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虎门大桥水马撤掉为啥还抖动?揭秘1940年塔科马海峡吊桥坍塌事故

时间:2020-05-09 10:36:02 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

虎门大桥异常抖动

边肖的话:由于可见的震动,连接广州南沙区和东莞市虎门镇的“虎门大桥”从5月5日下午起已经关闭了三天多。对于这座有着23年历史的跨海大桥以及住在两端的广州和东莞居民来说,这是不寻常的。5月6日上午,“广东交通集团”发布通知称,根据专家组判断,“虎门大桥”悬索桥的振动主要是由桥跨边缘护栏沿线连续安装的水马引起的,水马改变了钢箱梁的气动外形,并在特定的风环境条件下产生了桥梁的涡振。事件发生的当天下午,在所有的水车被移走后,漩涡振动在18点钟停止。然而,当天晚上20点钟,“虎门大桥”上再次出现漩涡振动,肉眼仍能看到轻微的晃动。在最近关于“虎门大桥”的报道中,媒体多次提到1940年“美国塔科马海峡吊桥的倒塌”。一些网民私下写信给边肖了解详情,边肖立即进行了分析。

美丽的虎门桥

“塔科马海峡吊桥”是位于美国华盛顿州塔科马的两座吊桥,也是华盛顿州16号公路的一部分。每座桥长1.6公里,横跨塔科马海峡。第一座桥于1940年首次开放,但不到五个月就倒塌了。后来重建和建造的新桥分别于1950年和2007年开放。第一座桥坍塌了,因为桥面不够厚,不足以让卡门涡街在强风中摇摆。当卡门涡街的振动频率与悬索桥本身的固有频率相同时,就会引起悬索桥剧烈共振而倒塌。这一事件已经成为研究由空气动力学卡门涡街引起的建筑物共振破坏力的活教科书,并且也被记录为20世纪最严重的工程设计错误之一!

塔科马海峡吊桥的海浪图像

“塔科马海峡吊桥”于1940年7月1日通车,但在通车后的几周内,这座桥开始上下摆动。有鉴于此,相关人员在柱子上安装了摄像机来观察秋千。与此同时,它也吸引了许多司机前来感受其振荡动力的刺激。在有风的日子里,桥面的振幅甚至可以达到五英尺。共振是横向的。沿着桥面的扭曲,桥面的一端上升,而另一端下降。当在桥上行驶时,司机可以看到另一端的汽车消失的景象,并随着桥的扭转而重新出现。由于这种现象,当地人幽默地称这座桥为“跳舞的盖蒂”。

1940年7月1日的开幕式

“塔科马海峡吊桥”桥面的起伏范围不断增大。工程师试图通过增加电缆和液压缓冲装置来减少波动,但失败了。经过几个月的摇摆,大桥终于在同年11月7日倒塌,整个过程被记录下来。那天早上,桥面的上下摆动突然停止,取而代之的是左右扭转摆动。当时,两个人被困在桥上,设法逃离现场。此后,桥面在几分钟内逐渐坍塌。

塔科马海峡吊桥坍塌

“塔科马海峡吊桥的倒塌”没有造成任何伤亡(但导致了一只狗的死亡)。“华盛顿州政府”为此专门成立了一个特别调查组。经过美国空气动力学科学家西奥多·冯·卡门在加州理工学院风洞中进行的模型试验,证明“塔科马海峡吊桥坍塌”的罪魁祸首是卡门涡街引起的吊桥共振。在最初的设计中,为了美观和省钱,使用了轻质材料,这使得共振破坏频率接近卡门涡街,从而在强风中剧烈摇摆,导致吊桥倒塌。从那以后,新的悬索桥设计必须通过风洞模型试验。新桥道床厚度增加到10米,路面增加气孔,使空空气可以通过路面,防止卡门涡街的产生。

塔科马海峡悬索桥的重建

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