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大桥耗资600万美金,却被一阵风吹断,成为建造史上的里程碑...

酷玩实验室  · 公众号  · 科技自媒体  · 2017-08-01 21:58

正文

本文授权转载自:SME

ID:(SMELab)


2017年的年末,历时8年的大工程港珠澳大桥终于要竣工了。


完成这个超级工程并不简单,中国也因此再次巩固了在桥梁建造领域的绝对领先地位。


不过,纵使我们拥有世界最顶尖的技术,也无法杜绝桥梁垮塌的事故。


有通车不久就被超载货车压垮的,有在建造时就垮塌的,还有被洪水冲垮的。


建造中的港珠澳大桥香港段


然而还有一种最为奇特的垮塌方式——被风吹垮。


半个多世纪前美国的一座海峡大桥就以这样的方式结束了生命。


令人匪夷所思的是吹垮大桥的风不过区区8级而已。



通车4个月,被海边常见的大风轻易吹垮,这座大桥似乎会沦为笑柄。


然而,它的牺牲却成为了桥梁史上的经典,频频被收录在各种工程教科书中。


...


塔科马海峡大桥 ,对很多人来说是个陌生的名字。


但它在风中诡异扭动的画面,却广为流传。


如果事先没有了解过,你一定不会相信自己的眼睛。




这座桥在当时是美国 第三大悬索桥,一度被称为“工程界的珍珠港”。


设计师是业界精英,曾先后参与各著名大桥的建造。


建筑工人也兢兢业业,绝不存在偷工减料违规造假。



但这些都无法阻止,大桥建成开通仅4个月后,就在人们惊恐的注视中坠入海峡。


万幸的是,作为 20世纪最严重的工程设计错误 之一,它坍塌时却没有造成任何人伤亡。


这是一个所有工程学科教学中都绕不开的经典案例。




早在1889年,人们就提出了在塔科马海峡上为北太平洋铁路建造栈桥的建议。


由于大桥的建成将大大方便海军在布雷默顿的造船厂和陆军在塔科马的军事基地的交通,桥的建设也得到了美国军方的大力支持。


然而涉及到资金问题,塔科马海峡大桥的建造计划直到1937年才步入正轨。



按照初步计划,联邦政府公共工程管理处(PWA)需要拨款1100万美元,用于建造大桥。


但是来自纽约的工程师 莱昂·莫伊塞夫 (Leon Moisseiff),认为他有更好的办法。


莱昂·莫伊塞夫(右一)



莫伊塞夫1985年毕业于哥伦比亚大学,仅三年后便加入纽约市桥梁部门,并参与到20世纪20至30年代几乎所有大型悬索桥的设计中。


他曾发表一篇关于曼哈顿大桥建造的文章,这篇文章迅速为他赢得了国际声誉,在工程界极负盛名。



建造中的曼哈顿大桥


莫伊塞夫相信自己可以把悬索桥建得比以往更轻、细、长。


这个想法在他对塔科马海峡大桥的设计方案中得到了充分体现。


塔科马海峡大桥施工图纸


莫伊塞夫打算采用2.4米的 普通钢梁 代替原计划中7.6米的 桁架梁


这不仅将建造成本大幅降低至640万美元,还使得大桥更加的纤细优雅。


可是莫伊塞夫没有想到,方案正式获得通过,也意味着他的职业生涯即将走到尽头。


桁(héng)架——由杆件连接成的空间结构


原本大桥设计的抗风能力达到120英里/小时。


但是在大桥吊装合拢完成后,只要有4英里/小时的相对温和的小风吹来,大桥主跨就会有轻微的上下起伏。



大桥的缆索


然而起伏的现象没有引起人们过多的担心。


桥上施工的工人还发明了 咀嚼柠檬 这样的办法,来抵御上下颠簸带来的眩晕感。


在他们看来,满足设计要求的塔科马大桥是安全且可靠的。




1940年7月1日,塔科马海峡大桥如期建成通车。


在通车之前,大桥就已经出现遇风摇晃的情况,这吸引了不少民众专门驱车来一探究竟。


而人们很快发现,大桥波动的幅度有点不同寻常。


甚至当人在桥上驾车时,可以见到远处的汽车随着桥面的起伏,一会儿消失一会儿又出现。




工程师们也注意到了这个问题,一些专业人员被派遣到现场进行实地监测。


其后几个月中,桥面的波动 幅度不断增加


大桥管理部门尝试过用捆绑缆绳、安装液压缓冲器的方式去减低波动,减少其对行车的影响,但没有取得成功。



1940年11月7日上午,风儿似乎比以往更要喧嚣一些。


技术人员在7:30测得风速38英里/小时,两小时后达到42英里/小时,大桥出现的波浪形起伏 竟达1米多




这时,记者里奥纳德·科茨沃斯(Leonard Coatsworth)正驾车驶过塔科马大桥。


车后座上是他的宠物狗,只有三条腿的黑色卡宾犬Tubby。


两者都对接下来要发生的事浑然不知。



科茨沃斯——桥上最后一人


毫无预兆下,大桥路面的一侧突然被风掀了起来。


这引起了桥身侧向激烈的扭动,和之前的起伏情况大不相同。


在桥面过于剧烈的波动下,科茨沃斯被迫将车停在距离东塔137米的地方。


而他停车的地方距离收费站有 578米




科茨沃斯跌跌撞撞地爬下汽车,大桥开始像麻花一样来回扭动,他的耳边充斥着混凝土撕裂的声音。


疯狂的扭动使得路面一侧 翘起达8.5米,倾斜达到45度



大部分时候科茨沃斯只能靠着手和膝盖爬行,可来回波荡的路面让逃生变得异常艰难。







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