蘇通大橋的設計師，你們要出名啦

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受颱風「溫比亞」影響，蘇通大橋橋面遭遇10級颱風，導致大橋斜拉索的阻尼器連接螺栓滑絲脫落。根據統計，共有5處發生脫落。

作為最主要的受力構件之一的斜拉索被保護下來。真是一件幸事！

很多人不理解，會說：好好的橋，遭遇一個颱風就受不了，這是怎麼回事兒？

我們知道，所有的結構物設計都有個極限。比如50年一遇小震；100年一遇的風；1000年一遇的洪水。如果是核電站，則是按10000年一遇地震設計。

具體到蘇通大橋來說，對於拉索這樣的細長型橋樑構件，極其容易在強風下引起明顯振動。比如：渦激共振、風雨共振、尾流馳振、抖振等。儘管我們研究的很多，情況仍然極其複雜。

實際上，無論如何，人類都無法預知未來真實發生的極限。這一點是很無奈的，但是我們的結構工程師也是很聰明的，我們也有高明的方法來應對。

工程師如何從未知的事情中，把握主動，設計安全的結構物呢？

我們先來看看什麼叫未知？

下圖為前幾天，即8月13日發生雲南通海1時44分5.0級地震，53TGD台站記錄反應譜。

圖中有3條帶平台段的曲線，其中最下面一條，是我們做彈性分析時採用的曲線。

實際發生的地震（NS、EW曲線）遠遠大於彈性計算用的曲線，按照一般人理解，這房子豈不是都倒塌光了。比如：用200kg的力推一個70kg的人，還不能把人推倒么？

實際情況是，截至13日6:45，據通海縣防震減災局報告，地震已造成1人受傷，2間房屋局部倒塌，這麼小的震害，又是為什麼呢？

第一，我們要使用結構阻尼耗能的作用。

我們知道，地震是一種能量釋放，地面上所有結構物都會接收到這個能量。能量有來就有去，那麼能量最好的去處是哪裡呢？

就靠阻尼。

結構物自身就帶阻尼！

現代結構物中，額外大量採用阻尼器。尤其在橋樑結構中，大量阻尼器保障著我們橋樑的結構安全。

這次蘇通大橋就扎紮實實的用一個案例來證明了阻尼器的功效。

阻尼器通過自身能力的消耗，將拉索的振動能量進行消耗。這種方法對各類振動都有效。

第二，那麼是不是有了阻尼器，結構就安全了呢？

不是的！

阻尼器，只有放在合適的位置，具備合適的強度，其強度不能大，也不能小，需要精確設計，使其在主要構件破壞之前，率先破壞。這需要很精巧的設計能力！

這是很大的挑戰！

工程師想出了一個絕妙的原則：能力保護原則！

簡單的說：就是保險絲原則。

電流通過電線，為了保護某些重要電器，我們設置保險絲。當電流大於一定強度之後，保險絲燒壞，跳閘停電。這樣就保護了電器。

與電流類似：風振從小到大，使結構產生內力，力流通過結構構件，阻尼器消耗最大的能量，保護了拉索。

風還在增大，增大，增大！在極限情況下，風對結構物的共振越來越強，我們不能奢望結構構件在最最最最大的風振下都能安全，這樣的經濟成本是無法承擔的。

這時只能捨棄一個構件，讓他破壞，然後改變結構周期，避開風振的共振周期。從而降低風荷載，保護其他構件。

那麼怎樣才能精巧的設計出這樣的破壞模式呢？

如上圖左，是按照「內力平衡」計算的結果，我們看到斜拉索承擔2，阻尼器承擔1；為了在極限狀態下阻尼器先壞，我們把斜拉索人為加強到3。這樣子，實際工況下，極限狀態下阻尼器總是會先壞，達到保護斜拉索目的。

這種設計方法是結構設計師非常聰明的發明，值得結構工程師驕傲！

反過來，極限狀態下，如果我們把阻尼器設計得比斜拉索還強，

你敢想像這個後果么？

阻尼器在極限工況下失效，成功實現了設計意圖，用實踐證明了目前橋樑設計方法的先進性，值得點贊！

我們建築結構規範體系里，廣泛應用了「能力保護設計原則」；希望有一天能正大光明的在規範里說出來。

我們是職業工程師，我們的設計目標是保障橋樑、建築物在極端情況下還能有一定的安全度，保障人民生命財產安全。

這一次，蘇通大橋的設計師，你們做到了！為你們點贊！

接下來，你們可以去更換阻尼器了！

工程師們，大家都來轉起！

驕傲的告訴你身邊的人，你的工作價值！

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