美國大橋迎風飄

◎SME

早在1889年，人們就提出了在塔科馬海峽（位于美國華盛頓州塔科馬市）上為北太平洋鐵路建造棧橋的建議，并得到了美國軍方的大力支持。然而由于資金問題，塔科馬海峽大橋的建造計劃直到1937年才步入正軌。

按照初步計劃，聯邦政府公共工程管理處需要撥款1100萬美元用于建造大橋。但是來自紐約的極負盛名的工程師萊昂·莫伊塞夫說，可以用2～4米的普通鋼梁替換原計劃中6米的桁架梁，這樣不僅可以把成本降至6400萬美元，還可以使大橋更加纖細優雅。

原本大橋設計的抗風能力能達到193千米/小時（12級以上的大風），但是大橋吊裝合龍完成后，只要有小風吹來，大橋主跨就會有輕微的起伏。不過，這并沒有引起人們過多的擔心。在他們看來，滿足設計要求的塔科馬大橋是安全且可靠的。

1940年7月1日，塔科馬海峽大橋如期建成通車。它是當時美國第三大懸索橋，被稱為“工程界的珍珠港”。但人們很快發現，大橋遇風就會搖晃，而且波動的幅度不同尋常。于是一些專業人員被派到現場進行實地監測。

其后幾個月中，橋面的波動幅度不斷加大。大橋管理部門嘗試過用捆綁纜繩、安裝液壓緩沖器的方式去減低波動，但都沒有效果。

一次，記者里奧納德·科茨沃斯正駕車駛過塔科馬大橋，忽然，大橋路面的一側被風掀了起來，引起橋身劇烈扭動，科茨沃斯趕緊將車停在距離東塔137米的地方。他跌跌撞撞地爬下汽車，大橋開始像麻花一樣來回扭動，他的耳邊充斥著混凝土撕裂的聲音。瘋狂的扭動使得路面一側翹起達8.5米，傾斜達到45度，汽車在路面上來回滑動。而這時科茨沃斯只能靠著手和膝蓋爬行逃生。

當他拼盡全力到達安全地帶后，回頭目睹了一生難忘的景象。承受著大橋重量的吊索接連斷裂。他的車隨著一百二十多米的大橋主體轟然墜入塔科馬海峽，激起了一大片煙塵。此時離大橋建成通車僅四個月。

值得慶幸的是，作為20世紀最嚴重的工程設計錯誤之一，塔科馬海峽大橋坍塌沒有造成人員傷亡，但科茨沃斯車里的寵物狗不幸成了事故中唯一的犧牲者。

大橋坍塌后，美國組建了一個事故調查委員會，其成員就包括空氣動力學家馮·卡門。經過初步研究，委員會發現大橋在設計上存在不可忽視的缺陷。不僅橋面過于狹窄，鋼梁也無法使橋身產生足夠的剛度（物體抵抗變形的能力）。其次，在原計劃中，風可以從桁架梁之間自由穿過。但換成普通的鋼梁后，風只能從橋上下兩面通過……

經過模型測試后，卡門證明這場災難源于一種現象—卡門渦街。比如在水流中插一根木樁，木樁下游的兩側往往會產生兩排漩渦，像路兩邊的街燈一樣排列著。在這次事故中，橋兩邊的鋼板就像是水流中的木樁。當風形成的高速漩渦與塔科馬大橋發生共振，大橋便會隨風舞動甚至坍塌。

大橋坍塌的畫面被當地照相館的老板用膠片記錄了下來，保存在美國國家電影登記處，同時也成為建筑工程學學生最好的課堂教育片之一。

雖然以莫伊塞夫為首的大橋設計師們的職業生涯因此走到了盡頭，但也不能過多地指責他們，那個年代的人們對懸索橋的空氣動力學特性知之甚少，因此這場災難在當時來說基本上是無法預測的。而正是塔科馬海峽大橋的坍塌引發了全世界科學家對風振問題的研究，促成了橋梁風工程等各種新學科的建立。塔科馬海峽大橋的倒塌，成為后世橋梁建造的基石，指引著一代代工程師在經驗教訓中不斷前行。