塔克马大桥
塔科马
昵称：舞动的格蒂（Galloping Gertie）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日人们希望在这里建桥的愿望可以追溯到1889年为北太平洋铁路建造栈桥的提议，但20世纪20年代人们才达成一致意见。
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。
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。
原先的建设规划要求将25英尺深（7.6米）的钢梁打入下方的路面使之硬化。
莫伊塞夫——著名的金门大桥的受尊敬的设计师和顾问工程师，建议采用8英尺（2.4米）深的浅支撑梁。
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。
专业英语(塔科马大桥)
1.塔科马大桥的简介塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。
绰号舞动的格蒂，大桥于1940年7月1日通车，四个月后戏剧性地被微风摧毁，同年11月，在19m/s的低风速下颤振而破坏，震动了世界桥梁界.Tacoma tacoma Narrows bridge is located in the American state of Washington tacoma tacoma Narrows. Nickname dancing getty, the bridge was opened on July 1, 1940, four months after the dramatic breeze destroyed, in November the same year, in 19 m/s flutter under low wind speed and damage, the bridge shook the world2.该桥垮塌过程及原因大桥在1940年6月底建成后不久，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。
因此通车后一直有专业人员进行监测。
1940年11月7日上午，7:30测量到风速38英里/小时（约61公里/小时），到了9:30风速达到42英里/小时（约68公里/小时）。
引起大桥波浪形的有节奏的起伏。
10:03突然大桥主跨的半跨路面一侧被掀起来，引起侧向激烈的扭动，另半跨随后也跟着扭动。
10:30大桥西边半跨大块混凝土开始坠落，11:08大桥最后一部分掉进大海。
Soon the bridge was built at the end of June 1940, it was found that the bridge will be shaking and even distorted the situation in the breeze. Therefore, after the opening has been a professional monitoring The morning of November 7, 1940, 7:30 to measure wind speed of 38 miles per hour (about 61 km / h), the 9:30 winds reach 42 miles per hour (about 68 km / h). Cause the rhythm of the waves of the bridge. 10:03 suddenly the main span of the bridge across the road to the side of the road was lifted up, causing a violent side of the twist, and the other half followed by twisting. 10:30 bridge on the west side of a large block of concrete began to fall, the last part of the 11:08 bridge fell into the sea.事后人们对垮塌的原因分析众说纷纭，其中空气动力学和共振流传最广。
塔克马吊桥灾难
【大桥的坍塌】
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。 11月7日上午10点，风速增加到每小时64公里，大桥开始歪扭、翻腾，桥基 被拖得歪来歪去，左右摆动达45度，最后，随着震耳欲聋的巨响，一头栽进了海 峡。 11月7日凌晨7点，顺峡谷刮来的风带着人耳不能听到的振荡，激起了大桥本 身的谐振。在持续3个小时的大波动中，整座大桥上下起伏达1米多。10点时振动 变得更加强烈，幅度之大令人难以置信。数千吨重的钢铁大桥像一条缎带一样以 8.5米的振幅左右来回起伏飘荡。桥面振动形成了高达数米的长长波浪，在沉重 的结构上缓慢爬行，从侧面看就像是一条正在发怒的巨蟒。 11点10分，正在桥上观测的一位教授保证说：“大桥绝对安全。”可话音刚 落，大桥就开始断裂。就在一瞬间，桥上承受着大桥重量的钢索猝然而断。大桥 的主体从天而降，坠落进万丈深渊。桥上的各种构件像巨人手中的玩具一样飞旋 而去。当时正在桥中央的一名记者赶忙钻出汽车，拼命抓住桥边的栏杆，用手和 膝盖爬行着脱了险。整座大桥坍塌了，车里的小狗和汽车一起从桥上掉落，成为 这次事故的牺牲者。
1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。该桥主跨长 853.4m，全长1810.56m，桥宽11.9m，而梁高仅1.3m。通过两年时间的 施工，于1940年7月1日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用 下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢 梁），导致在中等风速(19m/s)下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之 前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一条 狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。 当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道， “损失：一座 桥、一辆汽车、一条狗”。
重建后塔克马大桥
公路：华盛顿州16号干线 地点：塔科马海峡（Tacoma Narrows） 连接：塔科马（Tacoma）至吉格 港（Gig Harbor） 昵称：强健的格蒂（Sturdy Gertie） 桥梁形式：双悬索桥 主跨：2800英尺（853米） 全长：5979英尺（1822米） 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） 塔科马海峡大桥位于美国华盛顿 州的塔科马海峡。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。重建的大桥于1950年通车，2007 年，新的平行桥通车。
吊桥实例分析之塔克马桥的坍塌与重建[详细]
![吊桥实例分析之塔克马桥的坍塌与重建[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/0f508687f111f18582d05a9c.png)
年，新的平行桥通车。
东行桥 1998年，华盛顿州几个县的选
民通过了一项议案，决定建造一座 新的大桥。2007新的大桥(新桥主桥 长1646m、主跨853m)将是一座东行 桥，与原先的大桥平行，2002年10 月4日开工，2007年7月竣工，建成 后，原先的大桥将只作为西行桥使 用。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。
吊桥实例分析之塔克马桥的 坍塌与重建
【塔科玛桥风毁事故与卡门涡街】 Tacoma Narrows Bridge
一座雄伟的单跨桥，居然被一 阵并不太大的风吹得像波浪一 样起伏，还带有一些摇晃。更 离奇的是，居然有段年代久远 的录像详细地记录了1940年11 月7日，当时享有世界单跨桥 之王的塔科马大桥被风吹垮、 坍塌的全部过程。
人们在调查这一事故收集历史资料时惊异地发现：从1818年到19世纪末， 由风引起的桥梁振动己至少毁坏了11座悬索桥。塔科马海峡吊桥倒塌后第二天， 华盛顿州州长宣布该座吊桥的设计牢靠，计划按同样设计重建。冯·卡门觉得 此事不妥，便觅来一个塔科马海峡吊桥模型带回家中，放在书桌上，开动电扇 吹风，模型开始振动起来，当振动频率达到模型的固有频时，发生共振，模型 振动剧烈。果然不出所料，塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶，正是卡门涡街引 起桥梁共振。其后冯·卡门令助手在加州理工学院风洞内，进一步测试塔科马 海峡吊桥模型，取得数据，然后发一份电报给华盛顿州州长：“如果按旧设计 重建一座新桥，那座新桥会一模一样的倒塌”。
塔科马大桥坍塌原因分析
塔科马大桥坍塌原因分析摘要：塔科马海峡桥（Tacoma Narrows Bridge）位于美国华盛顿州，旧桥于1940年建成，同年11月，在19m/s的低风速下颤振而破坏，震动了世界桥梁界，从而引发了科学家们对桥梁风致振动问题的研究，形成了桥梁风工程的新学科，并将风振动研究不断提高到新的科学水平。
关键词：共振、风振动、扭振正文：大桥坍塌理论价值当时，人们对这种狭长的桥梁设计找不出可以指责的地方，认为桥梁具有一定的承载能力就足以安全了，其实不然。
因为那时人们对于悬索桥的空气动力学特性知之甚少，这场灾难在当时说来是属于不可预测的，或称不可抗拒的。
但是，塔科马海峡大桥的坍塌事故还是引起了工程技术人员的关注，它的经验与教训对以后的大桥设计产生了很大的影响，从此开始了现代桥梁的风洞研究与试验。
在今天看来，塔科马海峡大桥坍塌那天，海上的风并不是很大，事故的真正原因就是梁体刚度不足，在风振的作用下桥梁屈曲失稳。
桥梁在风的作用下产生了上下振动，振幅不断增大并伴随着梁体的扭曲，吊索拉断，加大了吊索间的跨度，使梁体支撑不均，直至使梁体破坏。
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，是桥上竖直方向的桥面板引起了桥的振动，它对风的阻力很大，风被挡之后，大量的气流便从桥面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，所以在桥面板的上方和下方压力降低。
如果风总是从桥梁横向的正前方吹来，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，结果桥就开始形成波浪式振动，过大的振动又拉断了桥梁结构，最终使桥梁坍塌。
幽默的美国人后来在谈起塔科马海峡大桥时诙谐的称之为舞动的格蒂（Galloping Gertie）。
从20世纪40年代后期开始，围绕塔科马海峡大桥风毁事故的原因后人进行了大量的分析与试验研究。
吊桥实例分析之塔克马桥的坍塌与重建
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1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元，建造了一座主跨度 853.4米的悬索桥。建成4个月后，于同年11月7日碰到了一场风速为19米/秒的 风。虽风不算大，但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大（接近9米）， 直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁，坠落到 峡谷之中。当时正好有一支好莱坞电影队在以该桥为外景拍摄影片，记录了桥 梁从开始振动到最后毁坏的全过程，它后来成为美国联邦公路局调查事故原因 的珍贵资料。
造栈桥的提议，但20世纪20年代人们才达成一致意见，建造计划最终 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。
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【大桥的坍塌】
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。 11月7日上午10点，风速增加到每小时64公里，大桥开始歪扭、翻腾，桥基
被拖得歪来歪去，左右摆动达45度，最后，随着震耳欲聋的巨响，一头栽进了海 峡。
11月7日凌晨7点，顺峡谷刮来的风带着人耳不能听到的振荡，激起了大桥本 身的谐振。在持续3个小时的大波动中，整座大桥上下起伏达1米多。10点时振动 变得更加强烈，幅度之大令人难以置信。数千吨重的钢铁大桥像一条缎带一样以 8.5米的振幅左右来回起伏飘荡。桥面振动形成了高达数米的长长波浪，在沉重 的结构上缓慢爬行，从侧面看就像是一条正在发怒的巨蟒。
工程质量安全事故经典案例与解析
工程质量安全事故经典案例与解析示例文章篇一：《工程质量安全事故经典案例与解析》嗨，大家好！今天我想和大家聊一聊工程质量安全事故的那些事儿。
你们知道吗？工程质量安全可是超级重要的呢！就像我们搭积木一样，如果一块积木没搭好，那整个城堡可能就会塌掉。
工程也是这样，一个小的疏忽可能就会引发大的事故。
我先给大家讲一个特别有名的工程质量安全事故案例吧。
那就是美国的塔科马海峡大桥事件。
这座大桥啊，看起来特别雄伟，就像一条巨龙横跨在海峡之上。
可是呢，建成没多久就出事了。
那时候的人们啊，可能就想着赶紧把桥造好，没有好好地考虑到风对桥的影响。
你们能想象吗？当风一吹起来的时候，那桥就像一个醉汉一样，晃来晃去的。
刚开始可能还只是小晃，慢慢地就晃得越来越厉害了。
就好像是风在和桥做游戏，而且是那种特别调皮的游戏，风想把桥给弄倒似的。
当时桥上还有汽车在行驶呢。
那些司机肯定特别害怕，就像我们在坐过山车的时候突然发现过山车要散架了一样。
他们开着车，感觉桥一直在颤抖，估计心里都在想：“这桥是不是要塌了呀？我的天哪！”果不其然，没过多久，这座大桥就真的塌了。
巨大的桥梁就像被一个无形的大手给折断了一样，“轰”的一声掉进了海里。
这可真是一场大灾难啊。
这告诉我们什么呢？就好比我们做一件事情，不能只看表面，要考虑到各种可能出现的情况。
如果当时建造这座桥的工程师们能多做一些关于风对桥影响的测试，多考虑一些细节，也许就不会发生这样的悲剧了。
再来说说我们国内的一个案例吧。
有一个建筑工程，本来是要盖一个高楼大厦的。
施工队啊，可能为了节省成本，就偷偷地用了一些质量不太好的建筑材料。
这就像是我们做饭的时候，本来应该用好的食材，却用了一些快坏掉的食材，那做出来的饭肯定不好吃，而且还可能吃坏肚子呢。
这个工程也是一样的道理。
那些不好的建筑材料就像一颗颗定时炸弹，随时都可能引发危险。
在施工过程中，工人们可能也没有按照严格的施工标准来做。
我听爸爸说，他有一个朋友在那个工地上干活。
塔科马海峡大桥坍塌之谜——流体力学的魅力浅说
和理念的巨大影响）。
柱 面压 力 波 动 之 谜 ：卡 门涡 街 的 发 现
人 们 会 问 ：卡 门 涡 街 是 怎 样 发 现 的 ？时 光 得 倒 转
到 ９ 年之前 。 ８
爬 出支离破碎 的桥面 ，返 回岸边 。
那 么 ，塔 科 马 海 峡 大 桥 坍 塌 的 罪 魁 祸 首 何 在 ？一 时 众 说 纷 纭 ， 成 了不 解 之 谜 ，解 谜 的 责 任 历 史 地 落 到
了 空 气 动 力 学 家 冯 ・ 门 的身 上 。 卡
１ １ 年 ， 冯 ・ 门还 是 哥 廷 根 大 学 的一 位 初 出 茅 ９１ 卡 庐 的 编 外 讲 师 。此 前 三 年 ， 他 在 普 朗特 指 导 下 完 成 了 塑 性 力 学 方 面 的博 士 论 文 ，开 始在 力 学领 域 纵横 驰 骋 。 冯 ・ 门 知道 普 朗特 及 其 学 生 对 旋 涡 流 动 颇 感 兴 卡 趣 ， 但 他 踏 入 这 一 研 究领 域 纯 粹 事 出偶 然 。 当 时 ， 一 位 勤 勉 的 学 生 希 门茨 正 按 导 师 普 朗特 的指 导 ，进 行 匀 速 水 流 中 圆 柱 体 表 面 的压 力 测 量 。糟 糕 的 是 ，希 门 茨 发 现 ，测 得 的压 力 总 有 波 动 ， 不 管 做 得 怎 样 细 致 ， 水
公 里 ／小 时 ） ， 亦 即 ， 大 桥 处 于 风 速 为 ｌ． — ８ ６米 ７ ８ １． ／ 的八 级 “ 风 （ ａ ）” ， 有 “ 娣 舞 动 ” 象 ， 秒 大 ｇｌ ｅ 中 虽 裘 现 但 似 乎 没 有 任 何 危 险 的前 兆 ； 几 分 钟 后 ，情 况 突变 ， 桥 面 的有 节 奏 的起 伏 （ 下 振 动 ）变 成 激 烈 的 扭 转 翻 上 滚 （ 振 ），观 察人 员 报 告 ，大桥 快 要 “ 个 儿 ”了 ， 扭 翻 管 理 者 马 上 下 达 禁 止 通 行 令 。 再 过 几 分 钟 ，大 桥 更 加 剧 烈 地 歪 扭 、翻 腾 ， 左 右 桥 侧 的落 差 达 １ 米 ， 桥 基 ７
1940年美国西海岸华盛顿州塔科马峡谷桥因共振发生塌桥事故！
塔科马新桥
பைடு நூலகம்
大桥塌 落瞬间
装配板和钢梁扭 曲、弯曲的情况
大桥最后，竟在风速不大 （56~67km/hr)时因震荡幅度 过大，产生共振塌落。
A few minutes after the first piece of concrete fell, this 600 foot section broke out of the suspension span, turning upside down as it crashed in Puget Sound. Note how the floor assembl2y and the solid girders have been twisted and warped. The square object in mid air (near the centre of the photograph) is a 25 foot (7.6m) section of concrete pavement. Notice the car in the top right corner.
该照片反映了 大桥塌落之后 东跨下垂的情 况
This photograph shows the sag in the east span after the failure. With the centre span gone there was nothing to counter balance the weight of the side spans. The sag was 45 feet (13.7m). Also the immense size of the anchorages is illustrated.
This picture shows the buckling of the suspended floor system near the centre of the side spans. The top right picture shows the suspender connections and the type of cables used for this connection.
桥梁工程作业-塔克玛大桥
1.风荷载如何作用塔克玛大桥？研究的结果表明，是桥上竖直方向的桥面板引起了桥的振动，它对风的阻力很大，风被挡之后，大量的气流便从桥面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，所以在桥面板的上方和下方压力降低。
如果风总是从桥梁横向的正前方吹来，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，结果桥就开始形成波浪式振动，过大的振动又拉断了桥梁结构，最终使桥梁坍塌。
和常识相悖，甚至和你在过去的书中看到的不同，大桥并不是因为风和桥发生的共振所倒塌的。
事实上这是因为气体发生了弹性震颤，简单来说就是风使物体发生形变，这个形变会引发更大的形变，而这足以冲破物体的刚性临界点，毁坏物体。
如果风持续不断，建筑物遭受的影响将逐渐升级，直至坍塌。
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。
2.塔克玛大桥在抗风性能方面有哪些设计缺陷？塔科马大桥的结构中很重要的特点是加劲梁没有采用桁架结构，而是采用钢板梁，大桥重量得以减轻许多。
桥边墙裙采用实心钢板。
两边墙裙与桥面构成 H 形结构。
大桥边缘的钝形结构，成了挡风的墙，为在一定条件下形成冯•卡尔曼涡脱准备了空间物理条件。
再一个特点就是塔科马大桥跨宽比为 1:72，与同类大桥相比大桥，例如 1935 年建成的乔治华盛顿大桥跨宽比为 1:33，1937 年建成的金门大桥为1:47，1939 年建成的布朗克斯白石大桥为 1:31。
塔科马大桥倒塌事故分析
对结构设计理论的挑战
结构设计缺陷
塔科马大桥的倒塌暴露了结构设计上的 缺陷，这引发了对当时结构设计理论的 质疑。
VS
理论改进
这次事故促使了结构设计理论的改进和发 展，以避免类似事故的再次发生。
04 事故教训与改进措施
加强工程监管与质量检查
建立严格的工程监管制度
加强质量监管人员培训
确保每个工程阶段都经过严格的质量 检查和验收，防止出现偷工减料、违 规操作等问题。
提高监管人员的专业素质和责任心， 确保他们能够准确判断工程质量的优 劣，并提出有效的改进措施。
提高质量检查技术水平
引进先进的检测设备和仪器，提高质 量检查的准确性和可靠性，及时发现 潜在的质量隐患。
03 事故后果与影响
人员伤亡与损失
人员伤亡
塔科马大桥倒塌事故造成了大量的人员伤亡，其中包括司机 和乘客。
经济损失
事故导致了巨大的经济损失，包括桥梁修复、赔偿受害人、 以及交通中断带来的经济损失。
对当地交通的影响
交通中断
塔科马大桥的倒塌导致当地交通严重 中断，影响了人们的出行和货物运输。
替代交通方案
施工时未能按照规范要求安装缆索， 导致桥面在风力作用下发生扭曲。
混凝土质量不达标
部分桥墩混凝土质量不达标，降低了 桥梁的承载能力。
风力影响
极端风况
事发当天塔科马地区遭遇极端风况，风速达到每小时40英里，超过了桥梁设计 承受的极限。
风向影响
风向与桥面呈一定角度，导致桥面受到较大的侧向压力，加剧了共振效应。
在大桥的建设过程中，由于采用了新的建筑技术和材料，如轻质混凝土和钢丝绳 ，大桥的建设进度非常快。然而，这些新技术和材料的使用也带来了新的挑战和 风险。
Tacoma大桥坍塌罪魁冯
Tacoma 大桥坍塌祸首冯·卡尔曼涡脱1． 一条爆炸新闻1940年11月8日美国华盛顿州的《塔科马新闻论坛》（Tacoma News Tribune ）刊登了一则轰动一时的爆炸新闻，大字标题“海峡大桥坍塌”。
塔科马大桥的坍塌，在人们心中的阴影久久不能抹去。
至今成为物理学、力学、建筑学的经典案例，在教科书中频频现身。
作为力学和工程的课题仍然是极有价值的研究对象。
翻翻网页，讨论、引述、研究的文章成千上万，居然成为一项“宏”资源。
但是，作为物理教学的资源，感觉需要深入进行定性半定量的讨论。
2． 大桥坍塌的情景描述（1） 当年世界第三大桥塔科马大桥（也称塔科马海峡大桥，Tacoma Narrow Bridge ）是一座跨海悬索桥，姿态苗条，造型优美，号称当时世界第三。
大桥于1940年7月1日建成通车。
塔科马大桥坐落在美国华盛顿州西部塔科马市，从塔科马峡谷到吉格港（Gig Harbor ），全长5939英尺（约1810.56米），主跨度853.4米，桥宽11.9米，工程耗资640万美元，外号“飞驰盖地（Galloping Gertie ）”。
图2是两位画家于1939年根据工程设计方案画的塔科马大桥情景图，一展线条优美，姿态雄伟的风采。
（2） 坍塌经过大桥通车之前，就已经发现遇风摇晃的现象，因此通车后一直有专业人员进行监测。
1940年11月7日上午，7:30测量到风速38英里/小时（约61公里/小时），到了9:30风速达到42英里/小时1（约68公里/小时）。
引起大桥波浪形的有节奏的起伏，有人目睹为9个起伏。
10:03突然大桥主跨的半跨路面一侧被掀起来，引起侧向激烈的扭动，另半跨随后也跟着扭动（注意：这时候大桥运动发1 美国的台风警报规定：热带低压-风速33节（约16.5～38英里／小时）；热带风暴-风速为34～63节（17～32米／秒，39～73英里／小时）；飓风或台风——风速为64节（约32～33米／秒，74英里／小时）或以上。
塔科马大桥
塔科马大桥简介塔科马大桥（Tacoma Narrows Bridge）位于美国华盛顿州的塔科马市和吉格港之间，是一座横跨塔科马海湾的悬索桥，也被称为“风之桥”（Galloping Gertie）。
塔科马大桥于1940年7月1日建成通车，但在通车后仅仅几个月的时间里，塔科马大桥就因为严重的振动而垮塌，成为了工程界的一个重大教训。
建设背景建设一座横跨塔科马海湾的桥梁一直是华盛顿州政府的梦想，早在20世纪初，就有一位工程师提出了建设桥梁的设想。
然而，由于经费和技术等问题，在数十年的时间里没有任何实际行动。
直到1938年，华盛顿州政府才决定启动塔科马大桥的建设。
建设塔科马大桥不仅可以解决华盛顿州南部地区的交通问题，还可以促进经济的发展，连接吉格港和塔科马市的交通运输更加便利。
工程概况塔科马大桥总长约1800米，主塔高约已分别为128米和121米，主跨距为853米，两侧支跨分别为290米和238米。
主塔采用了钢桶拆除式沉井施工，其特点是操作空间较大，便于塔基施工。
塔科马大桥的悬索结构由两条主悬索和许多斜拉索组成，主索由钢索捆绑，斜拉索连接主索和桥面，共同承担桥面荷载。
主塔和桥面之间通过横向和纵向支撑连接，以保持桥梁的稳定。
垮塌事件塔科马大桥在1940年7月1日正式通车，然而，在通车后的几个月中，塔科马大桥就频繁出现了严重的自振现象。
当时人们发现，桥面开始产生节奏性的上下波动，整座桥梁仿佛受到了风的控制。
自振现象的频率越来越高，桥梁的振幅也越来越大。
当地人将桥梁昵称为“风之桥”，吸引了大批游客前来观赏。
然而，这一切在1940年11月7日发生了彻底的改变——塔科马大桥突然垮塌。
在垮塌事件中，塔科马大桥的主塔和主悬索都完好无损，但整个桥面却坠入了水中。
调查显示，塔科马大桥的垮塌是由于风的不断激励引起的共振效应，最终导致了桥梁的毁坏。
灾后重建塔科马大桥的垮塌震惊了全世界，并引起了对桥梁工程设计和施工的关注。
灾后重建成为了当时工程界的重要任务。
桥梁钢结构材料失效案例
桥梁钢结构材料失效案例今天咱就来讲讲那些桥梁钢结构材料失效的事儿，可有意思了，当然是从吸取教训这个角度来说的。
一、美国塔科马海峡大桥（Tacoma Narrows Bridge）“舞动”的悲剧。
这桥啊，那可出名了，不过是出了名的倒霉。
它的钢结构看起来挺结实的，可谁知道呢？建成没多久，就像个喝醉了酒的大汉一样，在风中晃来晃去。
为啥呢？这钢结构的设计在抗风方面有点不靠谱。
当时的设计师可能没有充分考虑到当地的风况，那风一吹，桥梁的钢结构就开始各种变形。
你想啊，这钢结构就像是人的骨架一样，骨架要是不稳定，那整个人（桥）能好吗？它的那些钢梁啊，在风的作用下，受力变得很不均匀。
本来钢材是很能抗压抗拉的，但是这种异常的受力就像是给它使了阴招。
最后呢，这桥就在风中疯狂地舞动，像个抽风的怪物，然后“轰”的一声就断了。
这就是钢结构材料在不合理的设计下失效的典型例子，它告诉我们啊，设计桥梁钢结构的时候，风可不是个能随便忽略的小角色。
二、某城市人行天桥的锈蚀危机。
有个城市里有一座人行天桥，刚开始的时候，那也是一道亮丽的风景线呢。
钢结构的桥身，简洁又现代。
可是没过几年，这桥就变得锈迹斑斑，像个长满了麻子的脸。
原因呢？一方面是这个城市的空气质量不太好，有很多酸性物质。
这些酸性物质就像一群小恶魔，整天趴在钢结构上，慢慢地腐蚀钢材。
另一方面，当初在建造的时候，可能为了省点钱或者没太在意防锈的细节，防锈涂层就做得马马虎虎。
这钢材一旦生锈，就像是人生病了一样。
它的强度会大大降低，本来能承受很多人的重量，锈着锈着就变得脆弱不堪。
你看那些锈斑，就像是癌细胞一样在钢结构上蔓延。
要是再不处理，说不定哪天就会出大问题。
这个案例告诉我们，钢结构材料的防锈工作可是重中之重，就像我们每天要洗脸刷牙保持干净一样，钢结构也得好好保养。
三、焊接不当引发的桥梁隐患。
还有一座大桥，在建造的时候，焊接工人可能那天没吃好饭，或者是技术不太熟练。
钢结构之间的焊接部分那可是相当重要的，就像我们盖房子时砖头之间的水泥一样，得把它们牢牢地粘在一起。
桥梁主跨事故案例
桥梁主跨事故案例
那我给你讲一个桥梁主跨的事故案例吧。
就说美国的塔科马海峡大桥，这桥可出名了，不过是出了名的“惨”。
这桥建成的时候，大家看着都觉得挺漂亮的，那造型在当时也算很时尚。
但是呢，这桥有个大问题，就是它的主跨。
这主跨就像是一个特别敏感的神经一样，稍微有点风吹草动就受不了。
有一天啊，风也不是特别大，就那么一阵一阵地吹。
这桥的主跨就开始作妖了。
它先是轻微地晃动，就像一个喝多了酒的人在晃悠。
然后呢，这晃动越来越厉害，就像一个在跳舞跳疯了的人，完全停不下来。
最后啊，这桥的主跨直接就扭曲变形了，然后就像散了架的积木一样，“轰”的一声，垮掉了。
这可把周围的人都吓傻了，好好的一座桥，怎么说垮就垮了呢？
后来大家才知道，原来这桥在设计的时候，对主跨的空气动力学方面考虑得不够周全。
就像你做一件衣服，只想着好看，没考虑到合不合身、能不能保暖一样。
这主跨就被风这个调皮鬼给折腾垮了，也算是给全世界的桥梁工程师们一个大大的教训啊，让他们知道设计桥梁主跨的时候，可得把各种因素都考虑进去，可不能再这么马虎啦。
世界桥梁建筑失败案例
世界桥梁建筑失败案例
那咱得说说美国的塔科马海峡大桥。
这桥啊，那可真是个“悲剧”的典型。
当时建这桥的时候，那设计师可能觉得自己设计得超酷。
这桥看起来瘦瘦长长的，就像个苗条的模特站在那。
可是呢，它有个大问题，就是抗风能力差得一塌糊涂。
你想啊，风一吹，这桥就像个喝醉了酒的大汉，晃得那叫一个厉害。
刚开始的时候，只是小幅度地晃悠，大家还觉得挺新奇的，就像看一个调皮的孩子在那蹦跶。
可是啊，这风越来越大，桥晃得越来越离谱。
这桥就像个散了架的玩具一样，直接垮掉了。
那场面，就好像一个巨人突然被绊倒，“轰”的一声，整个掉进水里，真是让人目瞪口呆。
还有个例子就是加拿大的魁北克大桥。
这桥的建造过程那是一波三折，而且最后还成了一个失败的典型。
建造的时候，工程师们可能有点太心急了，想赶紧把这个宏伟的大桥给弄出来。
可是呢，在设计和施工的过程中，他们犯了不少错误。
比如说，在计算桥梁承受力的时候，可能是数学没学好，数据出了偏差。
结果呢，当大桥还在建造的时候，就发生了严重的坍塌事故。
那一堆钢铁就像被推倒的积木一样，稀里哗啦地全倒了。
好多工人当时就在桥上呢，这一倒，好多人都遇难了。
这魁北克大桥啊，就像一个还没长大就夭折的孩子，真是让人叹息。
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B.共振(Resonance) 问题：受迫振动系统达到稳定振动状态后，周期 性外力角频率为何值，受迫振动振幅最大？ 这是一个简单的数学问题： (5)式分母取极小值； 得： (1) p 0
2 p 0 2 2
(2)
(1)式对应强迫力为一恒力的情形，不合题意； (2)式是使(5)式分母取极小值的条件；
2 0 2
大阻尼
o
0
P
二、大桥的固有频率与其质量大小，形状等因素有关。 使用方法： 1、打开电源开关，电机转动，振动片产生振动现象； 2、调节电流（频率）控制旋扭，当电动机产生的驱动力 频率与振动片的固有频率接近或相等时，该振动片就会 发生共振，它的振幅迅速增大到非常可观的程度。再调 节电流（频率）控制旋扭，当驱动力的频率逐步远离振 动片的固有频率时，该振动片的振幅又逐步变小； 3、改变振动片的形状，其固频率随之改变； 4、改变振动片的质量，其固有频率随之改变 注意事项： 1、做实验时应该先将电路中的电流调到最小，然后打开 电源开关； 2 、振动片固定在两线线之间容易找到共振点。
剧烈振动是振幅 从刚才的介绍中我们知道引起大桥剧烈振动的外部原因是大风。
风的哪些因素会改变大桥的振幅 ？
大风的呼啸声
风速的大小即风对桥的作用力大小，这种力我们称作驱动力。 我们再看阵风，即是具有周期性的作用，物体在这种周期性外 力作用下的振动叫受迫振动。驱动力的频率用 f 表示。 风的吹动方向，即风向不同。 风速F风→驱动力 阵风→驱动频率f驱 吹动方向
从上面的实验我们可以得出应使大桥 的固有频率与当地大风的驱动频率相 差远一点，这样来避免大桥发生共振。
那么还有什么情况会使大桥毁坏呢？ 地震、发洪水、整齐踏步等。
共振的魔力
共振创造了世界 共振不仅在物理学上运用频率非常高，而且共振现象 也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一， 所以在某种程度上甚至可以这么说，是共振产生了宇宙和 世间万物，没有共振就没有世界。
结论：强迫力的角频率满足(2)式时，受迫振动稳 定振动状态的振幅有极大值；此振动现象叫共振： 对应共振角频率；共振振幅；
r 02 2 2 共振频率
共振振幅 Ar
(3)
f 2
2 0 2
(4)
讨论：1. 小 r 0
2. 0 r 0 Ar 尖锐共振；
Ar 大
d2 x dx 总之： 2 02 x f cos pt dt 2 dt
x A cos(pt )
A f ( ) 4
2 0 2 p 2 2 p
共振频率
A
小阻尼 阻尼 0
r 02 2 2 共振频率
共振振幅 Ar
f 2
k ；2 C m； f F m； m
3.分析：强迫力不存在时，(2)式成为阻尼振动微 分方程；由微分方程理论：(2)式的解应包含阻尼 振动的解，另外还应包含(2)式的一个特解。总之： (2)式的解为：
x A0e
t
cos(t ) A cos(pt ) (3)
4.讨论：经足够长的时间， (3)式首项衰减为零， 故只有次项起作用。此时有解：
最后让我们再次感受一下共振对塔柯姆大桥的毁灭
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共振亦能毁灭世界 对人体危害程度尤为厉害的是次声波所产生的共振。 人们在生活和生产中会接触到各种振动源，这些振动都可 能会对人体产生危害。由于共振的力量，巨大的冰川能被 “温柔”的海洋波涛给拍裂开。对于桥梁来说，不光是大 队人马厚重整齐的脚步能使之断裂，那些看似无物的风儿 同样也能对之造成威胁。
F kx
阻尼力：
f r Cv
由牛顿定律得：
m
整理得：
2
d x dt
2
2
kx Cx F cos p t
(1)
dx dx 2 2 0 x f cos pt 2 dt dt
(2)
注意：1. (2)式为受迫振动微分方程＝非齐次常系 数二阶微分方程；
2.其中： 0
引起大桥剧烈振动的关键因素是大风的
驱动频率与大桥自身的固有频率 一、为了方便，我们用带有弹簧振子的这种装置 来进行研究它们之间的关系。 １、先测出弹簧振子的固有频率； ２、至少分三步：慢、中、快匀速摇动把手。 ３、在上述三步中分别测出摇把手的转动频率， 并观察弹簧振子的振幅。 ４、比较三步过程中的记录并得出结论。
振幅（Ａ）
风
我根据这座大桥所做的模型，大风电风扇来模拟。 开动不同风速 不同方向的风 吹） 周期性的风 大桥在不用风力下，并无明显区别 并无明显区别（只要“横”和“顺” 不同频率的阵风，只有在一定频率时， 大桥振幅才最大。
从这个实验看，除了大风，引起大桥产生剧烈 振动还与大桥的自身因素因有关。
风速→F风→驱动力 风 振幅（Ａ） 阵风→驱动频率f 吹动方向 大桥本身的振动情况 固有振动→f
1940年11月7日美国的全长860m的 塔柯姆大桥因大风引起的振动而塌毁 ， 尽管当时的风速还不到设计风速限值的 1/3。可是因为这座大桥的实际的抗共振 强度没有过关，所以导致事故的发生。
首 先 让 我 们 看 看 当 时 发 生 的 那 一 幕
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大桥的桥面在很厉害剧烈摇晃振动，最后因承受不住而断裂。
x A cos( pt )
(4)
称此时受迫振动系统达到稳定振动状态，对应 解(4)式：此时的角频率与强迫力角频率相同、 与强迫力有恒定相位差 ;
将上式带入(2)式可得稳定振动状态对应的振幅 和初相：
A
f ( ) 4
2 0 2 p 2 2 p
(5)
tg
2 p
Where in the World is the Tacoma Narrows?
1940 Tacoma Narrows Bridge
现在的 Narrows Bridge
The New (2007) Narrows Bridge
Google Earth 拍摄的照片
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tacoma大桥因为承受不住剧烈振动而塌毁了。
2 0
2 p
(6)
( ) 4 2 p tg 2 2 0 p
2 0 2 p 2
A
f
2 p
(5)
(6)
讨论：受迫振动系统的稳定振动状态； 1.振幅和初相与初条件无关； 2.振幅和初相与强迫力振幅、角频率 以及系统固有频率、阻尼系数有关；
问题：稳定振动状态的振幅有无极值？有何 条件？对应何现象？
Ａ
f固
f驱
大家可以得到了这一结论，我们把物体振幅加剧的现象 叫共振。 共振：①物体在作受迫振动； ②当驱动力的频率与物体的固有频率相等 或接近时。 现在我们用系统讨论一下 弹簧振子的受迫振动与共振 从而得出阻尼振动和共振的性质
此部分摘自梁志强老师教学课件
A.受迫振动 受迫振动：施加周期性外力作用下的振动； 这种周期性外力有时不可避免：周期性阵风作用下建 筑物发生的振动；桥樑由于火车行驶而引起的振动等； 受迫振动在电磁学、机械工程等领域都有重要应用。 问题：讨论在上述阻尼力模型作用下弹簧振子的受迫 振动； 设周期性外力： Ft F cos pt 弹性力：