計算機模擬提供了人行橋搖擺時的線索

美國佐治亞州立大學(xué)和俄羅斯伏爾加州水運大學(xué)的三位研究人員開發(fā)了一種計算機模擬技術(shù)，幫助工程師避免設(shè)計搖擺的人行天橋。在他們在開放獲取網(wǎng)站Science Advances上發(fā)表的論文中，Igor Belykh，Russell Jeter和Vladimir Belykh描述了他們用于構(gòu)建模擬的因素，以及為什么他們認(rèn)為它可以被橋梁工程師用作安全指南。

人行天橋的設(shè)計與用于汽車和火車的橋梁非常不同 - 人行橋通常更輕，更脆。減輕重量意味著工程師可以自由添加更多藝術(shù)品。但有時候，這樣的設(shè)計會導(dǎo)致橋梁在很多人同時使用它們時搖擺不定 - 這在2000年倫敦千禧橋開通后不久就被人們所熟知 - 作為橋梁它充滿了，開始危險地擺動。這種擺動通常是前后運動的形式，而不是上下運動，并且是由于人腳對著它們下面的橋的壓力造成的。在這項新的努力中，研究人員試圖更好地理解為什么盡管應(yīng)用了基本的工程原理，它仍然是一些人行橋搖擺不定 - 并提出了一種防止它在未來發(fā)生的工具。

為了理解當(dāng)橋梁擺動時會發(fā)生什么，研究人員采用了一種新穎的方法 - 而不是僅僅關(guān)注由于腳步的時間或每次施加的力量而產(chǎn)生的條件，他們將兩者都添加到模擬中的數(shù)學(xué)中。當(dāng)然，它們還添加了用于此類橋梁的所有其他變量。一旦他們的模擬建立起來，他們就用它來研究導(dǎo)致擺動的條件。他們報告說，他們發(fā)現(xiàn)，在這種搖擺不定的情況下，似乎有一個“神奇數(shù)字”的人會導(dǎo)致橋梁運動達到臨界點。更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致?lián)u擺危險增加的最關(guān)鍵因素是人們對輕微搖晃做出反應(yīng)。在適應(yīng)搖擺時，人們會開始同步，由于在一個方向或另一個方向上同時施加的力，導(dǎo)致橋梁更強烈地擺動。研究人員承認(rèn)，在他們之前仿真可以用作工程工具，它必須首先在真實條件下通過測試。