桥被风吹倒？桥梁界的珍珠港，成历史最大笑话

桥为什么会晃？

想要弄明白这个问题，我们需要回到1940年。

历史上最著名的，因共振而导致桥梁坍塌的事故-塔科马海峡吊桥事故。

塔科马海峡吊桥于1940年7月1日建成通车，是当时美国第三大悬索桥，一度被誉为“工程界的珍珠港”，但由于设计缺陷，这座桥的寿命仅仅维持了4个月。

对于塔科马海峡吊桥来说，1940年11月7日是个特殊的日子。上午7点30分，工作人员测得桥面风速为38英里/每小时（61公里/每小时，风速7级）。桥面和往常一样，在遇到大风情况下，会出现小幅的晃动。

两个小时后，桥面风速达到42英里/每小时（67公里/每小时，风力8级），桥面起伏变大，足足有一米多高。人在这样的风速下，行走艰难，但对大型建筑物一般不会造成威胁。塔科马海峡吊桥原本设计的抗风能力为120英里/每小时，但在8级风力的作用下，桥体开始剧烈扭曲变形。

直到上午11点，桥梁钢缆承受不住桥梁剧烈起伏，开始陆续断裂，最终桥体承受不住自身重量，彻底崩塌。幸运的是，此次事故中并没有造成人员伤亡。

为什么这次桥梁坍塌事件会如此出名，原因还要回到桥梁最开始的设计阶段。

塔科马海峡吊桥设计想法于1889年被提出，但由于资金问题，直到1937年才着手实施。最初的设计方案比较常规，预算为一千一百万美元。

来自纽约的工程师-莱昂·莫伊塞夫（Leon Moisseiff）得知此事后，给联邦政府工程部写了一封信，他认为桥梁建设的预算可以做到更低。

原先的设计方案是用25英尺（7.6米）的钢桁梁作为主梁，而莫伊塞夫建议采用8英尺（2.4米）的钢板梁。他认为，采用更薄的钢板做主梁，可以降低成本，也能减少桥梁重量。更薄的设计，还能让桥梁整体更美观、更具观赏性。莫伊塞夫的设计方案一举三得，不仅好看还能省钱，看似完美的设计，让联邦政府决定放弃最初方案，选择采用了莫伊塞夫的设计方案，预算也从一千一百万美元降低到了800万美元。

塔科马海峡吊桥于1940年7月1日开始通车，不久之后人们就意识到这座桥梁会“跳舞”，在轻度到中度的风速下，桥面就会上下起伏，司机在桥面行驶也有很明显的感觉，但人们依然觉得桥梁的钢制结构非常稳定，因此还调侃着给这座桥取了个小名，叫做“舞动的格蒂”（Galloping Gertie）。但短短4个月的时间，塔科马海峡吊桥就成了笑柄，莫伊塞夫的职业生涯也到此结束。

大桥坍塌后，西奥多·冯·卡门（Theodore von Kármán）作为事故调查员，对此次事件展开了调查。冯·卡门是20世纪最伟大的航天工程学家，美国NASA著名的喷气推进实验室（JPL）就是由他领导创建，我国著名科学家钱学森先也是他的得意门生。冯卡门在调查期间，在加州理工学院进行了桥梁模型风洞实验，最终证实了塔科马海峡吊桥倒塌的主要原因是“卡门涡街”现象。

“卡门涡街”是一个流体力学的名词，简单来说，流体在一定条件下，绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街。

在自然界中，这种现象非常普遍，比如：水绕过桥墩、石头、建筑物；风吹过高塔、烟囱、电线杆等。

在这次事件中，莫伊塞夫的设计成了桥梁坍塌的主要原因。

首先塔科马海峡吊桥跨度853.4米，桥宽却只有11.9米。不仅如此，2.4米厚的钢板梁，都使桥身无法产生足够的刚度。

最开始的设计，采用7.6米的钢桁梁，可以让风从桁架梁之间轻松穿过。而莫伊塞夫换成2.4米的钢板梁之后，风只能从桥体的上下面经过，再加上大桥两边采用了实心钢板的墙裙，横截面构成了H型结构，对风力的阻挡效果更加明显。

这种设计不仅刚度不够，风力对桥体影响也非常巨大，最终使得这个寄以厚望的大桥只存在了4个月。

此次事故之后，人们开始意识到空气动力学对于建造的重要性，塔科马海峡大桥的坍塌也让空气动力学和共振实验成为了建筑工程学的必修课。之后的桥梁不管是整体、还是局部，都需要经过严谨的数学分析和风洞测试。

此次事件也并非如此简单，冯·卡门还在调查报告中指出：因为代理商从中间贪污了部分款项 ，导致桥梁建设资金不足，使得测算方面和空气动力学方面分析不严密，也是这次事件发生的主要原因之一。

有意思的是，新的塔科马海峡大桥于1950年重新通车，当地的居民又给它重新取了名字，叫做强壮的格蒂。