Мост Tacoma Narrows Bridge 1940 года , первый мост в этом месте , был подвесным мостом в американском штате Вашингтон, который пересекал пролив Tacoma Narrows в заливе Пьюджет-Саунд между Такомой и полуостровом Китсап . Он был открыт для движения 1 июля 1940 года и резко рухнул в залив Пьюджет-Саунд 7 ноября того же года. [1] Крушение моста было описано как «зрелищное» и в последующие десятилетия «привлекло внимание инженеров, физиков и математиков». [2] За время своего недолгого существования он был третьим по длине подвесным мостом в мире по главному пролету после моста Золотые Ворота и моста Джорджа Вашингтона .
Строительство началось в сентябре 1938 года. С того момента, как настил был построен, он начал двигаться вертикально в ветреную погоду, поэтому строители прозвали мост « Галопирующей Герти» . Движение продолжалось и после того, как мост открыли для публики, несмотря на ряд мер по гашению вибраций . Главный пролет моста окончательно рухнул при ветре со скоростью 40 миль в час (64 км/ч) утром 7 ноября 1940 года, когда настил колебался в попеременном скручивающем движении, которое постепенно увеличивалось в амплитуде, пока настил не разорвался. Сильное раскачивание и в конечном итоге обрушение привели к гибели кокер-спаниеля по кличке «Табби» [3] , а также к нанесению травм людям, спасавшимся от разрушающегося моста или пытавшимся спасти застрявшую собаку. [4]
Усилия по замене моста были отложены Второй мировой войной , но в 1950 году новый мост Tacoma Narrows открылся на том же месте, используя опоры башен и крепления тросов оригинального моста. Часть моста, которая упала в воду, теперь служит искусственным рифом .
Крушение моста имело долгосрочный эффект на науку и технику. Во многих учебниках физики это событие представлено как пример элементарного вынужденного механического резонанса , но в действительности оно было сложнее; мост рухнул, потому что умеренные ветры произвели аэроупругий флаттер , который был самовозбуждающимся и неограниченным: для любой постоянной устойчивой скорости ветра выше примерно 35 миль в час (56 км/ч) амплитуда ( крутильных ) колебаний флаттера будет непрерывно увеличиваться с отрицательным коэффициентом затухания, т. е. усиливающим эффектом, противоположным затуханию. [5] Крушение стимулировало исследования в области аэродинамики мостов - аэроэластичности , которая повлияла на конструкции всех более поздних большепролетных мостов.
Предложения о мосте между Такомой и полуостровом Китсап датируются по крайней мере предложением о эстакаде Northern Pacific Railway 1889 года , но согласованные усилия начались в середине 1920-х годов. Торговая палата Такомы начала кампанию и финансирование исследований в 1923 году. [6] Были проведены консультации с несколькими известными инженерами-мостостроителями, включая Джозефа Б. Штрауса , который впоследствии стал главным инженером моста Золотые Ворота , и Дэвида Б. Штейнмана , позже проектировщика моста Макино . Штейнман совершил несколько визитов, финансируемых Палатой, и представил предварительное предложение в 1929 году, но к 1931 году Палата отменила соглашение, потому что Штейнман недостаточно усердно работал, чтобы получить финансирование. На заседании структурного подразделения Американского общества инженеров-строителей в 1938 году во время строительства моста, в присутствии его проектировщика в зале, Штейнман предсказал его провал. [7]
В 1937 году законодательный орган штата Вашингтон создал Управление платных мостов штата Вашингтон и выделил 5000 долларов (что эквивалентно 100 000 долларов сегодня) на изучение заявки Такомы и округа Пирс на строительство моста через пролив Нэрроус. [8]
С самого начала финансирование моста было проблемой: доходов от предлагаемых пошлин было бы недостаточно для покрытия расходов на строительство; еще одной статьей расходов была покупка контракта на паром у частной фирмы, которая в то время обслуживала пролив Нэрроус. Тем не менее, мост получил мощную поддержку со стороны ВМС США , которые управляли военно-морской верфью Пьюджет-Саунд в Бремертоне , и со стороны армии США , которая управляла McChord Field и Fort Lewis около Такомы. [9]
Инженер штата Вашингтон Кларк Элдридж разработал предварительный проверенный проект обычного подвесного моста, а Управление платных мостов штата Вашингтон запросило 11 миллионов долларов (что эквивалентно 220 миллионам долларов сегодня) у федерального Управления общественных работ (PWA). Предварительные планы строительства Департамента автомагистралей штата Вашингтон предусматривали установку ферм глубиной 25 футов (7,6 м) под проезжей частью и придание ей жесткости.
Однако «инженеры-консультанты из Восточного региона» — под которыми Элдридж подразумевал Леона Моисейфа , известного нью-йоркского инженера-мостостроителя, который был проектировщиком и инженером-консультантом моста Золотые Ворота — обратились в PWA и Reconstruction Finance Corporation (RFC) с просьбой построить мост за меньшую плату. Моисейф и Фредерик Линхард, последний из которых был инженером в тогдашнем Нью-Йорке как Port Authority , опубликовали статью [10] , которая, вероятно, стала самым важным теоретическим достижением в области мостостроения за десятилетие. [11] Их теория упругого распределения распространила теорию прогиба , первоначально разработанную австрийским инженером Йозефом Меланом, на горизонтальный изгиб под статической ветровой нагрузкой. Они показали, что жесткость основных тросов (через подвески) поглотит до половины статического давления ветра, толкающего подвешенную конструкцию вбок. Затем эта энергия будет передаваться на крепления и башни. [7] Используя эту теорию, Моисейф выступил за укрепление моста с помощью набора пластинчатых балок глубиной восемь футов (2,4 м) вместо ферм глубиной 25 футов (7,6 м), предложенных Управлением платных мостов штата Вашингтон. Такой подход означал более тонкий, более элегантный дизайн, а также сокращал расходы на строительство по сравнению с проектом Департамента шоссейных дорог, предложенным Элдриджем. Проект Моисейфа победил, поскольку другое предложение было сочтено слишком дорогим. 23 июня 1938 года PWA одобрило почти 6 миллионов долларов (что эквивалентно 129,9 миллионам долларов сегодня) для моста Такома-Нэрроус. [9] Еще 1,6 миллиона долларов (34,6 миллиона долларов сегодня) должны были быть собраны с пошлин, чтобы покрыть предполагаемую общую стоимость в 8 миллионов долларов (173,2 миллиона долларов сегодня).
Строительство моста по проекту Моисеева началось 23 ноября 1938 года. [12] Строительство заняло всего девятнадцать месяцев и обошлось в 6,4 миллиона долларов (138,5 миллиона долларов сегодня), которые финансировались за счет гранта PWA и кредита RFC.
Мост Такома-Нэрроус с основным пролетом 2800 футов (850 м) был третьим по длине подвесным мостом в мире в то время после моста Джорджа Вашингтона между Нью-Джерси и Нью-Йорком и моста Золотые Ворота, соединяющего Сан-Франциско с округом Марин на севере. [13]
Поскольку планировщики ожидали довольно небольшой объем движения, мост был спроектирован с двумя полосами движения, и его ширина составляла всего 39 футов (12 м). [14] Это было довольно узко, особенно по сравнению с его длиной. Поскольку только 8-футовые (2,4 м) пластинчатые балки обеспечивали дополнительную глубину, проезжая часть моста также была неглубокой.
Решение использовать такие мелкие и узкие балки стало причиной гибели моста. С такими минимальными балками настил моста был недостаточно жестким и легко перемещался ветром; с самого начала мост стал печально известен своим движением. Слабый или умеренный ветер мог заставить чередующиеся половины центрального пролета заметно подниматься и опускаться на несколько футов с интервалом в четыре-пять секунд. Эту гибкость ощутили строители и рабочие во время строительства, что привело к тому, что некоторые рабочие окрестили мост «Галопирующая Герти». Прозвище вскоре прижилось, и даже общественность (когда началось платное движение) почувствовала эти движения в день открытия моста 1 июля 1940 года.
Поскольку конструкция испытывала значительные вертикальные колебания во время строительства, для уменьшения движения моста были использованы несколько стратегий. Они включали: [15]
Управление платных мостов штата Вашингтон наняло Фредерика Берта Фаркухарсона, профессора инженерии в Университете Вашингтона , для проведения испытаний в аэродинамической трубе и рекомендации решений по снижению колебаний моста. Фаркухарсон и его студенты построили модель моста в масштабе 1:200 и модель части настила в масштабе 1:20. Первые исследования были завершены 2 ноября 1940 года — за пять дней до обрушения моста 7 ноября. Он предложил два решения:
Первый вариант не был одобрен из-за его необратимого характера. Второй вариант был выбран, но не был реализован, потому что мост рухнул через пять дней после завершения исследований. [7]
7 ноября 1940 года около 9:45 утра по тихоокеанскому времени особенно сильный ветер заставил мост сильно раскачиваться из стороны в сторону. В то время на мосту находились по крайней мере два автомобиля — грузовик доставки, которым управляли Руби Джейкокс и Артур Хаген, сотрудники Rapid Transfer Company, и автомобиль, которым управлял Леонард Коутсворт, редактор The News Tribune . Грузовик перевернулся из-за раскачивания, а автомобиль потерял управление и начал скользить из стороны в сторону. Джейкокс, Хаген и Коутсворт вышли из своих автомобилей и спустились с моста пешком. Собака дочери Коутсворт, Табби, осталась внутри машины. [16]
Позже Коутсворт описал свой опыт.
Вокруг меня я слышал треск бетона. Я направился обратно к машине, чтобы забрать собаку, но меня отбросило прежде, чем я успел до нее дотянуться. Сама машина начала скользить из стороны в сторону по дороге. Я решил, что мост рушится, и моя единственная надежда — вернуться на берег. На четвереньках я прополз 500 ярдов [1500 футов; 460 м] или больше до вышек... Мое дыхание прерывалось; колени были ободраны и кровоточили, руки были в синяках и опухли от хватания за бетонный бордюр... В конце концов я рискнул подняться на ноги и пробежать несколько ярдов за раз... Вернувшись в безопасное место на пункте взимания платы, я увидел, как мост окончательно рухнул, а моя машина нырнула в пролив Нэрроус. [16]
Движение было остановлено, чтобы предотвратить въезд дополнительных транспортных средств на мост. Ховард Клиффорд, фотограф Tacoma News Tribune , вышел на мост, чтобы попытаться спасти Табби, но был вынужден повернуть назад, когда пролет начал разваливаться в центре. Примерно в 11:00 утра мост рухнул в пролив.
Коутсворт получил 814,40 долларов США (что эквивалентно 17 700 долларам США на сегодняшний день [17] в качестве возмещения [ необходимо разъяснение ] за свою машину и ее содержимое, включая собаку [18] , кокер -спаниеля по кличке «Табби». [16]
Крушение было снято двумя камерами Барни Эллиоттом и Харбином Монро, владельцами The Camera Shop в Такоме, включая неудачную попытку спасти собаку. [19] Их кадры были впоследствии проданы Paramount Pictures , которая дублировала их для кинохроники в черно-белом варианте и распространяла их по всему миру в кинотеатрах. Castle Films также получила права на распространение для домашнего видео 8 мм . [20] В 1998 году фильм «Крушение моста Такома-Нэрроус» был выбран для сохранения в Национальном реестре фильмов США Библиотекой Конгресса как имеющий культурное, историческое или эстетическое значение. Эти кадры до сих пор показывают студентам инженерных , архитектурных и физических в качестве предостерегающей истории . [21]
Кадры строительства и обрушения Эллиотта и Монро были сняты на 16-миллиметровую пленку Kodachrome , но большинство копий в обращении черно-белые, потому что кинохроника того времени копировала пленку на 35-миллиметровую черно-белую пленку . Также были расхождения в скорости пленки между кадрами Монро и Эллиотта, при этом Монро снимала со скоростью 24 кадра в секунду, а Эллиотт — 16 кадров в секунду. [22] В результате большинство копий в обращении также показывают, что мост колеблется примерно на 50% быстрее реального времени из-за предположения во время конвертации, что пленка была снята со скоростью 24 кадра в секунду, а не фактических 16 кадров в секунду. [23]
Еще одна катушка пленки появилась в феврале 2019 года, снятая Артуром Личем со стороны моста Гиг-Харбор (западная), и одно из немногих известных изображений обрушения с этой стороны. Лич был инженером-строителем, который служил сборщиком платы за проезд по мосту, и, как полагают, был последним человеком, который пересек мост на запад перед его обрушением, пытаясь предотвратить дальнейшие переходы с этой стороны, поскольку мост стал нестабильным. Кадры Лича (первоначально на черно-белой пленке, но затем записанные на видеокассету путем съемки проекции) также включают комментарии Лича во время обрушения. [24]
Теодор фон Карман , директор Авиационной лаборатории Гуггенхайма и всемирно известный специалист по аэродинамике, был членом комиссии по расследованию крушения. [25] Он сообщил, что штат Вашингтон не смог получить страховые взносы по одному из страховых полисов моста, потому что его страховой агент мошенническим путем присвоил страховые премии. Агент, Халлетт Р. Френч, представлявший компанию Merchant's Fire Assurance Company, был обвинен и предстал перед судом за хищение в крупных размерах за удержание страховых взносов на сумму 800 000 долларов (что эквивалентно 17,4 миллионам долларов сегодня). [26] Мост был застрахован многими другими полисами, которые покрывали 80% стоимости конструкции в 5,2 миллиона долларов (что эквивалентно 113,1 миллионам долларов сегодня). Большинство из них были получены без происшествий. [27]
28 ноября 1940 года Гидрографическое управление ВМС США сообщило, что остатки моста находятся в точке с географическими координатами 47°16′N 122°33′W / 47.267°N 122.550°W / 47.267; -122.550 , на глубине 180 футов (55 метров).
Комиссия, сформированная Федеральным агентством по работам, изучала крушение моста. Совет инженеров, ответственных за отчет, состоял из Отмара Аммана , Теодора фон Кармана и Гленна Б. Вудраффа . Не делая никаких окончательных выводов, комиссия исследовала три возможные причины разрушения:
Оригинальный мост Tacoma Narrows был первым, построенным с балками из углеродистой стали , закрепленными в бетонных блоках; предыдущие конструкции обычно имели открытые решетчатые балочные фермы под дорожным полотном. [28] Этот мост был первым в своем роде, в котором для поддержки дорожного полотна использовались пластинчатые балки (пары глубоких двутавровых балок ). [28] В более ранних конструкциях любой ветер проходил через ферму, но в новой конструкции ветер отклонялся выше и ниже конструкции. [29] Вскоре после завершения строительства в конце июня (открыто для движения 1 июля 1940 года) было обнаружено, что мост будет опасно раскачиваться и прогибаться в относительно умеренных ветреных условиях, которые обычны для этого района, и ухудшаться во время сильных ветров. [30] Эта вибрация была поперечной , одна половина центрального пролета поднималась, а другая опускалась. Водители видели, как автомобили, приближающиеся с другой стороны, поднимались и опускались, проезжая на мощной волне энергии через мост. Однако в то время считалось, что масса моста достаточна для сохранения его конструктивной прочности.
Крушение моста произошло, когда возник невиданный ранее режим скручивания из-за ветра со скоростью 40 миль в час (64 км/ч). Это так называемый режим крутильных колебаний (который отличается от поперечного или продольного режима колебаний), при котором, когда левая сторона проезжей части опускалась, правая сторона поднималась, и наоборот, т. е. две половины моста скручивались в противоположных направлениях, при этом центральная линия дороги оставалась неподвижной (неподвижной). Эта вибрация была вызвана аэроупругим колебанием .
Колебание — это физическое явление, при котором несколько степеней свободы конструкции соединяются в нестабильных колебаниях, вызванных ветром. Здесь нестабильный означает, что силы и эффекты, вызывающие колебания, не сдерживаются силами и эффектами, которые ограничивают колебания, поэтому они не ограничиваются сами собой, а растут безгранично. В конце концов, амплитуда движения, производимого колебанием, превысила прочность важной части, в данном случае — тросов подвески. Когда несколько тросов вышли из строя, вес палубы перешел на соседние тросы, которые стали перегруженными и по очереди сломались, пока почти вся центральная палуба не упала в воду под пролетом.
Эффектное разрушение моста часто используется в качестве наглядного примера необходимости учитывать как аэродинамику , так и резонансные эффекты в гражданском и структурном проектировании . Биллах и Скэнлан (1991) [5] сообщили, что на самом деле многие учебники по физике (например, Резник и др. [32] и Типлер и др. [33] ) ошибочно объясняют, что причиной разрушения моста Такома-Нэрроус был механический резонанс, вызванный внешним воздействием. Резонанс — это тенденция системы колебаться с большими амплитудами на определенных частотах, известных как собственные частоты системы. На этих частотах даже относительно небольшие периодические движущие силы могут вызывать колебания большой амплитуды, поскольку система запасает энергию. Например, ребенок, качающийся на качелях, понимает, что если толчки правильно рассчитаны по времени, качели могут двигаться с очень большой амплитудой. Движущая сила, в данном случае ребенок, толкающий качели, точно восполняет энергию, которую система теряет, если ее частота равна собственной частоте системы.
Обычно подход, используемый в этих учебниках физики, заключается в том, чтобы ввести вынужденный осциллятор первого порядка, определяемый дифференциальным уравнением второго порядка
где m , c и k обозначают массу , коэффициент затухания и жесткость линейной системы , а F и ω представляют амплитуду и угловую частоту возбуждающей силы. Решение такого обыкновенного дифференциального уравнения как функции времени t представляет собой реакцию смещения системы (при соответствующих начальных условиях). В приведенной выше системе резонанс происходит, когда ω приблизительно равен , т. е. является собственной (резонансной) частотой системы. Фактический анализ вибрации более сложной механической системы — такой как самолет, здание или мост — основан на линеаризации уравнения движения для системы, которое является многомерной версией уравнения ( ур. 1 ). Анализ требует анализа собственных значений , и после этого находятся собственные частоты конструкции вместе с так называемыми основными модами системы, которые представляют собой набор независимых смещений и/или вращений, которые полностью определяют смещенное или деформированное положение и ориентацию тела или системы, т. е. мост движется как (линейная) комбинация этих основных деформированных положений.
Каждая структура имеет собственные частоты. Для возникновения резонанса необходимо также иметь периодичность в силе возбуждения. Самым заманчивым кандидатом на периодичность в силе ветра считалось так называемое нисхождение вихрей . Это происходит потому, что плохо обтекаемые (необтекаемые) тела — например, мостовые настилы — в потоке жидкости создают (или «сбрасывают») следы , характеристики которых зависят от размера и формы тела и свойств жидкости. Эти следы сопровождаются чередующимися вихрями низкого давления на подветренной стороне тела, так называемой вихревой дорожкой Кармана или вихревой дорожкой фон Кармана. В результате тело будет пытаться двигаться в сторону зоны низкого давления в колебательном движении, называемом вибрацией, вызванной вихрем . В конце концов, если частота нисхождения вихрей совпадает с собственной частотой структуры, структура начнет резонировать, и движение структуры может стать самоподдерживающимся.
Частота вихрей в вихревой дорожке фон Кармана называется частотой Струхаля и определяется выражением
Здесь U обозначает скорость потока, D — характерная длина плохо обтекаемого тела , а S — безразмерное число Струхаля , которое зависит от рассматриваемого тела. Для чисел Рейнольдса больше 1000 число Струхаля приблизительно равно 0,21. В случае Tacoma Narrows D было приблизительно 8 футов (2,4 м), а S — 0,20.
Считалось, что частота Струхаля достаточно близка к одной из собственных частот колебаний моста, т. е. , чтобы вызвать резонанс и, следовательно, вихревые колебания.
В случае с мостом Такома-Нэрроус это, по-видимому, не было причиной катастрофического ущерба. По словам Фаркухарсона, ветер был устойчивым со скоростью 42 мили в час (68 км/ч), а частота разрушительного режима составляла 12 циклов в минуту (0,2 Гц ). [34] Эта частота не была ни естественной модой изолированной конструкции, ни частотой вихреобразования тупого тела моста при этой скорости ветра, которая составляла приблизительно 1 Гц. Таким образом, можно сделать вывод, что вихреобразование не было причиной обрушения моста. Событие можно понять, только рассматривая связанную аэродинамическую и структурную систему, которая требует строгого математического анализа для выявления всех степеней свободы конкретной конструкции и набора приложенных проектных нагрузок.
Вибрация, вызванная вихрем, является гораздо более сложным процессом, который включает как внешние силы, инициированные ветром, так и внутренние самовозбуждающиеся силы, которые фиксируют движение конструкции. Во время фиксации силы ветра приводят конструкцию в движение на одной из ее собственных частот или около нее, но по мере увеличения амплитуды это приводит к изменению локальных граничных условий жидкости, так что это вызывает компенсирующие, самоограничивающие силы, которые ограничивают движение относительно мягкими амплитудами. Это явно не явление линейного резонанса, даже если плохо обтекаемое тело имеет линейное поведение, поскольку амплитуда возбуждающей силы является нелинейной силой структурного отклика. [35]
Биллах и Скэнлан [35] утверждают, что Ли Эдсон в своей биографии Теодора фон Кармана [36] является источником дезинформации: «Виновником катастрофы в Такоме была вихревая дорожка Кармана».
Однако в отчете Федерального управления по работам о расследовании, в котором принимал участие фон Карман, сделан следующий вывод:
Весьма маловероятно, что резонанс с чередующимися вихрями играет важную роль в колебаниях подвесных мостов. Во-первых, было обнаружено, что нет резкой корреляции между скоростью ветра и частотой колебаний, которая требуется в случае резонанса с вихрями, частота которых зависит от скорости ветра. [37]
Группа физиков назвала «усиление крутильных колебаний под действием ветра» отличным от резонанса:
Последующие авторы отвергли резонансное объяснение, и их точка зрения постепенно распространяется в физическом сообществе. В руководстве пользователя для текущего DVD Американской ассоциации учителей физики (AAPT) говорится, что обрушение моста «не было случаем резонанса». Бернард Фельдман также пришел к выводу в статье 2003 года для Physics Teacher, что для режима крутильных колебаний не было «резонансного поведения в амплитуде как функции скорости ветра». Важным источником как для руководства пользователя AAPT, так и для Фельдмана была статья 1991 года в Американском журнале физики, написанная К. Юсуфом Биллахом и Робертом Скэнланом. По словам двух инженеров, разрушение моста было связано с усилением крутильных колебаний под действием ветра, которое, в отличие от резонанса, монотонно увеличивается с увеличением скорости ветра. Динамика жидкости, стоящая за этим усилением, сложна, но одним из ключевых элементов, как описывают физики Дэниел Грин и Уильям Унру, является создание крупномасштабных вихрей над и под проезжей частью или настилом моста. В настоящее время мосты строятся жесткими и имеют механизмы, которые гасят колебания. Иногда они включают щель в середине настила, чтобы смягчить разницу давления над и под дорогой. [38]
В некоторой степени спор вызван отсутствием общепринятого точного определения резонанса. Биллах и Скэнлан [5] дают следующее определение резонанса: «В общем, всякий раз, когда на систему, способную к колебаниям, воздействует периодическая серия импульсов с частотой, равной или почти равной одной из собственных частот колебаний системы, система приходит в колебание с относительно большой амплитудой». Затем они заявляют в своей статье: «Можно ли это назвать резонансным явлением? Казалось бы, это не противоречит качественному определению резонанса, приведенному ранее, если мы теперь определим источник периодических импульсов как самоиндуцированный , ветер, поставляющий мощность, и движение, поставляющее механизм отбора мощности. Однако, если кто-то хочет утверждать, что это был случай внешнего вынужденного линейного резонанса , математическое различие ... совершенно ясно, самовозбуждающиеся системы достаточно сильно отличаются от обычных линейных резонансных».
Погодные условия, вызвавшие обрушение моста, впоследствии стали причиной снежной бури в День перемирия 1940 года , в результате которой погибло 145 человек на Среднем Западе США :
Сильные ветры в проливе Такома 7 ноября 1940 года были связаны с замечательной системой низкого давления, которая следовала по пути через всю страну и четыре дня спустя вызвала шторм Дня перемирия, один из самых мощных штормов, когда-либо обрушивавшихся на район Великих озер. Например, когда шторм достиг Иллинойса, заголовок на первой странице Chicago Tribune включал слова «Самые сильные ветры в этом столетии обрушиваются на город». Дополнительные подробности анализа фильма и видео можно найти в выпуске Physics Teacher за ноябрь 2015 года, который также включает дальнейшее описание шторма Дня перемирия и сильных ветров, которые ранее заставили мост Такома-Нарроус колебаться, изгибаться и рушиться в воду внизу. [38]
Попытки спасти мост начались почти сразу после его крушения и продолжались до мая 1943 года. [39] Две комиссии по надзору, одна из которых была назначена федеральным правительством, а другая — штатом Вашингтон, пришли к выводу, что ремонт моста невозможен, и весь мост придется разобрать и построить совершенно новую надземную часть моста . [40] Поскольку сталь была ценным товаром из-за участия Соединенных Штатов во Второй мировой войне , сталь из мостовых тросов и подвесного пролета была продана как металлолом для переплавки. Операция по спасению обошлась штату дороже, чем было возвращено от продажи материала, чистый убыток составил более 350 000 долларов США (что эквивалентно 5 919 000 долларов США в 2022 году). [39]
Крепления кабелей, опоры башен и большая часть оставшейся подконструкции были относительно неповреждены при обрушении и были повторно использованы при строительстве заменяющего пролета, который открылся в 1950 году. Башни, которые поддерживали основные кабели и дорожное полотно, получили серьезные повреждения в своих основаниях из-за отклонения на 12 футов (3,7 м) в сторону берега в результате обрушения основного пролета и провисания боковых пролетов. Их разобрали, а сталь отправили на переработку.
Подводные остатки дорожного полотна старого подвесного моста действуют как большой искусственный риф и занесены в Национальный реестр исторических мест под номером 92001068. [41] [42]
В главной галерее Музея истории гавани представлена экспозиция, посвященная мосту 1940 года, его обрушению и двум последующим мостам.
Отмар Амманн , ведущий проектировщик мостов и член комиссии Федерального агентства по строительству, расследующей обрушение моста Такома-Нэрроус, написал:
... мостостроение не является, как принято считать, точной наукой. В то время как обычные конструкции тщательно контролируются обширным опытом и экспериментами, каждая конструкция, которая выходит на новые и неисследованные области масштаба, влечет за собой новые проблемы, для решения которых ни теория, ни практический опыт не могут предоставить адекватного руководства. Именно тогда мы должны в значительной степени полагаться на наше суждение, и если в результате происходят ошибки или неудачи, мы должны принять их как цену за прогресс человечества. [43]
После инцидента инженеры проявили особую осторожность, включив аэродинамику в свои проекты, и испытания конструкций в аэродинамической трубе в конечном итоге стали обязательными. [44]
Мост Бронкс -Уайтстоун , конструкция которого похожа на конструкцию моста Такома-Нэрроус 1940 года, был укреплен вскоре после обрушения. В 1943 году по обеим сторонам моста были установлены стальные фермы высотой четырнадцать футов (4,3 м), чтобы утяжелить и придать мосту жесткость в попытке уменьшить колебания. В 2003 году фермы жесткости были удалены, а по обеим сторонам дорожного полотна были установлены аэродинамические стекловолоконные обтекатели.
Главным следствием этого стало то, что при строительстве подвесных мостов вновь стали использовать более глубокие и тяжелые ферменные конструкции, включая заменяющий его мост Такома-Нэрроус (1950 г.) , пока в 1960-х годах не были разработаны мосты с коробчатыми балками с аэродинамическим профилем, такие как мост Северн , которые обеспечивали необходимую жесткость и снижали крутящие силы.
Из-за нехватки материалов и рабочей силы в результате участия Соединенных Штатов во Второй мировой войне потребовалось 10 лет, прежде чем новый мост был открыт для движения. Этот новый мост был открыт для движения 14 октября 1950 года, и его длина составляет 5979 футов (1822 м), что на сорок футов (12 м) длиннее оригинального моста. Новый мост также имеет больше полос движения, чем оригинальный мост, на котором было только две полосы движения, плюс обочины с обеих сторон.
Полвека спустя новый мост превысил свою пропускную способность, и был построен второй, параллельный, подвесной мост для движения на восток. Подвесной мост, который был завершен в 1950 году, был перестроен для движения только на запад. Новый параллельный мост открылся для движения в июле 2007 года.
Coatsworthбыла вызвана, но не определена (см. страницу справки ).Richard Scottбыла вызвана, но не определена (см. страницу справки ).Наконец, WSTBA возместила Коутсворту за потерю его автомобиля, 450 долларов. Они уже выплатили ему 364,40 доллара за потерю "содержимого" его автомобиля.
Последствия падения моста "Галопинг-Герти" ощущались еще долго после катастрофы.
Кларк Элдридж
, который взял на себя часть вины за крушение моста, узнал об этом на собственном опыте. В конце 1941 года Элдридж работал на ВМС США на
Гуаме
, когда Соединенные Штаты вступили во Вторую мировую войну. Вскоре Элдриджа захватили японцы. Оставшуюся часть войны (три года и девять месяцев) он провел в лагере
для военнопленных
в Японии. К его изумлению, однажды японский офицер, который когда-то был студентом в Америке, узнал инженера моста. Он подошел к Элдриджу и прямо сказал: "Мост Такома!"
Измеряя крутильные колебания, исследователи из Техасского университета определили, что мост совершает 18 циклов скручивания в минуту на существующем видео. Однако измерения секундомера, проведенные 7 ноября 1940 года, зафиксировали циклы моста на уровне 12 в минуту — существенное расхождение. Исследователи из Техасского университета смогли доказать, что оригинальная 16-миллиметровая камера, снимавшая колебания, работала на более медленной скорости 16 кадров в секунду, а не 24 кадра в секунду, как предполагалось при преобразовании в видео. Когда кадры фильма просматриваются на более медленной скорости, крутильные циклы соответствуют измерению секундомера очевидца — 12 циклов в минуту.
Треснув под ветром скоростью сорок две мили в час, мост Такома Нэрроус стоимостью 6 400 000 долларов сегодня с грохотом рухнул в воды залива Пьюджет-Саунд, на глубине 190 футов.
катастрофы Tacoma Narrows строители мостов позаботились о том, чтобы включить аэродинамику в свои проекты и построить конструкции со сложными частотами. Испытания конструкций мостов в аэродинамической трубе в конечном итоге стали обязательными.
