1940年7月1日,位于美国华盛顿州的悬索桥塔科马海峡大桥建成通车。可就在同年11月7日,刚刚建成通车的四个月后,大桥戏剧性地被一阵微风摧毁了。这一幕就是大桥坍塌的瞬间,刚好被一支摄影队拍下。
好端端的,大桥怎么就倒塌了呢?其实,在大桥彻底倒塌前就已经发生过多次浮动,司机在桥上行驶的感觉就像在水面上一样。因此,大桥被当地人起名为“舞动的格蒂”。
而造成大桥被彻底摧毁的原因,还要从桥梁最开始的设计阶段说起。最初的设计方案预算为1100万美金,来自美国纽约的设计师莱昂·莫伊塞夫听闻后,称自己可以将预算降低到了800万美元。
那他是如何降低预算的呢?原先的设计方案是用25英尺,也就是7.6米的钢珩梁作为主梁。
而莫伊塞夫则建议采用8英尺,也就是2.4米的钢珩梁作为主梁。通过采用更薄的主梁来降低预算,同时还能让桥梁更具观赏性。于是,莫伊塞夫的提议就被通过了。
1940年7月1日,塔科马海峡大桥如期建成通车。
4个月后的11月7日早上7点半,技术人员测得风速为38英里每小时;两个小时后增强至45英里每小时。
此时的塔科马大桥的桥面,就像波浪一样上下左右起伏,高度更是超过了1米,疯狂的扭转使路面一侧翘起8.5米,倾斜度达到了45度。
最终在当天上午11点时,大桥的吊索接连断裂,120多米的桥梁轰然坍塌,坠入了塔科马海峡。好在疏散及时,没有造成人员伤亡。
事故发生后,著名的物理学家冯·卡门经过调查发现,塔科马大桥倒塌的元凶就是卡门涡街效应引起的桥梁共振。
卡门涡街是流体力学中一个重要的现象,在一定条件下流体绕过某些物体时,物体两侧出现周期性的脱落和旋转,经过非线性作用后形成卡门涡街。像水流过桥墩、风吹过电线等,都会形成卡门涡街。
说到这,我想起了2020年5月,广东虎门大桥也发生明显的振动和起伏。同样,也是因为受到了涡振现象的原因。而对于塔科马大桥来说,莫伊塞夫的设计,毋庸置疑成了桥梁坍塌的主要原因。
首先,塔科马大桥的跨度长达853.4米,而桥宽却只有11.9米。这使得2.4米厚的主梁根本无法承受吹来的大风,风只能从桥梁的上下两侧穿过。对桥体产生了巨大影响,最终才造成了史上最为标志性的灾难。
值得一提的是,塔科马大桥坍塌后又进行了重建,并于1950年通车,同时还对大桥寄予厚望的取名为“强壮的格蒂”。