近日，我國大橋似乎有點(diǎn)“飄”。4月26日，武漢鸚鵡洲長江大橋橋體發(fā)生波浪形晃動(dòng)。9天后，廣東虎門大橋懸索橋產(chǎn)生了一場抖動(dòng)。兩座大橋相繼出現(xiàn)“抖動(dòng)”，幾乎嚇壞了全國人民。
武漢鸚鵡洲大橋是湖北省武漢市連接漢陽區(qū)與武昌區(qū)的過江通道，為武漢二環(huán)線組成部分之一。
虎門大橋是一座連接廣州市南沙區(qū)與東莞市虎門鎮(zhèn)的跨海大橋，位于珠江獅子洋之上，為珠江三角洲地區(qū)環(huán)線高速公路南部聯(lián)絡(luò)線的組成部分。 0１
兩座懸索橋先后發(fā)生振動(dòng)，是否有關(guān)聯(lián)呢？
9天內(nèi)，一連兩座懸索橋發(fā)生抖動(dòng)，是巧合嗎？ 虎門大橋鋼梁設(shè)計(jì)者之一鄭凱鋒表示，兩次振動(dòng)純屬偶然，沒有任何關(guān)聯(lián)。他稱，鸚鵡洲長江大橋振動(dòng)較輕，兩者的區(qū)別在于，虎門大橋梁體是豎向彎曲振動(dòng)，而鸚鵡洲長江大橋梁體是輕微扭轉(zhuǎn)�；㈤T大橋的異常振動(dòng)，在于近期橋梁維修施工，橋面兩側(cè)靠近護(hù)欄處擺放了隔離帶（俗稱”水馬”），“這相當(dāng)于在橋面增設(shè)兩排矮墻，雖然不重，卻影響了護(hù)欄的通透性，容易使特定風(fēng)場作用在梁體產(chǎn)生渦振。2014年10月，韓國李舜臣懸索橋也發(fā)生過因擺放隔離帶誘發(fā)的渦振。”
究竟什么是渦振呢？鄭凱鋒解釋，通俗地說，風(fēng)經(jīng)過一個(gè)斷面受阻后，會(huì)產(chǎn)生風(fēng)的漩渦，在梁體局部形成風(fēng)的漩渦后，由漩渦力的積累導(dǎo)致的梁體振動(dòng)，即為渦振。
0２虎門大橋再次發(fā)生明顯渦振可能性多大？
交通運(yùn)輸部專家工作組成員、同濟(jì)大學(xué)教授陳艾榮表示，虎門大橋再次發(fā)生明顯渦振的概率很低，(橋梁的)斷面選擇比較好，也許以后還會(huì)發(fā)生類似情況，但是它并不會(huì)引起安全問題。
0３虎門大橋發(fā)生渦振以后，一直處于交通管制狀態(tài)。現(xiàn)在是否具備通車條件呢?交通運(yùn)輸部專家工作組專家表示，大橋最終的開放還需要綜合考慮各種因素，需要保持穩(wěn)慎的態(tài)度，在全面完成橋梁檢測之后，才能夠確定具體恢復(fù)通行的時(shí)間。
0４如何讓有點(diǎn)“飄”的虎門大橋“定”下來？
“渦振受風(fēng)和橋梁自身結(jié)構(gòu)影響。風(fēng)不能人為控制，但我們能從橋梁上想辦法。”中國工程院院士陳政清說。 他提出的辦法主要有兩種：加大阻尼比，或改變橋梁氣動(dòng)形狀。 國外內(nèi)大量調(diào)查研究表明，多數(shù)橋梁實(shí)際阻尼比，低于規(guī)范阻尼比。因此可借助增加阻尼器，來增大橋梁阻尼比。如湖南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)考量橋梁阻尼器“長壽”因素，發(fā)明的電渦流阻尼器，能將震動(dòng)轉(zhuǎn)為電力消耗掉，變相增大阻尼比。同時(shí)，在對大跨度橋梁進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，適度調(diào)低測試阻尼比。 橋梁結(jié)構(gòu)也很重要。湖南杭瑞高速動(dòng)力谷大橋、矮寨橋等大跨度橋梁，均采用桁架橋結(jié)構(gòu)，抗渦振能力更強(qiáng)。不過，對已成型的橋梁，進(jìn)行氣動(dòng)外形改良也是研究熱點(diǎn)。這些研究包括橋位風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬、大橋動(dòng)力特性識(shí)別、健康監(jiān)測系統(tǒng)升級及渦振大數(shù)據(jù)分析、大比例節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)及減振措施、風(fēng)-車-橋耦合振動(dòng)分析等。
0５同是橋梁渦振，為啥塔科馬海峽吊橋毀了？
橋梁渦振的討論，讓“塔科馬海峽吊橋坍塌事故”再次進(jìn)入大眾視野。
塔科馬海峽吊橋（英語：Tacoma Narrows Bridge）是位于美國華盛頓州塔科馬的兩條懸索橋。第一座塔科馬海峽大橋，綽號舞動(dòng)的格蒂，于1940年7月1日通車，四個(gè)月后戲劇性地被微風(fēng)摧毀。
那么，虎門大橋會(huì)不會(huì)重蹈它的覆轍？
對此，鄭凱鋒稱，虎門大橋橋體扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于塔科馬橋，極大概率不可能發(fā)生風(fēng)致橋毀事件，公眾無需緊張和恐慌，更不必引發(fā)極端聯(lián)想。
▲一個(gè)攝制組正好拍下塔科馬海峽吊橋波浪起伏的畫面。圖據(jù)VICE 鄭凱鋒表示，特定風(fēng)場導(dǎo)致梁體振動(dòng)有三種可能：第一，如果梁體抗扭剛度大，就不會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，但可能出現(xiàn)豎向彎曲或橫向彎曲振動(dòng)；第二，如果梁體抗扭剛度較弱，則可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；第三，個(gè)別梁體抗扭剛度更弱，則可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)散，導(dǎo)致梁體由局部斷裂發(fā)展為整體垮塌。第三種就是塔科馬海峽吊橋出現(xiàn)的情況。
▲ 塔科馬海峽吊橋垮塌 “渦振是一種偶然現(xiàn)象，只要振幅在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)行便正常。”鄭凱鋒稱，而風(fēng)致橋梁振動(dòng)是相對復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)問題，世界多座橋梁都出現(xiàn)過，為此，在1993年橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)部門公規(guī)院委托北京大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等進(jìn)行鋼箱梁截面風(fēng)洞試驗(yàn)研究，結(jié)果均表明其空氣動(dòng)力性能良好。 但是鄭凱鋒認(rèn)為，此次梁體異常振動(dòng)也提醒其它橋梁的管理部門，類似于擺放施工隔離帶、改變梁體斷面特性的臨時(shí)措施需要慎重。
