- 第16節(jié) 被風(fēng)吹倒的大橋
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塔科馬海峽大橋連接西雅圖與塔科馬兩側(cè)的海峽。它確實(shí)是一座美麗的大橋,但卻有些怪異。在大橋建成之初,人們就發(fā)現(xiàn)即使在微風(fēng)中橋身也會(huì)呈現(xiàn)波浪狀起伏。但是人們并沒有給予這種現(xiàn)象足夠的重視,甚至還吸引了不少人駕車到此一游,為的是尋求刺激,嘗嘗汽車駛過搖搖晃晃的狹橋時(shí)的滋味。在某些日子里,橋身上下振動(dòng)的幅度竟達(dá)15米,使得駕駛員看不見在它前面行駛的汽車。
這座橋的倒塌非常突然。有一天早上,橋突然停止振動(dòng),不一會(huì)兒它瘋狂地扭轉(zhuǎn)振動(dòng)起來。30分鐘后,第一塊路面開始?jí)嬋胨,接著?00米長的路面斷開,然后振動(dòng)停止了幾分鐘,最后又發(fā)生新的振動(dòng),將殘留的橋面全部掀到水里。事后,人們對(duì)大橋的設(shè)計(jì)老是找不出可以指責(zé)的地方,因?yàn)槟菚r(shí)人們對(duì)于吊橋的空氣動(dòng)力學(xué)特性知道得很少。這場災(zāi)難在當(dāng)時(shí)說來是屬于不可預(yù)測的(或稱不可抗拒的),但它對(duì)以后的大橋設(shè)計(jì)影響頗大。
出事那天的風(fēng)并不特別大,但因?yàn)闃蛟陲L(fēng)的作用下產(chǎn)生了共振,振幅不斷增大,直至使大橋破壞。風(fēng)是怎樣作用在橋上的呢?為什么相當(dāng)均勻的風(fēng),會(huì)使橋產(chǎn)生脈沖式的振動(dòng),然后變?yōu)榕まD(zhuǎn)振動(dòng)呢?
研究的結(jié)果表明,是橋上豎直方向的結(jié)構(gòu)板引起了橋的振動(dòng)。它對(duì)風(fēng)的阻力很大,風(fēng)被擋之后,大量的氣流便從結(jié)構(gòu)板的上方經(jīng)過然后壓向橋面。由于吹過的氣流因不斷地被屈折而使速度增加,所以在豎直結(jié)構(gòu)板的上方和下方壓力降低(伯努利定律)。如果風(fēng)總是從板的正前方吹來,那倒不要緊,因?yàn)樯舷路降膲毫档蜁?huì)互相抵消,但是,如果風(fēng)的方向不停地變換的話,壓力就會(huì)不斷地變化。這一壓力差作用在整個(gè)橋面上,并因擋風(fēng)的豎直結(jié)構(gòu)板產(chǎn)生的渦流而得到加強(qiáng),結(jié)果橋就開始振動(dòng)。
與這類似的情況,是電話線在壓力差的渦流的作用下會(huì)產(chǎn)生嘯聲。
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