華盛頓州的塔科馬海峽大橋(Tacoma Narrows Bridge)因在風中可見的起伏,甚至在完工前就被暱稱為「搖擺的格蒂」(Galloping Gertie),它在建造時完全沒有進行任何風洞或氣動彈性測試——這個缺口並非這座橋獨有,而是反映了當時整個懸索橋工程界的標準做法。結構工程師對靜態風載荷有充分理解,但對於中等風力可能在長而柔性的橋跨上引發的動態、自我增強的振盪——氣動彈性顫振——當時尚未納入業界任何標準設計審查清單。

1940年11月7日,在僅約每小時42英里的風速下——遠低於該橋按靜態載荷評定的承受能力——顫振開始並不斷加劇,直到橋面劇烈扭轉並坍塌墜入普吉特海灣(Puget Sound),整個過程被拍攝下來,並在工程界與一般媒體間廣泛流傳。這起事故不能歸因於單一設計錯誤、也無法只在該橋址修正——它暴露出整個業界缺乏在施工前於任何地點捕捉此類失效模式的標準方法。

使風洞與顫振測試成為每座大型懸索橋跨的強制要求,將一個未被捕捉的失效模式轉變為例行檢查,保護了所有未來的工程項目。

倒塌事故顯示這個缺口是系統性的,而非單一設計錯誤,因此只修復那座橋會讓其他橋梁仍處於風險之中。

強制測試使顫振成為施工前的例行檢查,在任何橋梁建造之前就捕捉到風險。

被拍攝下來的倒塌過程為業界提供了共同且無可否認的證據,足以支持一項永久、普遍的要求。

由於這項修正適用於每一個未來的工程項目,因此無論由哪個團隊建造,都能保護所有橋跨。

當一次事故暴露出某項無人要求的缺失檢查時,持久的修正方式是將該檢查變成業界強制步驟,而非一次性的補救。

在塔科馬海峽大橋之後,針對氣動穩定性的風洞測試成為全球大型橋梁設計的標準做法,此後在接受測試的大型橋跨中,未曾再發生同樣著名的顫振引發倒塌事故——最初那座橋所暴露的失效模式,如今被視為可例行檢查的風險,而非未知風險,並在任何同類橋梁建造前加以驗證。

追溯依據

參考來源

  1. The Tacoma Narrows Bridge Collapsed 85 Years Ago Design News · designnews.com
  2. Aeroelastic Flutter & the Collapse of the Tacoma Narrows Bridge Bridge Masters · bridgemastersinc.com