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塔科馬海峽吊橋

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現有的塔科馬海峽吊橋

塔科馬海峽吊橋(英语:Tacoma Narrows Bridge)是位於美國華盛頓州塔科馬的兩條懸索橋,也是華盛頓州16號幹線的一部分。每橋長1.6公里,橫跨塔科馬海峽。第一條橋於1940年首度通車,但不到五個月便倒塌,其後重建及另建的新橋分別於1950年及2007年啟用。第一條橋倒塌的原因,是因為其橋面厚度不足,在受到強風的吹襲下引起卡门涡街,使桥身摆动;当卡门涡街的振动频率和吊桥自身的固有频率相同时,引起吊桥剧烈共振而崩塌,這次事件也成為研究空气动力学卡门涡街引起建筑物共振破壞力的活教材[1]

西行線[编辑]

現在作為西行線的懸索橋於1950年10月14日通車,在2002年加建新橋前,該橋是雙向行車的,至2007年新橋通車後改為西行。

東行線[编辑]

1998年,有關當局獲批准,在原有橋樑東面旁加建一條新橋,是塔科馬海峽第三條興建的懸索橋,工程於2002年10月4日開始動工,並於2007年7月15日通車。

擺動的橋[编辑]

1940年塔科馬海峽吊橋

1940年7月1日通車日
1940年7月1日通車日
第一代橋於同年11月7日倒塌 (採用16 mm Kodachrome菲林拍攝)

第一代橋於1938年開始建造,當時橋樑設計共有兩個方案,第一個方案由克拉克·埃德里奇(Clark Eldridge)提出,其橋面厚度設計為25(7.6);而另一個方案則由著名的金门大桥设计师之一里昂·莫伊塞弗(Leon Moisseiff)所提出,他為了減低造價,把橋面設計的厚度從25呎減至8呎(2.4米),使建設成本從1千1百萬美元降至8百萬美元。當時在以經濟為大前提下,莫伊塞弗的方案獲得採納。該橋於1940年7月1日通車,但在啟用後數個星期,橋面便開始出現上下擺動。有鑑及此,有關人員在支柱上安裝攝錄機,以便觀測擺動。同時也吸引了不少駕車人士慕名而來,感受其振盪威力的刺激,一些大風的日子,其橋面擺動幅度甚至可達五英尺之多。其後橋面的波動幅度不斷增加,工程人員嘗試加建纜索及液壓緩衝裝置去試圖減低波動,但不成功。

在持續數個月的擺動之下,橋樑最終於同年11月7日倒塌,其過程獲得全程記錄。當天早上,橋面的上下擺動突然停止,取而代之的是出現左右的扭力擺動,當時有兩人被困在橋上,後來也成功逃離現場,然後橋面在數分鐘內陸續崩塌。

華盛頓州政府並未獲得保險公司的賠償,據西奥多·冯·卡门透露,這是因為之前本该付给保險公司的保险费全為保險經紀所侵吞。

影片[编辑]

意外起因[编辑]

現有及加建中的橋樑

這次事件沒有造成人命傷亡(但导致一只狗死亡),华盛顿州政府特为此而设立专案调查组,经过美国空气动力学家西奥多·冯·卡门在加州理工学院风洞进行模型测试,证明塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶,是卡门涡街引起吊桥共振[2]。原設計為了求美觀及省錢,使用過輕的物料,造成其發生共振的破壞頻率,與卡门涡街接近,從而隨強風而剧烈擺動,导致吊桥崩塌。此后,新的吊桥设计必须经过风洞模型实验。新橋樑的道床厚度增至10米,並在路面上加入氣孔,使空氣可在路面上穿越,防止卡门涡街的产生。新橋於1950年10月14日啟用,行車線由兩條增至四條,是現今全美國第五長的懸索橋。

参考文献[编辑]

  1. ^ Theodore von Karman:Aerodynamics 西奥多·冯·卡门 《空气动力学》71-72 ISBN 0-486-43485
  2. ^ (美)西奥多·冯·卡门 《自传》第十七章《塔科马海峡吊桥倒塌》Theodore von Karman: The Wind and Beyond, 17 Collapse of The Tacoma Bridge

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