土木在线论坛 \ 道路桥梁 \ 桥梁工程 \ 塔科马大桥垮塌神级分析……

塔科马大桥垮塌神级分析……

发布于:2021-06-04 08:31:04 来自:道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]

塔科马海峡大桥小数据

桥梁形式:悬索桥, 主跨:2800英尺(853米,全长:5000英尺(1524米),通航净空:195英尺(59.4米)

通车日期:1940年7月1日

坍塌日期:1940年11月7日 

塔科马大桥为什么塌了?
是业界定性的“风洞效应”导致的?
这绝不是唯一原因
……
塔科马大桥的设计者不行吗?O NO!
按照初步计划,
联邦政府需要拨款1100万美元,
用于建造大桥。
莱昂·莫伊塞夫 (Leon Moisseiff),
认为他有更好的办法。
莫伊塞夫是来自拉托维亚的犹太人移民
1895年毕业于哥伦比亚大学,
取得土木工程学位。
之后便加入纽约市桥梁部门,
并参与几乎所有大型悬索桥的设计中。
▲ 莱昂·莫伊塞夫(右一)
▲ 1909年通车的曼哈顿大桥
▲ 1926年通车 的本杰明·富兰克林大桥


▲ 1937年通车的金门大桥
莫伊塞夫成为美国20世纪二三十年代悬索桥的领军人物
1933年, 莫伊塞夫被授予 本杰明 · 富兰克林奖
莫伊塞夫是全钢制桥的早期推行者
而他的“ 变形理论 ”广负盛名
根据这个理论
桥梁长度越大,允许的变形也越大
有了自己的理论体系做支撑
莫伊塞夫相信自己 可以把悬索桥建得比以往更轻、更细、更长 。
这个想法在他对塔科马海峡大桥的设计方案中得到了充分体现。

▲ 塔科马海峡大桥施工图纸
莫伊塞夫打算采用 2.4米的 普通钢梁 代替原计划中 7.6米的 桁架梁 。
这不仅将建造成本大幅降低至640万美元,
还使得大桥更加的纤细优雅。
▲ 钢箱梁(左)与桁架(右)对比


可是莫伊塞夫没有想到,
大桥吊装合拢完成后,
只要有4英里/小时的相对温和的小风吹来,
大桥主跨就会有轻微的上下起伏。
1940年11月7日上午,
风儿似乎比以往更要喧嚣一些。
技术人员在7:30测得风速38英里/小时,
两小时后达到42英里/小时,
大桥出现的 波浪形起伏 竟达1米多 。
疯狂的扭动使得路面一侧 翘起达8.5米, 倾斜达到45度 。
最终,承受着大桥重量的吊索接连断裂,
失去了拉力的桥面就像一条发怒的蟒蛇在空中奋力挣扎。
建成通车仅四个月后,
120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡,
激起了一大片烟尘。

至此,莫伊塞夫 职业生涯走到尽头……
著名的设计师也会犯“致命”错误

此后,在 冯·卡门等著名的技术专家的关注下
州长设立一个塔科马海峡吊桥倒塌事件考察小组,
冯·卡门系成员之一。


经过初步的研究,
调查小组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 。
▲ 刚度——物体抵抗变形的能力

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。
经过风洞内的模型测试后,
卡门断定这场灾难源于一种现象—— 卡门涡街 。

力学工程师们借助有限元分析软件ANSYS
建立了 大桥的有限元模型
生动形象地演示了大桥在卡门涡街条件下的状态

为了避免卡门涡街的危害
新桥已经将原来采用的 箱型梁改回了桁架梁结构

本文来自网络,如有侵权,请联系删除

全部回复(0 )

只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

桥梁工程

返回版块

19.44 万条内容 · 660 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

讨论专区:小箱梁顶板拉应力超了,怎么办?

文工问题: 如上图,因为顶板拉应力超了,这样调钢束可以吗?这个布置位置可以吗? 答1:拉应力超限,适当降低初始张拉应力,张拉控制应力调小一点,比如0.72fpk,钢束应力限制可以用到0.55fpk 文工: 调了。改成0.7,也有点超 答2:如果是跨中顶板拉应力超了,是可以这么调的。不过小箱梁一般是左边这个布法。不过,这个布置可以。还有种办法就是不调钢束位置,调整钢束股数,也可以试试,细看了,右边这个也是对的,只是通用图好像是左边这种

回帖成功

经验值 +10