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塔科馬海峽吊橋

座標47°16′5″N 122°33′2″W / 47.26806°N 122.55056°W / 47.26806; -122.55056
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塔科馬海峽吊橋
從塔科馬方向觀看的現有的塔科馬海峽新吊橋
座標47°16′5″N 122°33′2″W / 47.26806°N 122.55056°W / 47.26806; -122.55056
承載 16號華盛頓州州道通過,含8車道與行人陸橋。
跨越塔科馬海峽
維護單位華盛頓交通
設計參數
橋型雙塔式懸索橋
全長5,400 ft (1,645.92 m)[1]
最大跨度2,800 ft (853.44 m)[1]
橋下淨空187.5 ft (57.15 m)
歷史
開通日1950年10月14日(西段)
2007年7月15日(東段)
地圖
地圖

塔科馬海峽吊橋(英語:Tacoma Narrows Bridge)是位於美國華盛頓州塔科馬的兩條懸索橋,也是華盛頓州16號幹線的一部分。每橋長1.6公里,橫跨塔科馬海峽。第一條橋於1940年首度通車,但不到五個月便倒塌,其後重建及另建的新橋分別於1950年及2007年啟用。第一條橋倒塌的原因,是因為其橋面厚度不足,在受到強風的吹襲下引起卡門渦街,使橋身擺動;當卡門渦街的振動頻率和吊橋自身的固有頻率相同時,引起吊橋劇烈共振而崩塌,這次事件的過程有完整拍攝成影片,也成為研究空氣動力學卡門渦街引起建築物共振破壞力的活教材[2]

西行線

現在作為西行線的懸索橋於1950年10月14日通車,在2002年加建新橋前,該橋是雙向行車的,至2007年新橋通車後改為西行。

東行線

1998年,有關當局獲批准,在原有橋梁東面旁加建一條新橋,是塔科馬海峽第三條興建的懸索橋,工程於2002年10月4日開始動工,並於2007年7月15日通車。

擺動的橋

1940年塔科馬海峽吊橋
1940年7月1日通車日
1940年7月1日通車日
第一代橋於同年11月7日倒塌

第一代橋於1938年開始建造,當時橋梁設計共有兩個方案,第一個方案由克拉克·埃德里奇(Clark Eldridge)提出,其橋面厚度設計為25(7.6);而另一個方案則由著名的金門大橋設計師之一里昂·莫伊塞弗(Leon Moisseiff)所提出,他為了減低造價,把橋面設計的厚度從25呎減至8呎(2.4米),使建設成本從1千1百萬美元降至8百萬美元。當時在以經濟為大前提下,莫伊塞弗的方案獲得採納。該橋於1940年7月1日通車,但在啟用後數個星期,橋面便開始出現上下擺動。有鑑及此,有關人員在支柱上安裝攝錄機,以便觀測擺動。同時也吸引了不少駕車人士慕名而來,感受其振盪威力的刺激,一些大風的日子,其橋面擺動幅度甚至可達五英尺之多。其後橋面的波動幅度不斷增加,工程人員嘗試加建纜索及液壓緩衝裝置去試圖減低波動,但不成功。

在持續數個月的擺動之下,橋梁最終於同年11月7日倒塌,其過程獲得全程記錄。當天早上,橋面的上下擺動突然停止,取而代之的是出現左右的扭力擺動,當時有兩人被困在橋上,後來也成功逃離現場,然後橋面在數分鐘內陸續崩塌。

華盛頓州政府並未獲得保險公司的賠償,據西奧多·馮·卡門透露,這是因為之前本該付給保險公司的保險費全為保險經紀所侵吞。

影片

意外起因

現有及加建中的橋梁

這次事件沒有造成人命傷亡(但導致一隻狗死亡),華盛頓州政府特為此而設立專案調查組,經過美國空氣動力學家西奧多·馮·卡門在加州理工學院風洞進行模型測試,證明塔科馬海峽吊橋倒塌事件的元兇,是卡門渦街引起吊橋共振[3]。原設計為了求美觀及省錢,使用過輕的物料,造成其發生共振的破壞頻率,與卡門渦街接近,從而隨強風而劇烈擺動,導致吊橋崩塌。此後,新的吊橋設計必須經過風洞模型實驗。新橋梁的道床厚度增至10米,並在路面上加入氣孔,使空氣可在路面上穿越,防止卡門渦街的產生。新橋於1950年10月14日啟用,行車線由兩條增至四條,是現今全美國第五長的懸索橋。

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 Structurae資料庫中Tacoma Narrows Bridge的數據
  2. ^ Theodore von Karman:Aerodynamics 西奧多·馮·卡門 《空氣動力學》71-72 ISBN 0-486-43485
  3. ^ (美)西奧多·馮·卡門 《自傳》第十七章《塔科馬海峽吊橋倒塌》Theodore von Karman: The Wind and Beyond, 17 Collapse of The Tacoma Bridge

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