湯湯的平面設計美學分享

2013/10/14【聯合報╱本報記者陳皓嬿】

塔科馬吊橋橋身單薄，因扭轉角度過大而崩解，讓工程界在設計吊橋時，都要先放入風洞測試。 （照片取自網路）

吊橋因為受不了風力搖晃而毀壞的最有名案例，就是1940年發生在美國的華盛頓州的塔科馬吊橋崩解。

1938年，設計美國舊金山金門大橋的設計師，里昂‧莫伊賽佛（Leon Moisseiff）為華盛頓州政府設計了橫跨塔科馬海峽（Tacoma Narrows）的吊橋，他設計的橋身厚度只有2.4公尺，比另一位爭取此案的設計師克拉克‧埃德里奇（Clark Eldridge）提出的7.6公尺還少5.2公尺，造價省了300萬美金，因此被採納。

塔科馬吊橋1940年7月啟用，沒多久，人們發現橋面竟會劇烈地上下擺動、如扭麻花般扭轉；當地的居民為塔科馬吊橋取了個綽號：顫抖的葛蒂（Galloping Gertie），當時有許多人慕名前來感受橋的搖擺。

啟用同年11月7日，塔科馬吊橋橋面就因扭曲角度過大、斷成節節碎片，過程被完整記錄成影片，雖無人傷亡，但莫伊賽佛從此失去了信譽。這部紀錄片日後常被播放給理工科學生看，作為反面教材。

事發後，美國空氣動力學家西奧多‧馮‧卡門將塔科馬吊橋的模型帶回實驗室，進行風洞測試，發現吊橋劇烈扭轉、倒塌的原因，正是卡門自己過去研究發現的「卡門渦旋」現象，讓橋面產生共振。

台灣科技大學機械系教授林顯群解釋，流體（吹向吊橋的風）在經過阻礙物（塔科馬吊橋）後，會在阻礙物尾端產生一個前後交替的渦旋，如亂流一般，當渦旋產生的頻率和阻礙物自有的頻率（即橋面搖晃的頻率）相同時，渦旋便會引起阻礙物震動，且震動的幅度越來越大，足以摧毀吊橋。

不過也有學者認為，塔科馬吊橋是被風吹過橋面後，造成的「顫震」（Flutter）給搞垮的。顫震是指流體快速經過物體時，對物體產生的各種力，配合得剛剛好，物體吸收能量後，產生大幅度的振動。

根據學者指出，顫震著名的例子之一，是1991年空軍飛官伍克振試飛IDF經國號戰機，從超音速穿過到次音速時，戰機出現「顫震現象」，開始劇烈振動，右水平尾翼解體脫落，戰機最後失控墜毀，伍克振也因公殉職。

為了解決流體造成的災害，後來興建的塔科馬吊橋把橋身的厚度增加到10公尺，並在橋面上鑽氣孔，讓空氣能通過橋面，減少橋上下兩方的氣壓差；我國航空發展中心的工程師，則在戰機機翼上，加裝擾流板來減少氣流產生的共振。

吊橋解析／延伸閱讀2013/10/14【聯合報╱本報訊】

●台灣的橋樑

　余炳盛、曹永德、王玉瑞著／遠足文化事業股份有限公司出版

●台灣的吊橋

　林金田著／國史館台灣文獻館出版

●建築生與滅：建築物為何倒下去？

　馬昔斯．李維，馬里奧．薩瓦多里著／田園城市出版

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