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为什么风能吹垮塔科马海峡大桥

书之意 2015-06-18 10:19:05 手机版

  在这个炎热的夏天如果来一缕清风还是非常的不错的,凉爽又舒适。可是你们知道吗?风也是很有杀伤力的。塔科马海峡大桥大家有过了解吗?他位于美国西北部的华盛顿州,横跨塔科马海峡。可是由于一阵风的吹过桥就断了,为什么风能吹垮塔科马海峡大桥,下面就由小编来给大家解答一下疑惑吧。

  这座全长853米的悬索桥于1940年7月1日建成通车。它建成时就出现了随风摇摆的现象,司机在桥上行驶时可以明显感觉到桥的摆动。因此,大桥被当地居民起绰号叫“舞动的格蒂”。当年11月7日大桥发生剧烈晃动而坍塌,所幸没有人在事故中丧生。当时,世界著名的空气动力学家、古根海姆航空实验室主任冯·卡门是事故调查组的成员。他在加州理工学院的风洞实验中证明,导致钢筋铁骨的大桥发生垮塌的原因竟然是当时速度不到20米/秒的风!

  空气动力学的研究表明,当风横吹过大桥时,在一定的风速范围内,越过大桥的气流会周期性地产生两串平行反向涡旋,即所谓的“卡门涡街”。当每个涡旋从被绕的物体表面分离时,物体就会受到一个作用力,连续涡旋的出现会对桥梁产生周期性的作用力,当作用力的频率与大桥振动的固有频率接近时,就会产生共振。这时大桥摆动的幅度越来越大,最终导致大桥垮塌。这次严重事故的出现使得桥梁工程在结构设计中开始认识到空气动力学的重要,此后所有的大桥以及超高层建筑的设计方案都必须经过风洞模型实验的安全验证。

  类似的情况也会出现在大队人马以整齐的步伐通过一座桥梁时。如果齐步产生的同一周期性的作用力频率接近或等于桥梁振动的固有频率时,桥梁也会因共振而垮塌。1905年,一支俄罗斯帝国的军队在齐步通过彼得堡附近的丰坦卡河大桥时,就导致了大桥垮塌的悲剧。在生活中常见的另一个例子是,秋千摆动的频率如果与荡秋千人所施加的作用力频率一致,秋千就会越荡越高,反之秋千就很难荡得很高。