舞动的大桥

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前不久在网上到处流传那座大桥抖动的视频，有技术人员马上指出是因为挡墙（水马）而形成涡街，现已着手拆除解决。然而这让我想起桥梁史上的一件往事，一件整整80年前的往事。

最初我是从英国科幻大师A.C.克拉克的科幻小说《天堂的喷泉》中读到这则故事的，出于一种强烈的好奇，我又查阅了许多相关资料，才发现这是一起所有建筑工程师都耳熟能详的事故。简单说来，就是在上个世纪的上半叶，横跨于美国华盛顿州普吉特海峡塔科马峡谷上的一座钢结构大桥，居然被狂风“刮”断了。后来我又把这则故事引述到自己的科幻短篇《白令桥横》当中，再后来我发现这段文字在一些技术教程中被频繁引用。

1940年7月1日，造型优美、跨径853米的塔科马钢铁大桥建成通车。大桥刚投入使用就出现上下起伏的振动，引得许多人驱车前往享受这种奇妙的感觉。11月7日晨7:00，顺峡谷刮来的8级大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，整座大桥的上下起伏竟达1米之多。10:00时振动变得更加强烈了，其幅度之大简直令人难以置信。数千吨重的钢铁大桥由刚性变成了柔性，像一条缎带一样以8.5米的振幅左右来回起伏飘荡。高达数米的长长波浪在沉重的结构上缓慢爬行，从侧面看起来就像是一条正在发怒的巨蟒。在整个过程中共振在不断地逐渐加强，但是谁也想不到将会产生什么样的后果——结局本来是设计师们应该预料到的，现在它马上就要发生了。

11:10，正在桥上观测的一位教授保证说：大桥绝对安全。可他话音刚落，大桥就开始断裂，教授沿着桥上的标志线安全地退了下来。就在这一瞬之间，桥上那承受着大桥重量的钢索在怪物般起伏的进攻下失去了束缚力，猝然而断。大桥的主体从天而降，整个拍落到万丈深渊。桥上的其他构件也难逃噩运，仿佛电影中的慢镜头一样，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，成为这次事故的唯一牺牲者。

有关这座大桥的垮塌，还有许多额外的小故事。

——事故发生后人们才得知，大桥投保额达800万美元的保险金早已被保险公司的一名外勤工作人员私吞，为此他当然锒铛入狱。不过这名贪污犯讥讽地指出，假使此事再晚发生一周他就能逃脱干系，因为那时大桥管理人员将取消所有的保险合同，他们坚信大桥安全可靠万无一失。

——当地银行本来在桥边立有一块招牌，宣称他们的银行“像塔科马大桥一样可靠”，可大桥一塌银行慌忙把它拆除了。

——大桥垮塌后州长在演说中声称：“我们还要照以前那样建造一座完全一样的桥！”著名的航天工程学家冯·卡门听说后马上给州长拍发了一份电报，“如果你要照以前那样修建一座完全一样的桥，那它就会完全照以前那样倒塌在完全一样的那里。”

简单说来，塔科马大桥毁于共振。对于这种钢梁悬索桥来说，当桥面距离空旷水域的水面较高时，风力就会使之产生振动。当稳定的层流风吹向障碍物时，风力将分流绕过其断面而形成交替周期性的涡流脱落，这又被称为冯·卡门涡街。说得通俗一点，流动的空气在绕过障碍物时会迫其产生振动，当振动达到一定程度时就会引起障碍物的共振，共振使振幅逐渐增大，桥梁必塌无疑。

塔科马大桥垮塌的那一天，风速为每秒钟19米（时速近70千米），狂风导致桥的钢梁部分扭转变形——中心不动，两边因扭矩而扭曲。最终风能战胜了钢的挠曲变形，使桥梁结构“拧了麻花”。同时拉起大桥的钢缆开始断裂，当越来越多的钢缆断裂时又引发出连锁性灾难，它们无力承担桥梁自重，桥梁终于垮塌。

（作者系北京作家协会专业作家。主要从事科幻与科普创作，著有《决斗在网络》《时空死结》等作品）