為什么風(fēng)能吹垮塔科馬海峽大橋
在這個炎熱的夏天如果來一縷清風(fēng)還是非常的不錯的,涼爽又舒適??墒悄銈冎绬??風(fēng)也是很有殺傷力的。塔科馬海峽大橋大家有過了解嗎?他位于美國西北部的華盛頓州,橫跨塔科馬海峽。可是于一陣風(fēng)的吹過橋就斷了,為什么風(fēng)能吹垮塔科馬海峽大橋,下面就小編來給大家解答一下疑惑吧。
這座全長853米的懸索橋于1940年7月1日建成通車。它建成時就出現(xiàn)了隨風(fēng)搖擺的現(xiàn)象,司機(jī)在橋上行駛時可以明顯感覺到橋的擺動。因此,大橋被當(dāng)?shù)鼐用衿鹁b號叫&ld;舞動的格蒂&rd;。當(dāng)年11月7日大橋發(fā)生劇烈晃動而坍塌,所幸沒有人在事故中喪生。當(dāng)時,世界著名的空氣動力學(xué)家、古根海姆航空實(shí)驗(yàn)室主任馮&iddt;卡門是事故調(diào)查組的成員。他在加州工學(xué)院的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中證明,導(dǎo)致鋼筋鐵骨的大橋發(fā)生垮塌的原因竟然是當(dāng)時速度不到20米/秒的風(fēng)!
空氣動力學(xué)的研究表明,當(dāng)風(fēng)橫吹過大橋時,在一定的風(fēng)速范圍內(nèi),越過大橋的氣流會周期性地產(chǎn)生兩串平行反向渦旋,即所謂的&ld;卡門渦街&rd;。當(dāng)每個渦旋從被繞的物體表面分離時,物體就會受到一個作用力,連續(xù)渦旋的出現(xiàn)會對橋梁產(chǎn)生周期性的作用力,當(dāng)作用力的頻率與大橋振動的固有頻率接近時,就會產(chǎn)生共振。這時大橋擺動的幅度越來越大,最終導(dǎo)致大橋垮塌。這次嚴(yán)重事故的出現(xiàn)使得橋梁工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中開始認(rèn)識到空氣動力學(xué)的重要,此后所有的大橋以及超高層建筑的設(shè)計(jì)方案都必須經(jīng)過風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)的安全驗(yàn)證。
類似的情況也會出現(xiàn)在大隊(duì)人馬以齊的步伐通過一座橋梁時。如果齊步產(chǎn)生的同一周期性的作用力頻率接近或等于橋梁振動的固有頻率時,橋梁也會因共振而垮塌。1905年,一支俄羅斯帝國的軍隊(duì)在齊步通過彼得堡附近的豐坦卡河大橋時,就導(dǎo)致了大橋垮塌的悲劇。在生活中常見的另一個例子是,秋千擺動的頻率如果與蕩秋千人所施加的作用力頻率一致,秋千就會越蕩越高,反之秋千就很難蕩得很高。