世界最著名的大橋風毀事件——美國tokoma懸索橋風毀事件

5月5日15時20分,虎門大橋因受主橋風速大影響,出現異常抖動。官方回應:虎門大橋晃動原因:受主橋風速大影響產生渦振。據風力數據,發現虎門大橋站15-17時基本都有6-7級大風維持。一般瞬時風6-7級比較常見,持續兩個小時,還是比較少見的。

世界最著名的大橋風毀事件——美國tokoma懸索橋風毀事件

5月5日晚7時50分許,虎門大橋再次發生異常抖動。隨後,在晚上8時17分許,虎門大橋停止抖動。

這是一次很典型的渦激共振,一般發生在風速不大,風向與橋樑大致垂直,來流很均勻的情況下發生,有關人士稱此次錄像中存在的臨時防撞牆改變了外形,大概率是引起渦激共振的原因。那麼對結構安全的影響如何?目前通過大量的渦激共振案例後續檢查,對結構應該不會有很大的影響。

對此,網友戲稱:明天要收費了,它激動得很;小時候看奧特曼,這樣的劇情一般都是怪獸要出場了。

世界最著名的大橋風毀事件——美國tokoma懸索橋風毀事件

這次的虎門大橋主要是因風產生的異常抖動,歷史上有一次世界著名的大橋風毀事件,那就是1940年的美國tokoma懸索橋風毀事件。

世界最著名的大橋風毀事件——美國tokoma懸索橋風毀事件

位於塔科馬海峽吊峽的塔科馬大橋於1938年開始修建耗時兩年成功,1940年7月1日建成通車。橋長1810米,寬12米,當時為僅次於金門大橋和喬治華盛頓大橋的世界上第三大懸索橋,僅投資就花費高達640萬美元,可以說是舉世矚目並且重金打造的項目,然而與泰坦尼克號一樣,讓人意想不到的是大橋建成後四個月於11月7日就發生了坍塌。


世界最著名的大橋風毀事件——美國tokoma懸索橋風毀事件

這座大橋的倒塌時的視頻資料被保留了下來,哦們可以清晰的看到事故發生的一幕。從視頻中可以看到中級風就能夠讓大橋搖搖晃晃,造成坍塌時不過是因為十九米每秒的風。



萬幸的是,當時橋身一直在搖晃,橋上沒有行人,沒有造成人員傷亡,不過唯一喪生的是巴尼·埃利奧特(Barney Elliott)的視頻中的那隻狗,他淹死在主人的車裡。

最後科學家對此給出了官方的解釋:建橋之前沒有充分考慮到空氣動力學的原理。空氣動力學表示在一定的風速範圍內,風穿過大橋的氣流會產生兩串兒平行的反向漩渦,這些漩渦會發生週期性的作用力。如果這個作用力和大橋之間的作用力產生共振,且振動週期越接近,造成的壓力也會越大,最終橋樑結構像麻花一樣徹底扭曲了。

舉一個簡單的例子,就像和尚敲鐘一樣,按照相同的時間間隔敲下去,聲音越來越響,大橋通過風的敲擊越來越晃,扭曲變形後,最終導致倒塌,我們看到的就是被風吹倒的,在塔科馬海峽大橋坍塌事件中,風能最終戰勝了鋼的彎曲變形,使鋼樑發生斷裂,最終導致了這場悲劇。

世界最著名的大橋風毀事件——美國tokoma懸索橋風毀事件

卡門渦街現象

生活中其實隨處可見共振的例子,比如:我們聲帶發出的聲音,石子投入水中蕩起的漣漪都是共振的現象,我們可以應用共振現象比如:有琴絃的樂器、收音機的調諧等,當然在橋樑等建築中就要避免共振,比如在橋樑結構中注入彈簧減震器來減少橋樑共振的可能性,是動態的改變橋樑的自諧振頻率,使得從外界吸收能量的過程得不到延續,也就沒有了共振的基礎。

生活中的物理現象無處不在,無時不有,掌握了這些原理應用到生產生活當中,就能避免不必要的損失,我想這就是科學的魅力。


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