這貨船大理拆除了三個主桁架跨度，由連接的鋼元件形成三角形，在弗朗西斯·斯科特基橋2024 年 3 月 26 日星期二清晨，就在撞上橋墩之一的幾秒鐘後。

這橋塌方發生得太快，橋上的工作人員幾乎沒有時間逃脫。像我這樣的土木工程師一直在關注這場災難，因為我們希望找到方法來使這些大型橋樑等基礎設施更具彈性。對於這麼大的橋樑來說，要倒塌需要災難性的碰撞力。但利用一些基本的物理原理，我們實際上可以大致估計出該力的大小。

衝量動量定理

您可以使用稱為「Dali」的基本物理原理來計算 Dali 碰撞力的大小衝量動量定理。

該定理直接源自牛頓第二定律，其中指出力等於質量乘以加速度。衝量動量定理將時間加到方程式的兩邊，告訴您力乘以時間等於質量乘以施加力時的速度變化。

F*-t = m*-v。

要計算 Dali 碰撞的衝量動量理論，請將其碰撞力乘以碰撞持續時間，並將其等於 Dali 的質量乘以碰撞前後的速度變化。所以，大理的碰撞力與它的質量、碰撞持續的時間、碰撞後減速的程度有關。

大理車禍的數字

大理稱重257,612,358 磅或 116,851 公噸當它滿載時。碰撞前，它的行駛速度為每小時 10 英里，即每小時 16.1 公里；撞上橋墩後，大理放慢了腳步每小時 7.8 英里，或每小時 12.6 公里。

另一個重要參數是碰撞時間，指的是碰撞過程中船舶接觸橋樑的時間，導致大理突然減速。

目前還沒有人知道確切的碰撞時間，但基於大理航海數據記錄儀和馬裡蘭州交通管理局警察日誌,總碰撞時間不到四秒。

對於在高速公路上發生碰撞的汽車來說，碰撞時間通常只有半秒到一秒。大理的碰撞看起來與車輛在橋墩上的碰撞相似，因此使用相似的碰撞持續時間來估計碰撞力是有意義的。

大理的碰撞力

透過這些估計和衝量動量理論，您可以很好地了解達利的碰撞力可能是多少。

Dali 的碰撞力是透過將 Dali 的質量乘以碰撞前後 Dali 的速度變化，然後除以碰撞持續時間來計算的。如果假設碰撞時間僅為一秒，則碰撞力為 26,422,562 磅。

257,612,358 磅/（32.2 英尺/秒）*（14.7 英尺/秒 - 11.4 英尺/秒 -）/ 1 秒 = 26,422,562 磅。

作為參考，美國國家公路與運輸官員協會指定卡車對公路橋墩的碰撞力碰撞約40萬英鎊。

話雖如此，「大理號」貨輪在巴爾的摩鑰匙橋碼頭的碰撞力相當於66的情景重型卡車以每小時 60 英里（每小時 97 公里）的速度行駛，同時撞擊橋墩。這個幅度遠遠超出了橋墩所能承受的力。

雖然設計一座能夠承受這種程度的碰撞力的超堅固橋樑在技術上是可以實現的，但這樣做會大大增加橋樑的成本。土木工程師正在研究減少直接施加在橋墩上的力的不同方法，例如在橋墩周圍使用吸能保護屏障來消散衝擊。這些解決方案可以防止未來發生類似的災難。

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