12 апреля 1831 года в Броутоне, недалеко от Манчестера, Англия, рухнул мост, когда по нему шли солдаты, возвращаясь в казармы. К счастью для них, река была всего лишь полметра глубиной. И хотя многие получили ранения, а некоторые — переломы, никто не утонул. Мост рухнул, как сообщается, из-за механического резонанса, вызванного марширующими в ногу войсками.
По мостам строевым шагом больше не ходят
Железный цепной подвесной мост длиной 44 м через речку Ирвелл был единственным средством сообщения между городками Броутон и Пендлтон. Его построил в 1826 году богатый владелец замка Джон Фицджеральд и брал за пользование им плату. Подвесные мосты как раз входили в моду и считались «новым чудом века». Мост в Бротоне был одним из первых подвесных мостов в Европе. Поэтому стал предметом большой гордости местных жителей, которые восприняли его как произведение искусства.
Но этот «новомодный» подвесной мост рухнул, когда по нему строевым шагом прошли 74 британских солдата. Маршируя по четыре в ряд, они почувствовали, что мост начал вибрировать в такт их шагам. Они сочли это забавным и, насвистывая маршевую мелодию, четко чеканили шаг. Тем самым заставляли мост качаться еще сильнее, пока конструкция не начала разрушаться.
Голова колонны почти достигла противоположного берега, когда раздался «звук, напоминающий нерегулярный выстрел из огнестрельного оружия». Сразу же упала одна из железных колонн, поддерживающих цепи. При этом она увлекла за собой большой камень с пирса, к которому крепился мост. Затем рухнул лишенный поддержки угол моста, сбросив с 5-метровой высоты около сорока солдат в воду или на цепи. Речка была мелкой, никто не погиб. Но двадцать человек получили ранения, шестерых из них — серьезные, включая сломанные руки и ноги.
Последующее расследование показало, что в одной из растяжек в точке прикрепления сломался болт. Несколько других болтов погнулись, но не сломались. Вывод: вибрация, вызванная маршем, ускорила разрушение болта.
Мост восстановили и укрепили, но подпирали временными сваями всякий раз, когда ожидалось большое скопление людей. В 1924 году его заменили пешеходным мостом с фермами Пратта, который используется до сих пор.
Обрушение моста вызвало некоторую потерю доверия к подвесным мостам, но не остановило их строительство. Урок был усвоен, и впоследствии британские солдаты на мосту строевым шагом больше не ходили.
Солдаты не маршировали, но мост рухнул
Французским солдатам также было приказано на мостах не ходить строевым шагом. Тем не менее, этот фактором способствовал обрушению моста Анжер во Франции во время шторма в 1850 году. В результате чего погибло более 200 солдат.
Подвесной мост через реку Мэн в Анжере, Франция, был спроектирован и построен между 1836 и 1839 годами. Его длина составляла 102 м, два троса поддерживали настил шириной 7,2 м. Башни моста состояли из чугунных колонн высотой 5,5 м.
Солдаты, размещенные в этом районе, часто пользовались мостом. Как обычно, при переходе этого моста им приказали сменить шаг и увеличить дистанцию друг от друга. Два батальона того же полка пересекли его ранее в тот день. Третий батальон прибыл во время сильной грозы, когда ветер заставлял мост колебаться. Солдаты шли, как пьяные, их бросало со стороны в сторону. Чтобы сохранить равновесие и не упасть, они приноравливались к колебаниям моста. Поневоле им пришлось шагать в ногу и в темпе качающегося моста. Из-за возникшего резонанса колебание усилилось. Когда на мосту находилось 487 человек, верхний якорный трос на правом берегу оборвался в бетонном креплении. Как вспоминали выжившие, это сопровождалось шумом, похожим на «плохо сделанный залп расстрельной команды». Соседний нижний трос оборвался секундой позже. В итоге правый конец настила упал и сбросил солдат в реку. Многие из них были спасены их бывшими на берегу товарищами и жителями Анжера. Но в общей сложности погибло 226 человек.
Причиной отказа была динамическая нагрузка из-за шторма и солдат, идущих в ногу, и коррозии металла. Крепления тросов, как оказалось, разъела ржавчина. Катастрофа заставила Францию отказаться от подвесных мостов до 1870 года. В 1960 году на том же месте был построен новый мост с использованием железобетонных балок. Мост Анжер был не первым подвесным мостом, который рухнул. Однако его обрушение привело к наибольшему числу жертв.
Всему причиной — механический резонанс
Такие конструкции, как мосты и здания, хотя и кажутся твердыми и неподвижными, имеют собственную частоту вибрации внутри себя. Сила, которая прикладывается к объекту с той же частотой, что и его собственная, усилит вибрацию и вызовет механический резонанс.
Простой пример механического резонанса — дети на качелях: они могут подняться выше без особых усилий, просто качая ногами. Тот же принцип механического резонанса работает и тогда, когда люди идут в ногу по мосту. Если их частота близка кчастоте моста, то ритмичный марш солдат усилит частоту его колебаний моста. Если механический резонанс достаточно сильный, мост может вибрировать до тех пор, пока не рухнет.
Ярким напоминанием об этом стало открытие лондонского моста Миллениум в июне 2000 года с большой помпой. Когда толпа заполнила мост, от их шагов мост слегка вибрировал. «Многие пешеходы спонтанно подстраивались под колебания моста, непреднамеренно усиливая их», — говорится в отчете Nature за 2005 год. Хотя инженеры утверждают, что мосту Миллениум никогда не грозила опасность обрушения, он был закрыт. В течение следующих двух лет строители устанавливали энергопоглощающие амортизаторы, чтобы минимизировать вибрацию, вызываемую пешеходами.
Классический пример резонансной частоты — это «галопирующий» мост Такома-Нэрроус в Вашингтоне. Он рухнул в 1940 году из-за гармонического резонанса, вызванного маршем войск, а ветрами. Но, по сути, это один и тот же эффект.
Источник: Из Википедии, свободной энциклопедии
Просмотров: 93
