Vad hände med Tacoma Narrows Bridge?
Den 7 november 1940 var dagens stora nyheter om det totala misslyckandet och kollaps av Tacoma Narrows Bridge i Washington State. Bron slet helt enkelt sig isär och föll i vattnet i Puget Sound. Hur och varför det hände är frågor som bara nyligen har besvarats tillräckligt.
Tacoma "smalnar" markerar den närmaste punkten på Puget Sound mellan Washington Coast och Olympic Peninsula. En bro över de smala innebar att statsregeringen kunde öppna upp ännu en del av staten för expansion, så de ville bygga en.
I 1930 -talet var trenden, särskilt för långa strukturer, den graciösa upphängningsbron. Arkitekter och ingenjörer sökte de mest graciösa, lättaste vikten, smalaste mönster. Som ett resultat var Tacoma Narrows Bridge, när den var klar, 5 939 fot (1 810,2 meter) lång och en stickliknande 39 fot (11,9 meter) bred. Det var också lätt på grund av de grunda plattbandet som användes i konstruktionen. Graciös? Utan tvivel. Det öppnade för trafik den 1 juli 1940.
Allmänheten visste inte att bron hade manifesterat något ovanligt beteende i byggfasen, men de fick snart antydan om att allt inte var bra med sin höga, spindly bridge. Experter hade märkt ovanlig linjär rörelse längs vägbanan när vinden steg, som den ofta gör genom smalarna. Ingenjörer försökte kompensera för en del av denna "oscillation" genom att installera hydrauliska buffertar och "bindning" -kablar för att stabilisera det. Ändå hade mittspännen en vana att böljas upp och ner, precis som en berg -och dalbana.
förare upptäckte snart att bilar framför dem tycktes försvinna i "dalar", som dyker upp igen vid kullen. Människor kom från långt och bredt för att köra på berg -och dalbanan. Lokalbefolkningen smekade snabbt på strukturen "Galloping Gertie", och den fastnade.
den 7 november 1940, statspolisenoch Highway Department stängde bron till trafiken cirka klockan 10, efter rapporter om vågor 3 till 1 till 1,5 meter) hade det rapporterats, med vindar som överstiger 35 km / h (56,3 km / h). Lyckligtvis var det bara en person som fortfarande var på den, och han lyckades gå av innan mittspanet kollapsade. När den samlingsmassan såg i fascinerad skräck började mittspännen vrida från sida till sida, liksom att röra sig upp och ner. Alla som tittade visste att bron inte kunde länge tåla den här typen av rörelse.
Cirka 10:30 började de första trottoarbitarna falla. Klockan 11:02 började kablar som höll mittspännen att vika, och den västra delen vred sig över och kraschade i vattnet. Vid 11:09 var den återstående delen av mittspanet också borta. Galoping Gertie var inte längre. Endast sidospännen och tornen återstod.
Så frågan spökade ingenjörerna: Vad hände med deras bro? En artikel om detta omfattning kan inte utforska all fysik och AEROdynamikfrågor involverade, men den första hypotesen ansåg att vindresonans förstörde den. Senare test- och tekniska modeller visade att detta förmodligen inte var fallet.
Faktum är att misslyckandet med Tacoma Narrows Bridge var en kombination av många faktorer, inklusive designbrister. Den använde grunt plattbjälkar för att minska vikten istället för djupa öppna styvande fack, vilket gjorde bron mindre stabil. Strukturen var helt enkelt för lång för sin bredd. En bredare bro kan ha överlevt, men vägbanan var för smal för att motstå de andra spänningarna.
aerodynamik och ett konstigt klingande fenomen som kallas "självexcitation" spelade också en roll. När spännvidden började undulera och blev mer instabil, matade instabiliteten mer instabilitet. Därför, när spännvidden startade sin vridande rörelse, matade den också instabilitetsflammarna tills strukturen misslyckades. "Självutdragning" betyder att en sak leder till en annan och vänder tillbaka på sig själv tills det kollapsase. Film av Gerties kollaps finns tillgänglig online, liksom bilder av den böljande, vridande vägbanan. Många artiklar, även online, kan granskas för fler svar på frågan "varför".
World War II och den resulterande bristen på stål försenad konstruktion av en annan Tacoma Narrows Bridge. Den andra spännvidden, av sorten för stålkabelupphängning, öppnade den 14 oktober 1950. Den här gången studerade och modellerade ingenjörer i fyra år innan de slutförde sina val. Den här skulle inte kollapsa. Som en vägtull betalade den för sig själv och har för närvarande det femte längsta spännvidden i Nordamerika.
Galloping Gertie kostade tillståndet i Washington miljoner dollar, men dess misslyckande revolutionerade brobyggnadsyrket. Designer genomgår nu rigorös testning och modellering innan de någonsin byggs, vilket sparar pengar och människoliv.