Den 7 november 1940, började Tacoma Narrows hängbron rullade och hävde sedan kollapsade i Puget Sound, vilket föranledde ett stort antal undersökningar. Följande mars, förklarades det att galopperande Gertie, som bron blev känd, kollapsat till följd av "slumpmässig handling av turbulent vind. " Denna svaga förklaring kvitta ansträngningar under de senaste 70 åren ta reda på hur lite vind kan klippa en hängbro i den utsträckning som det kollapsade
Historia
När Tacoma Narrows Bridge byggdes, kände hängbro ingenjörer som smala, lätta broar var stabila och säkra. När bron kollapsade, slet spannet s rullande rörelse huvudkablarna, vrida och kasta dem minst 100 meter upp i luften. Kablarna gled från sina torn sadlar, sedan smällde på tillvägagångssätt spännvidder. En stor bunt av trådar i norr kabel spruckit, betonar andra trådarna och tornen utanför gränserna för deras elasticitet. De konkreta och ståldäck bröts sönder och föll i ljudet.
Effekter
Konstant vindar varp hängbroar med långa, flexibel spännvidder. Den flexar ändrar vinden flödet vinkel på däck, ytterligare förnedrande vinden-struktur interaktion. Med andra ord ökade vindhastigheter ändra snabbt span laterala och vrid förskjutningar, skapa vibrationer som växer i vad ingenjörer kallar en "fladdra instabilitet. " Det kritiska incident vid Narrows inträffade då nätkabeln halkade, obalans i längder på vardera sidan av torn. Den obalans som överförts till däck balkar, så att de vrider på grund av flexibel design.
Funktion
Sedan galopperande Gertie misslyckande minskade ingenjörer vinden drar i hängbroar design. För att motverka eskalerande vindlaster, bro kabeldiameter och vertikala längder ökar att sammanfalla med bro span ökningar. Eftersom kabeln sidled och vridande förskjutning är överdrivna av vindlaster, de är testade så att däcket förskjutning under olika vindhastigheter kan utvärderas. Bryggdäck's lider mer sidledes förflyttning och större vridstyvhet förskjutning än kablarna så de är styva att motstå torsionsrörelser.
Betydelse
Det fanns tre huvudskäl till Tacoma Narrows Bridge kollapsade. Först var det för lätt, för grunt och alltför flexibel. Dels att den stålbalkar och betong däck "lyfta" och "dra" som en flygplansvinge tredje har ingenjörer har inte en tillräckligt tydlig förståelse av aerodynamiska krafter på ett tillfredsställande sätt testa vind-struktur interaktion. Även om dessa tekniker arbetade under pressade offentlig tillsyn på grund av kostnaderna hade de en stor "döda vinkeln". De insåg inte i vilken utsträckning vind produceras höjdled.
Överväganden
Vindhastighet, turbulens och intensitet bör undersökas innan vindlast beräkning kan inkluderas i utformning av bryggan. Detta är den tid som vinden vibrationer kan analyseras för att fastställa alla nödvändiga design revideringar. Betydande djup-bredd-förhållande, som galopperande Gertie's, leda till överdriven flexibilitet. Eftersom stål-som Gertie's stålbalkar-är elastisk, orsakar så hög stress som orsakas av vind det att ändra form. Vinden agerar inte ensamma, men, det fungerar tillsammans med en "harmonisk vibration mönster" inneboende hängbro struktur.
