塔科马海峡大桥倒塌原因

主要是因为桥的设计原因导致扭曲变形后，被风吹倒的。

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。

扩展资料：

建设历程

1923年，塔科马商业总会开始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。

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。

参考资料来源：

塔科桥在施工时发生过摆动。不时的振动使修桥工人感到晕眩。桥竣工通车后，摇摆得更加厉害。它吸引了不少远方的客人驾车到此一游，为的是寻求刺激，尝尝汽车驶过摇摇晃晃的狭桥时的滋味。在某些日子里，桥身上下振动的幅度竟达1.5米，使得驾驶员看不见在它前面行驶的汽车。

塔科马桥的倒塌非常突然。有一天早上，桥突然停止振动，不一会它疯狂地扭转振动起来。30分钟后第一块路面开始坠入水中，接着有200米长的路面断开，然后振动停止了几分钟，最后又发生新的振动，将残留的桥面全部掀到水里。事后，人们对狭桥的设计老是找不出可以指责的地方，因为那时人们对于吊桥的空气动力学特性知道得很少。这场灾难在当时说来是属于不可预测的（或称不可抗拒的），但它对以后的大桥设计影响颇大。

出事那天的风并不特别大，但因为桥在风的作用下产生了共振，振幅不断增大，直至使狭桥破坏。风是怎样作用在桥上的呢？为什么相当均匀的风，会使桥产生脉冲式的振动，然后变为扭转振动呢？

研究的结果表明，是桥上竖直方向的结构板引起了桥的振动。它对风的阻力很大，风被挡之后，大量的气流便从结构板的上方经过然后压向桥面。由于吹过的气流因不断地被屈折而使速度增加，所以在竖直结构板的上方和下方压力降低（伯努利定律）。如果风总是从板的正前方吹来，那倒不要紧，因为上下方的压力降低会互相抵消。但是，如果风的方向不停地变换的话，压力就会不断地变化。这一压力差作用在整个桥面上，并因挡风的竖直结构板后所产生的涡流而得到加强，结果桥就开始振动。与这类似的情况是电话线在压力差和涡流的作用下会产生啸声

塔科桥在施工时发生过摆动。不时的振动使修桥工人感到晕眩。桥竣工通车后，摇摆得更加厉害。它吸引了不少远方的客人驾车到此一游，为的是寻求刺激，尝尝汽车驶过摇摇晃晃的狭桥时的滋味。在某些日子里，桥身上下振动的幅度竟达1.5米，使得驾驶员看不见在它前面行驶的汽车。

塔科马桥的倒塌非常突然。有一天早上，桥突然停止振动，不一会它疯狂地扭转振动起来。30分钟后第一块路面开始坠入水中，接着有200米长的路面断开，然后振动停止了几分钟，最后又发生新的振动，将残留的桥面全部掀到水里。事后，人们对狭桥的设计老是找不出可以指责的地方，因为那时人们对于吊桥的空气动力学特性知道得很少。这场灾难在当时说来是属于不可预测的（或称不可抗拒的），但它对以后的大桥设计影响颇大。

出事那天的风并不特别大，但因为桥在风的作用下产生了共振，振幅不断增大，直至使狭桥破坏。风是怎样作用在桥上的呢？为什么相当均匀的风，会使桥产生脉冲式的振动，然后变为扭转振动呢？

研究的结果表明，是桥上竖直方向的结构板引起了桥的振动。它对风的阻力很大，风被挡之后，大量的气流便从结构板的上方经过然后压向桥面。由于吹过的气流因不断地被屈折而使速度增加，所以在竖直结构板的上方和下方压力降低（伯努利定律）。如果风总是从板的正前方吹来，那倒不要紧，因为上下方的压力降低会互相抵消。但是，如果风的方向不停地变换的话，压力就会不断地变化。这一压力差作用在整个桥面上，并因挡风的竖直结构板后所产生的涡流而得到加强，结果桥就开始振动。与这类似的情况是电话线在压力差和涡流的作用下会产生啸声

一座雄伟的单跨桥，被风吹得像波浪一样起伏，还带有一些摇晃。这段年代久远的录像记录了1940年11月7日，当时享有世界单跨桥之王的塔科马大桥，被一阵不太强的风吹垮，坍塌。

日前在云南大学，中国科学院院士、中国科学院力学所研究员白以龙以一段录像开始了他的报告《破坏性灾害与力学》，这是“科学与中国”院士专家巡讲团在昆明的第二场报告。看了这段录像，底下听众很诧异。“一场那么小的风，把新型的塔科马大桥吹成那样。人们百思不得其解，后来研究发现，罪魁祸首就是卡门涡街。”

白以龙详细解释了“卡门涡街”的形成原理。“1911年在哥廷根，博士生希门茨研究水流中的圆柱表面的压力，但测出的压力总是波动不已。后来，希门茨以日耳曼人那股'傻劲’，将圆柱磨得滚圆，将水槽精磨固定，但圆柱总是晃动。其导师卡门在周末到实验室探索晃动的原因。他考虑了两种可能性，假设涡流从圆柱体顶部和底部交替出现，卡门回忆说，'我清晰地想象到，若两股涡流按一定几何图案排列，其外形就会稳定。’再经过仔细地'做’——力学和数学分析，求解，再实验，冯·卡门终于发现了'卡门涡街’。”

最近好像挺多人提到这座桥原视频：YouTube @Practical Engineeringhttps://www.youtube.com/watch?v=mXTSnZgrfxM