吊橋橋實實例例分分析析之之塔塔克克馬馬橋橋的的坍坍塌塌與與重重建建【塔科科瑪瑪橋橋風風毀毀事事故故與與卡卡門門渦渦街街】TacomaNarrowsBridge一座座雄雄偉偉的的單單跨跨橋橋，，居居然然被被一一陣陣并并不不太太大大的的風風吹吹得得像像波波浪浪一一樣樣起起伏伏，，還還帶帶有有一一些些搖搖晃晃。。更更離離奇奇的的是是，，居居然然有有段段年年代代久久遠遠的的錄錄像像詳詳細細地地記記錄錄了了1940年11月7日，，當當時時享享有有世世界界單單跨跨橋橋之之王王的的塔塔科科馬馬大大橋橋被被風風吹吹垮垮、、坍坍塌塌的的全全部部過過程程。。1940年11月7日，美美國華華盛頓頓州塔塔科馬馬橋因因風振振致毀毀。該該橋主主跨長長853.4m，全長長1810.56m，橋寬寬11.9m，而梁梁高僅僅1.3m。通過過兩年年時間間的施施工，，于1940年7月1日建成成通車車。但但由于于當時時人們們對柔柔性結結構在在風作作用下下的動動力響響應的的認識識還不不深入入，該該橋的的加勁勁梁型型式極極不合合理（（板式式鋼梁梁），，導致致在中中等風風速(19m/s)下結構構就發發生破破壞。。幸好好在橋橋梁破破壞之之前封封閉了了交通通。據據說，，在出出事當當天，，一位位記者者把車車停在在橋上上，并并把一一條狗狗留在在車內內。橋橋倒塌塌時，，只有有他本本人跑跑到了了橋臺臺處。。當地的的報紙紙以簡簡潔的的標題題對這這場事事故作作了報報道，，““損失失：一一座橋橋、一一輛汽汽車、、一條條狗””。1940年，美美國華華盛頓頓州的的塔科科瑪峽峽谷上上花費費640萬美元元，建建造了了一座座主跨跨度853.4米的懸懸索橋橋。建建成4個月后后，于于同年年11月7日碰到到了一一場風風速為為19米/秒的風風。雖雖風不不算大大，但但橋卻卻發生生了劇劇烈的的扭曲曲振動動，且且振幅幅越來來越大大（接接近9米），，直到到橋面面傾斜斜到45度左右右，使使吊桿桿逐根根拉斷斷導致致橋面面鋼梁梁折斷斷而塌塌毀，，墜落落到峽峽谷之之中。。當時時正好好有一一支好好萊塢塢電影影隊在在以該該橋為為外景景拍攝攝影片片，記記錄了了橋梁梁從開開始振振動到到最后后毀壞壞的全全過程程，它它后來來成為為美國國聯邦邦公路路局調調查事事故原原因的的珍貴貴資料料。人們在在調查查這一一事故故收集集歷史史資料料時驚驚異地地發現現：從從1818年到19世紀末末，由由風引引起的的橋梁梁振動動己至至少毀毀壞了了11座懸索索橋。。塔科科馬海海峽吊吊橋倒倒塌后后第二二天，，華盛盛頓州州州長長宣布布該座座吊橋橋的設設計牢牢靠，，計劃劃按同同樣設設計重重建。。馮·卡門覺覺得此此事不不妥，，便覓覓來一一個塔塔科馬馬海峽峽吊橋橋模型型帶回回家中中，放放在書書桌上上，開開動電電扇吹吹風，，模型型開始始振動動起來來，當當振動動頻率率達到到模型型的固固有頻頻時，，發生生共振振，模模型振振動劇劇烈。。果然然不出出所料料，塔塔科馬馬海峽峽吊橋橋倒塌塌事件件的元元兇，，正是是卡門門渦街街引起起橋梁梁共振振。其其后馮馮·卡門令令助手手在加加州理理工學學院風風洞內內，進進一步步測試試塔科科馬海海峽吊吊橋模模型，，取得得數據據，然然后發發一份份電報報給華華盛頓頓州州州長：：“如如果按按舊設設計重重建一一座新新橋，，那座座新橋橋會一一模一一樣的的倒塌塌”。。州長設設立一一個塔塔科馬馬海峽峽吊橋橋倒塌塌事件件考察察小組組，馮馮·卡門系系成員員之一一。經經一番番爭論論，馮馮·卡門終終于說說服當當時不不懂空空氣動動力學學知識識的橋橋梁設設計師師，在在建新新橋之之前，，先將將橋梁梁模型型進行行風洞洞測試試。會會議決決定采采用新新的設設計避避免卡卡門渦渦街對對橋梁梁引起起的禍禍害。。現有塔塔科馬馬海峽峽吊橋橋現有及及加建建中的的橋樑樑昵稱：：舞動動的格格蒂（（GallopingGertie）橋橋梁形形式：：懸索索橋主主跨跨：2800英尺（（853米）全全長長：5000英尺（（1524米）通通航航凈空空：195英尺（（59.4米）通通車車日期期：1940年7月1日坍坍塌日日期：：1940年11月7日人人們希希望在在這里里建橋橋的愿愿望可可以追追溯到到1889年為北北太平平洋鐵鐵路建建造棧棧橋的的提議議，但但20世紀20年代人人們才才達成成一致致意見見，建建造計計劃最最終在在1937年得以以繼續續，華華盛頓頓州立立法機機關制制定了了華盛盛頓州州的橋橋梁稅稅并撥撥款5000美元研研究塔塔科馬馬市和和皮爾爾斯縣縣對塔塔科馬馬海峽峽建橋橋的需需求。。從從一開開始，，資金金問題題就是是最大大的問問題，，撥款款并不不足以以支付付建橋橋成本本。但但是大大橋的的建設設卻得得到了了美國國軍方方的大大力支支持，，大橋橋的建建成將將大大大方便便海軍軍在布布雷默默頓的的造船船廠和和陸軍軍在塔塔科馬馬的軍軍事基基地的的交通通。華華盛盛頓州州的工工程師師克拉拉克·艾爾德里里奇（ClarkEldridge）提出一一個初步步計劃，，橋梁必必須通過過嚴格的的實驗并并使用常常規設計計，資金金則由聯聯邦政府府公共工工程管理理處（PWA）撥款一一千一百百萬美元元。但是是來自紐紐約的工工程師萊萊昂·莫伊塞夫夫（LeonMoisseiff）上書聯聯邦政府府公共工工程管理理處，認認為他可可以花更更少的錢錢建橋。。【曾經的塔塔科馬海海峽大橋橋】原先的建建設規劃劃25英尺深（（7.6米）的鋼鋼梁增加加剛度，，莫伊塞塞夫——著名的金金門大橋橋的受尊尊敬的設設計師和和顧問工工程師，，建議采采用8英尺（2.4米）深的的淺支持持梁。他他的方案案使鋼梁梁變窄，，并且使使大橋更更優雅，，更具觀觀賞性，，同時也也降低到到建造成成本。最最終莫伊伊塞夫的的設計方方案勝出出。1938年6月23日，聯邦邦政府公公共工程程管理處處批準了了600多萬美元元的撥款款用來建建造塔科科馬海峽峽大橋。。另外160萬美元將將通過收收稅籌集集，最終終的建造造成本為為800萬美元。。使使用淺淺支撐梁梁的決定定最終在在不久的的將來被被證明是是造成橋橋梁坍塌塌的重要要原因。。8英尺（2.42米）的支支撐梁并并不足以以使路基基擁有足足夠的剛剛度，從從而使大大橋經不不住風的的侵襲。。從一開開始，大大橋的振振動就使使之聲名名狼藉。。輕度至至中度的的風就可可以導致致大橋來來回搖擺擺，中心心的擺動動可達每每4到5秒幾英尺尺。因此此大橋被被當地居居民起綽綽號叫““舞動的的格蒂””。司機機在橋上上行駛可可以明顯顯感覺到到橋的擺擺動，振振動吸引引許多人人驅車前前往，享享受這奇奇妙的感感覺。【大橋的坍坍塌】大橋被風風吹垮發發生于美美國太平平洋時間間1940年11月7日上午11時。11月7日上午10點，風速速增加到到每小時時64公里，大大橋開始始歪扭、、翻騰，，橋基被被拖得歪歪來歪去去，左右右擺動達達45度，最后后，隨著著震耳欲欲聾的巨巨響，一一頭栽進進了海峽峽。11月7日凌晨7點，順峽峽谷刮來來的風帶帶著人耳耳不能聽聽到的振振蕩，激激起了大大橋本身身的諧振振。在持持續3個小時的的大波動動中，整整座大橋橋上下起起伏達1米多。10點時振動動變得更更加強烈烈，幅度度之大令令人難以以置信。。數千噸噸重的鋼鋼鐵大橋橋像一條條緞帶一一樣以8.5米的振幅幅左右來來回起伏伏飄蕩。。橋面振振動形成成了高達達數米的的長長波波浪，在在沉重的的結構上上緩慢爬爬行，從從側面看看就像是是一條正正在發怒怒的巨蟒蟒。11點10分，正在在橋上觀觀測的一一位教授授保證說說：“大大橋絕對對安全。。”可話話音剛落落，大橋橋就開始始斷裂。。就在一一瞬間，，橋上承承受著大大橋重量量的鋼索索猝然而而斷。大大橋的主主體從天天而降，，墜落進進萬丈深深淵。橋橋上的各各種構件件像巨人人手中的的玩具一一樣飛旋旋而去。。當時正正在橋中中央的一一名記者者趕忙鉆鉆出汽車車，拼命命抓住橋橋邊的欄欄桿，用用手和膝膝蓋爬行行著脫了了險。整整座大橋橋坍塌了了，車里里的小狗狗和汽車車一起從從橋上掉掉落，成成為這次次事故的的犧牲者者。里奧納德德·科茨沃斯斯（LeonardCoatsworth）在橋梁梁坍塌事事故發生生時成功功地逃離離，以下下是他的的報告：：“當我我剛駕車車駛過塔塔橋時，，大橋開開始來回回劇烈晃晃動。當當我意識識到時，，大橋已已經嚴重重傾斜，，我失去去了對車車的控制制。此時時我馬上上剎車并并棄車逃逃離。我我耳邊充充斥著混混凝土撕撕裂的聲聲音。而而汽車在在路面上上來回滑滑動。大大部分的的時候我我靠手和和膝蓋爬爬行，我我爬到500碼（450米）外的的大橋塔塔樓我呼呼吸急促促，膝蓋蓋都磨破破流血了了，雙手手上滿是是瘀傷。。最后我我使出最最后的力力氣跳到到了安全全地帶，，在收費費口回頭頭望去，，我看到到大橋徹徹底被摧摧毀的一一幕，我我的車也也隨著大大橋一起起墜入了了海峽。。”幸運的是是在大橋橋坍塌事事故中沒沒有人失失去生命命。1940年11月28日，美國國海軍水水文辦公公室報告告說，大大橋殘骸骸位于北北緯47°°16'，西經122°°33'，水深180英尺（55米）處。。沉沒的的大橋殘殘骸編號號92001068，被登記記在國家家歷史地地點記錄錄冊中。。水下的的殘骸現現在已經經作為一一座人工工礁石被被保護起起來。大大橋最終終被摧毀毀的畫面面被當地地照相館館的老板板巴尼·埃利奧特特（BarneyElliott）拍攝了了下來。。1998年，塔科科馬海峽峽大橋的的坍塌視視頻被美美國國會會圖書館館選定保保存在美美國國家家電影登登記處，，這段震震撼人心心的視頻頻被譽為為“在文文化、歷歷史和審審美學方方面有著著重要意意義”。。這段珍珍貴的電電影膠片片目前仍仍然對學學習工程程學、建建筑學和和物理學學的學生生起著警警示的作作用。重建后塔塔克馬大大橋公路：華華盛頓州州16號干線地地點：塔塔科馬海海峽（TacomaNarrows）連連接：：塔科馬馬（Tacoma）至吉格格港（GigHarbor）昵昵稱：：強健的的格蒂（（SturdyGertie）橋橋梁形形式：雙雙懸索橋橋主主跨：：2800英尺（853米）全全長長：5979英尺（1822米）通通航航凈空：：187.5英尺（57.15米）通通車車日期：：1950年10月14日（西行行）；2007年7月15日（東行行）收收費費：3美元（東東行）塔塔科馬海海峽大橋橋位于美美國華盛盛頓州的的塔科馬馬海峽。。第一座座塔科馬馬海峽大大橋，綽綽號舞動動的格蒂蒂，于1940年7月1日通車，，四個月月后戲劇劇性地被被微風摧摧毀。重重建的大大橋于1950年通車，，2007年，新的的平行橋橋通車。。西行橋現現在的西西行橋以以開放的的桁架和和加固的的支柱設設計并重重建，并并且開設設通風孔孔讓風通通過。它它于1950年10月14日通車，，全長5979英尺（1822米）——比原先的的橋長40英尺（12米）。它它和與之之平行的的東行橋橋共同組組成了目目前美國國第五長長的懸索索橋。因因為造成成前橋坍坍塌的共共振問題題已經被被新設計計所解決決，所以以當地居居民給予予了大橋橋新的綽綽號——“強健的格格蒂”。。當西行行橋剛造造好時，，它是世世界第三三大懸索索橋。像像其它現現代懸索索橋一樣樣，西行行橋由尖尖銳的鋼鋼板而不不是原先先平邊鋼鋼板建成成。大橋橋的設計計日車流流量為6萬輛次。。建成后后，它東東西兩向向同時通通車，直直到東行行橋于2007年7月15日正式通通車。東行橋1998年，華盛盛頓州幾幾個縣的的選民通通過了一一