塔科马海峡大桥

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同义词塔库马大桥（美国华盛顿州境内桥梁）一般指塔科马海峡大桥

华盛顿州塔科马的两条悬索桥。第一座塔科马海峡大桥，绰号舞动的格蒂，于1940年7月1日通车，四个月后戏剧性地被微风摧毁，这一幕正好被一支摄影队拍摄了下来，该桥因此声名大噪。重建的大桥于1950年通车，被称为：强壮的格蒂；2007年，新的平行桥通车。

设计师为莱昂·莫伊塞夫^[1]。大桥坍塌的原因是卡门涡街。

中文名: 塔科马海峡大桥
外文名: Tacoma Narrows Bridge
位置　: 美国华盛顿州的塔科马海峡
通车时间: 1940年7月1日

坍塌日期: 1940年11月7日
坍塌原因: 气弹颤振，卡门涡街^[1]
新桥通车时间: 2007年
设计师: 莱昂·莫伊塞夫

竞选活动并发行债券。一些著名桥梁的工程师，包括金门大桥的总工程师约瑟夫·斯特劳斯（Joseph Strauss）和麦金纳大桥的建造者大卫·斯坦曼（David Steinman）被召集商量桥梁的建造方案。斯坦曼提出的几项商会基金方案1929年得到通过，但在1931年议会决定取消协议，理由是斯坦曼在筹集资金方面“不够积极”。此外还有一个问题是筹集的资金还要用来买断一家私营渡轮公司在塔科马海峡的渡河业务独家经营权。

塔科马海峡大桥的建造计划最终还是在1937年得以继续，华盛顿州立法机关制定了华盛顿州的桥梁税并拨款5000美元研究塔科马市和皮尔斯县对塔科马海峡建桥的需求。从一开始，资金问题就是最大的问题，拨款并不足以支付建桥成本。但是大桥的建设却得到了美国军方的大力支持，大桥的建成将大大方便海军在布雷默顿的造船厂和陆军在塔科马的军事基地的交通。

华盛顿州的工程师克拉克·艾尔德里奇（Clark Eldridge）提出一个初步计划，桥梁必须通过严格的实验并使用常规设计，资金则由联邦政府公共工程管理处（PWA）拨款一千一百万美元。但是来自纽约的工程师莱昂·莫伊塞夫（Leon Moisseiff）上书联邦政府公共工程管理处，认为他可以花更少的钱建桥。

原先的建设方案计划使用25英尺（7.6米）的钢桁架主梁，而莫伊塞夫——著名的金门大桥设计师和顾问工程师——建议采用8英尺（2.4米）高的钢板梁替代原方案。他的弹性理论认为如此设计可以使主缆刚度相应增大，从而更好地将能量传递兆旬凝到桥塔和锚定。他的方案使钢梁变窄，并且使大桥更优雅，更具观赏性，同时也降低到建造成本。最终莫伊塞夫的设计方案胜出。1938年6月23日，联邦政府公共工程管理处批准了600多万美元的拨款用来建造塔科马海峡大桥。另外160万美元将通过收税筹集，最终的建造成本为800万美元。

使用浅支撑梁的决定最终在不久的将来被证明是造成桥梁坍塌的重要原因。8英尺（2.42米）的支撑梁并不足以使路基拥有足够的刚度，从而使大桥经不住风的侵袭。从一开始，大桥的振动就使之声名狼藉。轻度至中度的风就可以导致大桥来回摇摆，中心达婶酷的摆动可达每4到5秒几英尺。因此大桥被当地居民起绰号叫“舞动的格蒂”。司机在桥上行驶可以明显感觉到桥的摆动。

大桥被风扭曲和坍塌(6张)

大桥被风吹垮发生于美国太平洋时间1940年11月7日上午11时，原因是卡门涡街。

里奥纳德·科茨沃斯（Leonard Coatsworth）在桥梁坍塌事故发生时成功地逃离，以下是他的报告：“当我刚驾车驶过塔桥时，大桥开始来回剧烈晃动。当我意识到时，大桥已经严重倾斜，我失去了对车的控制。此时我马上刹车并弃车逃离。我耳边充斥着混凝土撕裂的声音。而汽车在路面上来回滑动。大部分的时候我靠手和膝盖爬行，我爬到500码（450米）外的大桥塔楼我呼吸急促，膝盖都磨破流血了，双手上满是瘀伤。最后我使出最后的力气跳到了安全地带，在收费口回头望去，我看到大桥彻底被摧毁的一幕，我的车也随着大桥一起坠入了海峡。”

幸运的是在大桥坍塌事故中没有人失去生命。世界著名空气动力学家，古根海姆航空实验室主任西奥多·冯·卡门^[1]（Theodore von Kármán）是事故调查组成员，他在报告中指出：华盛顿州没有为大桥筹集到足够的钱，因为代理商以欺诈手段贪污了部分款项。代理商哈雷特·法兰奇（Hallett French）以盗窃罪被指控。

1940年11月28日，美国海军水文办公室报告说，大桥残骸位于北纬47 °16'，西经122 °33'，水深180英尺（55米）处。

桁架梁。这将是第一座以板状钢梁作为支撑的大桥。按照原先的设计，风只会直接通过桁架，但新的设计将风转移到了桥面上下两端。大桥在1940年6月底建成后不久（通车于1940年7月1日），人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况。这种共振是横向的，沿着桥面的扭曲，桥面的一端上升，另一端下降。司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。因为这种现象的存在，当地人幽默地将大桥称为“舞动的格蒂”。然而，人们仍然认为桥梁的结构强度足以支撑大桥。

塔科马海峡大桥

大桥坍塌后，美国组建了一个事故调查委员会。其中成员就包括空气动力学家冯·卡门（Theodore von Kármán）。经过初步的研究，委员会发现大桥在设计上存在不可忽视缺陷。首先塔科马大桥主跨长853.4米，桥宽却只有可怜的11.9米，这在同时期的悬索桥上是十分罕见的。不仅桥面过于狭窄，只有2.4米高的钢梁也无法使桥身产生足够的刚度。其次在原计划中，风可以从桁架梁之间自由穿过。但换成普通的钢梁后，风则只能从桥上下两面通过。再加上大桥两边的墙裙采用了实心钢板，横截面构成H形结构，对风的阻挡效果将更加明显。

然而，对于塔科马大桥坍塌的准确理论原因，专家们并没有达成统一意见。—部份工程师认为塔科玛桥的振动类似于机翼的颤振。以卡门为代表的另一派专家则认为，塔科玛大桥的桥身是H型断面，和流线型的机翼不同。经过加州理工学院风洞内的模型测试后，卡门猜测这场灾难源于一种现象——卡门涡街。^[2]

蛇形共振

大桥的倒塌发生在一个此前从未见过的扭曲形式发生后，当时的风速大约为每小时40英里。这就是力学上的扭转变形，中心不动，两边因有扭矩而扭曲，并不断振动。这种振动是由于空气弹性颤振引起的。颤振的出现使风对桥的影响越来越大，最终桥梁结构像麻花一样彻底扭曲了。在塔科马海峡大桥坍塌事件中，风能最终战胜了钢的挠曲变形，使钢梁发生断裂。拉起大桥的钢缆断裂后使桥面受到的支持力减小并加重了桥面的重量。随着越来越多的钢缆断裂，最终桥面承受不住重量而彻底倒塌了。

塔科马海峡大桥的坍塌使得空气动力学和共振实验成为了建筑工程学的必修课。这里的共振和受迫共振（由周期运动引发的，如步伐整齐的一队士兵渡桥）不同。在该案例中没有周期性扰动。当时风速稳定在每小时42英里（67公里/小时），频率0.2赫兹。这样的风速本应对大桥够不成威胁。因此此次事件只能被理解为空气动力学和结构分析不严密所致，以后所有的桥梁，无论是整体还是局部，都必须通过严格的数学分析和风洞测试。

1943年，纽约市一座类似的大桥——白石大桥，加装了一个14英尺的华伦式桁架和倾斜支柱以减少桥面的振动。2001年，华伦式桁架被拆除，取而代之的是液压阻尼器。

Barney Elliott）拍摄了下来。1998年，塔科马海峡大桥的坍塌视频被美国国会图书馆选定保存在美国国家电影登记处，这段震撼人心的视频被誉为“在文化、历史和审美学方面有着重要意义”。这段珍贵的电影胶片仍然对学习工程学、建筑学和物理学的学生起着警示的作用。

通航净空：187.5英尺（ 57.15米）

通车日期：1950年10月14日（西行）；2007年7月15日（东行）

收费：3美元（东行）

桥长40英尺（12米）。它和与之平行的东行桥共同组成了美国第五长的悬索桥。因为造成前桥坍塌的共振问题已经被新设计所解决，所以当地居民给予了大桥新的绰号——“强健的格蒂”。当西行桥刚造好时，它是世界第三大悬索桥。像其它现代悬索桥一样，西行桥由尖锐的钢板而不是原先平边钢板建成。大桥的设计日车流量为6万辆次。建成后，它东西两向同时通车，直到东行桥于2007年7月15日正式通车。

华盛顿州交通部收取每车次3美元过桥费以收回建造成本。而原先的西行桥从1965年起就免收过桥费，未来也将如此。新的大桥也第一次安装了新型“Good To Go”电子收费系统。

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