大桥为什么会特别晃动？“卡门涡街”了解一下

据中新网消息，5月5日15时32分支配，广东虎门大桥产生特别发抖，广州交警支队对虎门大桥举行了交通控制，提示途经车辆绕道行驶。据现场视频体现，呼呼风声中，大桥桥面显现稍微升沉的波浪。

虎门大桥产生特别发抖。图据网络

内幕上，大桥“特别”发抖或晃动的情况时有产生——这是流精力学中紧张的征象“卡门涡街”。好比，2010年，俄国南部伏尔加河的大桥就曾产生波浪状的“古怪”摇摆，事先好几辆正行驶在桥上的车子也随着不休摇摆。

但是，真正让人们熟悉到“卡门涡街”在修建、桥梁、飞机制造计划以及船舶范畴的紧张影响，当属美国的塔科马海峡吊桥事变——它既是古代桥梁修建史上最为标志性的劫难，也成为物理学和工程学的经典研讨案例。

塔科马海峡吊桥垮塌。图据《商业内幕》

据《商业内幕》报道，美国华盛顿州的塔科马海峡吊桥（Tacoma Narrows Bridge）建于1938-1940年间，是事先仅次于金门大桥和乔治·华盛顿大桥的天下第三长吊桥。它的计划师莱昂·莫伊塞夫是美国20世纪二、三十年代悬索桥的领兵士物，也是全钢制桥的早前推行者。

莫伊塞夫的“变形实际”广负盛名，依据这个实际，桥梁长度越大，允许的变形也越大。正由于云云，莫伊塞夫信赖本人可以把悬索桥建得比以往更轻、更细、更长，这个想法在他对塔科马海峡大桥的计划方案中取得了富裕体现。

莱昂·莫伊塞夫（右一）图据PBS

可令莫伊塞夫没有想到的是，大桥吊装完成后，只需有4英里/小时的“小风”吹来，大桥主跨就会有稍微的上下升沉。乃至在制作历程中，工人就以前注意到了这座大桥显现的晃动征象。

1940年11月7日，武艺职员在7：30测得风速为38英里/小时，两小时后加强至42英里/小时，而此时的塔科马海峡吊桥，桥面波浪形升沉已达1米多。猖獗的扭动使得路面一侧翘起达8.5米，倾斜到达45度。

一个摄制组恰好拍下塔科马海峡吊桥波浪升沉的画面。图据VICE

终极，承受着大桥分量的吊索接连断裂，丢失了拉力的桥面就像一条发怒的蟒蛇在空中奋力挣扎。建成通车仅四个月后，120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡，激起了一大片烟尘。

据《福布斯》报道，塔科马海峡吊桥坍毁后第二天，出名物理学家冯·卡门以为此事不妥，便用一个塔科马海峡吊桥模子举行实验。后果不出他所料，塔科马海峡吊桥坍毁事变的罪魁，正是“卡门涡街”惹起的桥梁共振——

在一定的风速范围内，穿过大桥的气流会周期性地产生两串平行的反向旋涡，一连性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性感化力，这种感化力和大桥震动的频率接近时，就会产生共振。共振越强，大桥摆动歪曲的幅度便会越大。

卡门涡街表现图

固然，计划之初，为了雅观和节流投资，莫伊塞夫使用过轻的物料，并将大桥从7.6米高的钢桁架主梁降至2.4米高的钢板梁，也是变成劫难的缘故之一。

但毫无疑问的是，塔科马海峡吊桥为厥后的桥梁计划与制作敲响了警钟。毕竟，事先的桥梁计划界尚未熟悉到卡门涡街的严峻危害，仍旧是从传统的桥梁承重等计划角度动身展开大桥的计划。今后的十年内，桥梁氛围动力和氛围弹性学显现并进一步完满。

新建的塔科马海峡吊桥安静行桥。图据bechtel

1950年，新建的塔科马海峡吊桥在颠末严谨计划制作后通车运营，道床厚度增至10米，并在路面上到场气孔，使氛围可在路面上穿越，避免卡门涡街的产生。稳稳屹立于海峡之上的它，逐日通车流量高达6万车次，因此也被称为“健壮的格蒂”。2007年，新的平行桥通车，行车线由两条增至4条，是现今全美国第五长的悬索桥。

红星讯息记者 王雅林 林容

编纂 李彬彬