而且对于高度发达的船运业务也不会产生太大影响,是当时来说最好的一种选择。
而且这种设计在当时来说,也完全是一项壮举。桥长1810米,宽12米,是当时仅次于金门大桥和乔治华盛顿大桥的世界上第三大悬索桥,同时也将是世界上最高的悬索桥。再加上投资空前的巨大,预计总花费高达640万美元,绝对算得上是举世瞩目的超级大项目。
但即便是如此大的超级项目,在实际执行中,这座桥也一直都在面临大量问题。而其中最要命的还是预算不够。因为很多问题是在实际建造中才开始出现的,而这也导致这座桥的预算一直在往上涨,当初的640万远远不够。所以这座桥在实际的建造中,建造方案也在不断的修改和妥协。
而修改方案谁都明白会严重偏离最初的设计规划,可能会发生谁也想象不到的情况。但考虑到资金和时间问题,最终大桥的设计方案经过反复多次的修改还是选用了金门大桥的设计工程师莫伊塞夫的方案。
他得方案一些都是为了绝对的省钱,首先将这座桥的高度,从原来计划的7.6米降到了现在的2.4米,让这座桥就此失去了成为最高悬索桥的机会。之后又将钢桁架的主梁换成了钢梁板,虽然这么做的结果极大了节省了资金消耗,也得到了大量投资者和当地政府的支持,但这座桥始终留下了设计隐患。
02
风一吹就倒
经过两年的建造,前后也花费了800万之后,这座塔科马海峡大桥终于是建设完成了,并且在1940年7月1日成功通车。
在通车的第一天就有不少当地的居民急不可耐的开车到桥上去体验,毕竟这座桥代表了塔科马市的未来。但是人们一上去就发现了有点不对劲,那就是这艘桥摇晃的有点厉害。也正是因为这个原因,导致大家都不太敢在这座桥上行驶。
当然也正因为这座大桥可以摇晃,反而吸引了不少人前来慕名参观,这又让这座桥的名气大涨。并且由于它的摇晃程度,确实是肉眼可见的,所以当时的人们还给它起了新名字,叫“舞动的格蒂”。
虽然名字不错,但桥身摇晃也是事实。所以它的安全性收到了极大的质疑,不少人都有所顾忌,认为这座桥根本无法正常使用。但不论市民们如何声讨,这座桥的设计者们却无一人站出来回应。
而在1940年的11月7日这天,这座重金打造而且举世瞩目的大桥,就像那艘泰坦尼克号一般遭遇了意外。大桥在风中产生了极大的扭曲,然后在众目睽睽之下发生了坍塌。不过幸运的是,由于先前这座桥的名声,在坍塌发生时,并没有车辆在桥上通行,没有造成人员伤亡。
虽然大桥是因为风才导致坍塌的,但是当天的风其实并不算大,就是出于19米高度再平常不过的自然风。那这个专业设计团队设计出来,并且多部分才用钢制结构的巨大桥梁,究竟是为何被小风一吹就塌了呢?
目前最广为流传的一种说法,是由冯·卡门提出来的。他表示这是因为在建桥的过程中没有考虑到空气动力学的原理。在一定的风速范围内,风穿过大桥时的气流会产生两串平行的反向漩涡。
这两串旋涡会周期性的产生作用力,而一旦当这个作用力和大桥之间的作用力产生了共振,就会导致振动轴越来越接近,对桥身的压力也就越来越大。
这个说法可能不够形象,举个例子就很好理解了。这些反向漩涡就像推动桥身的一股力量,而桥身就像是在荡秋千,我们都知道如果荡秋千时在荡到最边缘时,如果施加反方向力,那么秋千就会越荡越高。
这个桥身也是如此,振动周期跃进,造成的压力也就越大,最终大桥就在荡秋千中,扭出极为夸张的效果,最终桥身材质承受不住就断裂坍塌了。而这个说法流传的最广,也是官方通告的解释。
最终这座刚建成只有4个月就被微风给吹塌的桥,就成为美国的奇耻大辱之一被广为流传。如今看回头想想中国基建的实力,我们创造了那么多跨越地形难度和规模难度的建造奇观,每一个都有可能因为这种容易被忽略的小情况而导致整个项目的失败,你就能明白我国的基建到底有多厉害了。
参考资料
[1] 《中国大百科全书》第三版 - 2023年4月5日 【塔科马海峡大桥】