国外悬索桥断了（被风吹断的悬索桥）
国外悬索桥断了（被风吹断的悬索桥）虽然芬利建造了十几座小桥，但第一座采用他的技术的大型桥梁是由托马斯-特福德（Thomas Telford）在英国梅奈海峡上建造的，这座完工于1825年的悬索桥长521米、跨度172米，同时还拥有47米高的石塔James Finley悬索桥是人类最早设计的桥型之一，最原始的版本是用一根藤绳连接着峡谷的两边，当需要到达另外一边时，通过挂在绳子上用手爬到对面，这种原始的桥梁有些甚至可以长达200米，而且在现在的印度农村地区仍有使用到了8世纪，中国的桥梁设计师和建设者们通过在一对铁链之间铺设木板并将其固定在铁索上来建造悬索桥，这样的设计提供了一个可供快速通过的平坦桥面在随后的几个世纪里，世界各地也修建了类似的桥梁，但直到1808年，一位名叫詹姆斯·芬利(James Finley)的美国人申请了一项从桥上缆索上悬挂刚性桥面的专利，才开始了悬索桥的现代时代
5月5日下午14时许，虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动，桥面振幅过大影响行车舒适性和交通安全，大桥管理部门迅速启动应急预案，联合交警部门及时采取了双向交通管制措施
虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动
专家组判断，虎门大桥5日发生振动系桥梁涡振现象，并认为悬索桥结构安全可靠，不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性
本次事件让悬索桥走进了我们的视线，那么悬索桥到底是怎样的一种桥梁类型？他又有何特点呢？
跨过山和大海，悬索桥一路走来悬索桥是人类最早设计的桥型之一，最原始的版本是用一根藤绳连接着峡谷的两边，当需要到达另外一边时，通过挂在绳子上用手爬到对面，这种原始的桥梁有些甚至可以长达200米，而且在现在的印度农村地区仍有使用
到了8世纪，中国的桥梁设计师和建设者们通过在一对铁链之间铺设木板并将其固定在铁索上来建造悬索桥，这样的设计提供了一个可供快速通过的平坦桥面
在随后的几个世纪里，世界各地也修建了类似的桥梁，但直到1808年，一位名叫詹姆斯·芬利(James Finley)的美国人申请了一项从桥上缆索上悬挂刚性桥面的专利，才开始了悬索桥的现代时代
James Finley
虽然芬利建造了十几座小桥，但第一座采用他的技术的大型桥梁是由托马斯-特福德（Thomas Telford）在英国梅奈海峡上建造的，这座完工于1825年的悬索桥长521米、跨度172米，同时还拥有47米高的石塔
托马斯-特福德在英国梅奈海峡上建造的悬索桥
该桥的路面宽9米，建在一个由铁链索悬挂的刚性平台上，尽管铁链在1939年被钢筋链环取代，但这座桥仍在使用
另一位美国人约翰·罗布林（John Roebling）在19世纪中期对悬索桥设计进行了两大改进，一是用桁架（用对角梁交叉支撑的水平和垂直梁阵列）加固刚性桥面平台，经验表明，风荷载或有节奏的交通荷载会使不够坚固的桥面产生振动，这种振动可能会失控，甚至会导致桥梁断裂
罗布林用桁架加固刚性桥面平台
罗布林对悬索桥的另外一个重要改进是桥梁支撑缆索的建造，大约在1830年，法国工程师们已经证明，由多股铁丝组成的缆绳比铁链悬挂桥梁的效果更好，于是罗布林开发了一种方法，将钢索就地固定在桥上，而不是运输不方便安装的预制钢索，并将其就位
1879年罗布林之子公司的钢丝绳广告
在悬索桥的历史上，成功案例很多，而这些成功的桥梁在一位有卓越眼光的工程师提出时，被普遍认为是不可能的，其中一个例子是1851年至1855年期间，罗布林建造了一座横跨尼亚加拉河峡谷的铁路桥
这是第一座桁架加固的悬索桥，由四根直径为250厘米的钢索支撑在石塔之间，在建成40年后，该桥成功地承载了2.5倍于设计重量的交通量
悬索桥的施工悬索桥的施工包括三个主要部分的连续施工：塔架和缆索锚固、支撑缆索本身和桥面结构
桥塔基础是通过向下挖掘到足够坚固的岩层来准备的，一些桥梁的设计是为了使它们的主塔建在陆地上，这样的施工较为容易
如果主塔要立在水中，那么就先需要将沉箱降到水下，然后将沉箱内部的水移走，工人们就可以进行水下作业，当开挖完成后，混凝土基础就形成并浇筑起来
沉箱
锚杆是桥梁缆绳末端固定的结构，它们是牢固地附着在坚固岩层上的大块混凝土块，施工过程中，混凝土中嵌入了坚固的眼杆(一端有圆孔的钢筋)，安装在锚杆前面的是一个散索鞍，它的上座由肋板式的弧形铸钢块件制成，上设有索槽，安放悬索或斜拉索
当塔架和锚碇完成后，必须沿着缆索的最终路径架设一条先导索，从一个横跨塔楼的锚碇到另一个锚碇，当时的方法有限，但是现在使用直升机就可完成这个工作
接下来是主缆，采用一种称为空中纺线法的方法来进行施工，在锚碇处放置了一个大线轴，钢丝绕着安装在导向绳上的旋转轮旋转，这个轮子把钢丝带过桥的路径，钢丝在另一个锚碇处绕着一个锚靴（悬索桥用以连接主缆索股与锚固系统的构件）
然后轮子回到第一个锚碇处，把另一个钢绞线放在适当的位置，重复该过程，直到形成所需数量的钢丝束（从大约125股到超过400股不等）
在此过程中，工人们站在过道上，确保钢丝顺利松开且不会出现任何扭结，当钢丝用尽时，末端从一个新线轴拼接到钢丝上，形成一个连续的股线，当钢丝束足够厚时，每隔一段时间将其固定在一起
垂直缆索
垂直缆索连接到主支撑缆索后，即可开始桥面结构的铺装，此过程必须以正确的速度从支撑塔双向建造，以保持塔上的力始终平衡
桥面铺设
在一种技术中，一台在主悬索顶部滚动的移动起重机将桥面部分提升到位，工人们将它们连接到之前放置的部分和悬挂在主悬索上的垂直缆索上，从而延长了完成的长度，或者，起重机直接在桥面施工，随着每个部分的放置而向前移动
桥面结构完成后，用钢板覆盖并铺筑，涂漆钢表面和安装照明电线是其他精加工步骤的例子
轰然倒塌的大桥塔科马海峡大桥（Tacoma Narrows Bridge）是世界上第三大悬索桥，1940年11月7日轰然倒塌时距离它的落成只有5个月的历史
塔科马海峡大桥通车时的盛况
大桥中心跨度为853.4米，位于两座129.5米高的塔楼之间，边跨各长304.8米，悬索悬挂在塔架上，并被锚定在304.8米的河岸边，设计师莱昂·莫伊塞夫(Leon Moisseiff)是世界上最顶尖的桥梁工程师之一
莫伊塞夫与塔科马海峡大桥的合影
莫伊塞夫的设计意图是制造一个非常细长的桥面跨度，并在高大的塔楼之间轻轻拱起，他的设计结合了缆索悬挂的原理和钢板加劲肋的大梁设计，这些加劲肋沿着车行道的侧面延伸，车行道的流线型高度只有2.4米，这样的好处是可以使大桥更优雅、看起来更有观赏性
但也正是因为这个原因，这座大桥被当时的人所熟知，原因是这座耗资640万美元的大桥在建设的时候就有遇风摇晃的问题，而州政府和收费大桥管理局的工程师们也对这条只有11.9米宽的细长双车道跨度的大桥感到忧心忡忡
工程师们尝试了几种方法来稳定振荡，但都没有奏效，直到1940年11月7日上午，建成通车仅四个月的塔科马海峡大桥轰然坠入塔科马海峡，激起了一大片水花
十年后建成的替代桥，设计时采用了10米厚的钢桁架加固的桥面，人总是吃一堑长一智
卡门涡街与涡激振动目前为止，悬索结构是一种受力非常科学的结构形式，钢材制成的悬索非常适宜承担拉力，它可以使用最小的自重承载最大的交通荷载，并且桥面板受到的弯矩很小，基本不受跨距的限制
因此，现今的大跨径桥梁多采用悬索桥的形式，说明悬索桥的设计是没有问题的
而不管是塔科马海峡大桥还是出现晃动的虎门大桥，都跟卡门涡街和涡振脱不了干系
何为卡门涡街，卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性的脱落出旋转方向相反、排列规则的双列旋涡，经过非线性作用后形成卡门涡街
可以看到旋涡是交替脱落的，当其中一个脱落，另一个还没脱落的时候就会在横向方向上产生压强差，很明显，产生气泡的一侧压强低，那么就会有力的产生，产生的这个横向力就是升力，由于使旋涡产生，也可称为涡激升力，而一会向上、一会向下的周期性涡激升力就会强迫振动，即为涡振
当涡激升力的频率与系统固有频率相近，那么旋涡释放频率也便会固定在结构的固有频率上，结构会剧烈的抖动，这个现象就是锁定现象，而共振的威力有多大，前面讲到的塔科马海峡大桥就是鲜活的例子
