虎门大桥发生异常抖动原因南方日报

昨天，5月5日，广东东莞虎门大桥严重摇晃的新闻被刷屏，在极短的时间内冲上热搜。为确保安全，虎门大桥管理处配合交警处理大桥交通管制，暂时封闭。

作为连接珠三角地区的交通枢纽，虎门大桥的封闭造成了大面积的交通堵塞，也让二桥南沙大桥承受了很大的交通压力。广大司机和乘客有一个疑问:虎门大桥摇晃的原因是什么？后续是否存在安全隐患？

有人说这是虎门大桥，知道5月6日起终于要恢复收费了，激动得发抖...这当然是开玩笑，管理处应该为此感到兴奋！

首先来看央视的新闻:专家组判断虎门大桥涡振发生在5号，认为悬索结构安全可靠，不会影响虎门大桥的结构安全性和耐久性。初步原因是沿桥跨护栏连续安装水马改变了钢箱梁的气动外形，导致桥梁在一定风况下产生涡振。

是不是很难理解，还有一股泼锅的味道？专家判断，造成桥梁涡振现象的水马我们都见过，就是下面长了这样的东西。这排东西真的是罪魁祸首吗？专家讲的桥梁涡振现象是什么？老吴带大家了解一下。

所谓涡旋振动是指一种卡门涡旋场的影响而引起的振动，而所谓卡门涡旋场是指流体(包括液体和气体)在一定条件下绕过某些物体时形成的涡旋，在非线性作用后，周期性地在物体两侧出现旋转方向相反、排列规则的双排线性涡旋。因为这个理论是由一个叫卡门的德国科学家提出的，所以被称为卡门涡街。

说起来很复杂，从下图可以看出，原本直线流动的液体或气体，在卡门涡街的影响下，变成了向上或左右的漩涡。人们通常在河里看到的小漩涡就是这样穿过石头后形成的。

卡门涡街形成的条件不是水流或气流越强越容易形成，而是只有达到一些微妙的条件才会形成。这个物理公式太复杂了，我们无法理解。主要是让大家知道，为什么虎门大桥在之前那么多台风中还好，但是昨天在风力不太大的情况下，形成了一个上下的漩涡气流，以至于大桥变成了吊桥，一般会产生上下波动的漩涡振动。

为了理解旋涡振动，我们再来说说。为什么专家会把看似无足轻重的水马当罪魁祸首？是否可以说这么小的重量导致了卡门涡街的形成？说到这里，就不得不提一个现代桥梁建造前必须做的试验，叫做风洞试验。下图是央视在全桥气动弹性模型风洞试验时制作的港珠澳大桥图片。

由于卡门的涡街理论已经得到验证，并且有实验条件，所有的大型桥梁在建造之前都需要建模。进行风洞试验是为了模拟桥梁在自然条件下受到各种气流时的反应。如果在检查过程中出现涡街反应，则需要通过高速造型或添加翼板等方式进行调整。，直到确保大桥能够应对包括台风天气在内的各种强度的气流，然后才开始正式施工。

之所以如此谨慎，是因为在此之前，涡街现象已经造成了重大事故。美国有一座塔科马峡谷大桥，1940年建成通车，总投资400万美元，但仅使用4个月就坍塌了。

经调查发现，桥梁垮塌的力度只有19m/s(相当于8级风速)，却引起了桥梁强烈的扭转振动，振幅最接近9m，使桥面倾斜到45度左右，吊杆一根一根折断，导致桥面钢梁断裂垮塌，坠入大峡谷。

有了这样惨痛的教训，以后造桥的时候，非常注重风洞试验。设计的桥只有通过风洞试验，才能真正投入建设。

虎门大桥建于1992年，1997年投入使用。当然也是在风洞中测试过的，投入使用已经20多年了。这种现象以前从未发生过，说明该桥的设计和施工系数在反涡街中是达标的。

所以，问题发生后，专家们想到的第一件事就是搞清楚桥上是否有什么设施改变了桥的水动力形态，最后把目光定格在桥面两侧的那排排水马身上。

事实上，水马被放倒后，桥确实停止了剧烈的震动，这说明专家的判断是合理的。只能说物理真的是一门很奇妙的科学。一匹小小的引流马，再加上一个合适的风向，就能产生这么大的影响。

但据后续报道，这些水马被放倒后，虎门大桥分别在下午和凌晨再次震动。据相关专业人士介绍，改变桥梁本身的重量也会改变涡街效应的频率，这需要我们的专家进行全面的检查后才能做出判断。

虎门大桥作为连接东莞、广州、中山的大动脉之一，交通管制必然会导致备选路线大量拥堵。至于大桥交通管制何时解除，相关部门尚未有准确说法。希望专家能用科学的手段，尽快找出深层次的原因，给我国人民一个可信的、可以理解的解释，打消大家上桥的疑虑。