今天，虎门大桥在风中摇晃的视频整个下午都在微信上传播。有些人好奇地问:真的有一座现代桥梁被风吹倒了吗？

在建港珠澳大桥香港段

你不说，真的有。半个多世纪前，美国的一座海峡大桥就这样结束了它的生命。

然而，令人不可思议的是，吹下大桥的风只有8级。

经过四个月的运营，这座桥很容易被海边频繁的强风吹倒，似乎成了笑柄。然而，它的牺牲已经成为桥梁史上的经典，经常被列入各种工程教科书。

对许多人来说，塔科马海峡桥是一个奇怪的名字。但是它在风中诡异的扭曲被广泛传播。如果你事先不知道，你就不会相信自己的眼睛。

当时，这座桥是美国第三大吊桥，曾被称为“工程界的珍珠港”。

设计师是行业精英，先后参与了著名桥梁的建设。建筑工人也很尽责，绝对没有作弊。

然而，这一切都无法停止。这座桥建成并开放仅四个月后，就在人们惊恐的注视下落入了海峡。幸运的是，作为20世纪最严重的工程设计错误之一，它倒塌了，没有造成任何伤亡。

这是一个经典案例，在所有的工程教学中都不能忽略。

早在1889年，人们就提议在塔科马海峡为北太平洋铁路修建一座栈桥。

由于大桥的建成将极大地便利布雷默顿海军造船厂和塔科马陆军军事基地之间的运输，大桥的建设也得到了美国军方的大力支持。

然而，说到资金，塔科马海峡大桥的建设直到1937年才步入正轨。

根据初步计划，联邦公共工程管理局将需要拨款1100万美元来建造这座桥。

但是来自纽约的工程师利昂·莫西夫认为他有更好的方法。

利昂·莫伊塞夫(右一)

莫伊瑟夫于1885年毕业于哥伦比亚大学，仅三年后就加入了纽约市桥梁系，并参与了20世纪20年代和30年代几乎所有大型悬索桥的设计。

他曾发表过一篇关于曼哈顿大桥建设的文章，这很快为他赢得了国际声誉和工程界的巨大声誉。

正在建设中的曼哈顿大桥

莫伊瑟夫相信他可以建造比以前更轻、更薄、更长的吊桥。

这个想法在他设计的塔科马海峡大桥中得到了充分的体现。

塔科马海峡大桥施工图

莫伊塞夫计划用一根2.4米长的普通钢梁取代原来的7.6米长的桁架梁。这不仅将大大降低建设成本到640万美元，而且使桥梁更细长和优雅。

然而，莫伊瑟夫并不认为该计划的正式通过也意味着他职业生涯的结束。

框架-A 空构件连接的结构

最初，这座桥被设计成能承受高达每小时120英里的风速。

然而，在大桥被吊起并关闭后，只要有4英里/小时的相对温和的微风，大桥的主跨就会有轻微的波动。

桥梁电缆

然而，跌宕起伏并没有引起太多的关注。在桥上工作的工人还发明了咀嚼柠檬的方法来抵抗上下颠簸引起的眩晕。

在他们看来，符合设计要求的塔科马大桥是安全可靠的。

1940年7月1日，塔科马海峡大桥竣工并如期通车。

在通车之前，这座桥已经被风摇动了，这吸引了许多人专门开车去寻找答案。

然而，人们很快就发现这座桥的波动范围有些不寻常。

即使当人们在桥上开车时，他们也能看到远处的汽车随着桥面的起伏而消失和再现。

工程师们也注意到了这个问题，一些专业人员被派往现场进行现场监控。

在接下来的几个月里，桥面的起伏不断增加。桥梁管理部门试图通过捆绑电缆和安装液压缓冲器来减少波动及其对交通的影响，但失败了。

1940年11月7日早上，风似乎比以前更吵了。

技术人员在7: 30以每小时38英里的速度测量了风速，两小时后达到了每小时42英里。这座桥的起伏超过1米。

这时，记者伦纳德·科茨沃斯正驾车穿过塔科马大桥。

在汽车后座上的是他的宠物狗，一只三条腿的黑色卡宾枪。两人都不知道接下来会发生什么。

科茨沃斯——桥上的最后一个人

没有任何预兆，桥路的一边突然被风吹起。这导致桥的一侧剧烈扭曲，这与之前的起伏很不一样。在桥面过度起伏的情况下，科茨沃斯被迫将车停在离东塔137米的地方。

他停车的地方离收费站有578米。

科茨沃斯跌跌撞撞地走下汽车，桥开始像扭曲一样来回扭曲，他的耳朵里充满了混凝土撕裂的声音。

这种疯狂的扭转使得道路的一边倾斜了8.5米，倾斜了45度。

大多数时候，科茨沃斯只能用手和膝盖爬行，但崎岖的道路使他极难逃脱。当他尽力到达安全地带时，他转过身，看到了他一生中难忘的一幕。

承载桥梁重量的吊索一个接一个地断裂，没有张力的桥面就像一条愤怒的蟒蛇在与0+搏斗。

这座120米长的大桥建成通车仅四个月后，它的主体就撞上了塔科马海峡，引起了一场大的轰动。

这起事件中没有人员伤亡。

尽管科茨沃思和他的朋友们多次试图营救他，汽车里的卡宾枪仍然是事故的唯一受害者。

大桥倒塌后，美国成立了事故调查委员会。这包括空气动力学科学家西奥多·冯·卡门·n。

卡门，匈牙利犹太人，1930年移居美国后，负责指导古根海姆空气动力学实验室和加州理工学院第一个风洞的设计和建造。他还创建了美国宇航局著名的喷气推进实验室(JPL)。

2

风洞实验室

生活中的卡门是一个幽默健谈的人。当中国科学家钱学森去美国留学时，卡门是他的导师，两人感情非常深厚。

也正是因为卡门的调查，塔科马海峡大桥事故的原因才被曝光。

冯·卡门

经过初步研究，委员会发现该桥存在设计中不可忽视的缺陷。

首先，塔科马大桥的主跨长853.4米，但桥宽只有11.9米，这在同时期的悬索桥中非常罕见。不仅桥面太窄，而且只有2.4米高的钢梁不能为桥身产生足够的刚度。

硬度——物体抵抗变形的能力

其次，在最初的计划中，风可以在桁架梁之间自由通过。然而，随着普通钢梁的替换，风只能通过桥梁的上下两侧。

此外，桥梁两侧的护壁均为实心钢板，横截面为“H”形结构，挡风效果更明显。

然而，对于塔科马大桥倒塌的确切理论原因，专家们没有达成共识。一些工程师认为塔科马大桥的振动类似于机翼的颤动。

以卡门为代表的另一组专家认为塔科马大桥的桥身是H形的，不同于流线型的机翼。

在加州理工学院风洞进行模型试验后，卡门推测这场灾难源于一种叫做卡门涡街的现象。

这是自然界普遍存在的现象。

例如，如果将桩插入水流中，在一定条件下，桩下游两侧将产生两个不对称布置的涡流。这两排旋涡以相反的方向旋转，像街道两边的路灯一样交错排列。

从Tai 空俯瞰智利海岸的卡门涡街

在这次事故中，桥两边的钢板就像水流中的木桩。当风形成的高速涡流从桥身两侧不断分离时，桥身上将产生交变的侧向力。

卡门涡街是一种有规律的周期性现象，即涡街的形成和侧向力的作用有一定的频率。

塔科马大桥本身有自己的频率，当两个频率接近时就会产生共鸣。共振的后果现在是众所周知的。

经过一些计算和实验，卡门的分析得到了证实。

当地照相馆的主人巴尼·埃利奥特用16毫米胶片记录了这座桥的倒塌。

这份珍贵的视频资料由美国国会图书馆选择保存在美国国家电影登记处，并被命名为:

在文化、历史和美学上都具有重要意义。

同时，它也成为建筑工程专业学生最好的课堂教育电影之一。

现在，沉睡在塔科马海峡海底的大桥残骸已经成为世界上最大的人工珊瑚礁。大量太平洋巨型章鱼选择在这里定居。

废墟上方是两座新的吊桥，负责连接塔科马和吉岗之间的交通流量。他们将继续完成第一座塔科马海峡大桥的工程。

当然，我们不能过分责怪建造这座桥的工程师。

当时，人们对悬索桥的空气动力学特性知之甚少，所以灾难在当时基本上是不可预测的。

塔科马海峡大桥的倒塌促使世界各地的科学家研究风致振动问题，并建立了各种新的学科，如桥梁风工程。

桥梁部分

现在，当我们建造大型桥梁时，我们可以通过改变结构的截面形状或安装空气稳定器来改善截面周围的气流。还可以通过安装阻尼器等来降低桥梁的振动，使桥梁更加安全耐用。

桥梁风致振动的研究使人类能够不断突破近几十年来桥梁的跨度记录。

塔科马海峡大桥的倒塌成为了后代桥梁建设的基石。它引导几代工程师通过经验和教训不断前进。

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