就是因為它：虎門大橋波浪式振動的權威解釋來了

2020-05-07 15:27

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

一夜之間，大家都知道了一個詞——渦振

來源：南都周刊，作者：趙垠垠

5月5日下午14時許，連接珠江兩岸的廣東虎門大橋出現異常抖動，且抖動幅度較大，呈波浪式上下晃動，引得不少網友驚呼“沒想到橋梁還可以抖動得這么厲害”。下午16時34分起，虎門大橋持續實施雙向全封閉。

6日凌晨，廣東省交通集團通報稱，專家組判斷，虎門大橋5日發生振動系橋梁渦振現象，并認為懸索橋結構安全可靠，不會影響虎門大橋后續使用的結構安全和耐久性。另據新華社報道，6日凌晨，從虎門大橋管理中心實時監控畫面看到，大橋仍有肉眼可見的輕微振動。

對于很多人而言，大橋肉眼可見的晃動實屬罕見，驚心動魄之余，其背后的原因以及對大橋安全性的影響成為了大家最關注的話題。

虎門大橋為何振動？

橋梁專家、華南理工大學土木與交通學院教授顏全勝昨日在接受《南都周刊》采訪時表示，“這是一個正常的現象，一般而言，我們稱之為‘渦振’，特殊風況加上柔性橋梁，就容易產生這種晃動，振動幅度有大有小。”這一說法，與廣東省交通集團發布的專家組說法一致。

據南方都市報報道，廣東省交通運輸廳、省交通集團昨日連夜組織國內12位知名橋梁專家召開專題視頻會議，對虎門大橋橋面振動現象進行了研判。

昨晚，路橋工作人員在虎門大橋上勘察。（圖源：南方都市報）

專家組初步判斷，虎門大橋懸索橋本次振動主要原因是，由于沿橋跨邊護欄連續設置水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形，在特定風環境條件下，產生的橋梁渦振現象。大跨徑懸索橋在較低風速下存在渦振現象，振動幅度較小不易察覺，僅在特殊條件下會產生較大振幅，不影響橋梁結構安全，會影響行車體驗感、舒適性，易誘發交通安全事故。

專家初步判斷虎門大橋振動原因：水馬改變氣動外形產生渦振。

橋梁風工程研究專家葛耀君解釋道：當前虎門大橋正在修吊桿和主纜，橋梁兩邊為防止車撞放置了臨時擋墻，也就是俗話說的水馬，水馬改變了橋梁外形，原來橋梁結構是非常流線型的，加了（水馬）就變得非常鈍體了，所以容易引起渦振。他估計這次振動幅度為幾公分或者十幾公分，雖然看上去振動很大，但橋梁強度安全性沒有問題。葛耀君表示，橋梁振動會讓人覺得不舒服，車開上去也會有危險，所以要暫停車輛通行。解決辦法就是，加了什么拿掉什么，短時間內或還會有振動，因為能量還沒耗散掉。

那么，什么是渦振呢？

渦振，又稱渦激振動，是橋梁結構的一種風致振動形式。當近地風繞過橋梁時，可能會讓橋梁上下或左右出現壓力變化，這一股力量可能會引起結構有限振幅的振動，這就是渦振。

什么叫渦振？

虎門大橋大修辦公室相關負責人回應

至于顏教授提到的天氣因素，根據廣州市氣象局官方微博@廣州天氣于5日晚發布的微博，“虎門大橋因受主橋風速大影響，虎門大橋站15-17時基本都有6-7級大風維持。一般瞬時風6-7級比較常見，持續兩個小時，還是比較少見的。”

一般而言，6-7級大風的強度大概能使陸地大樹搖動，迎風步行明顯感覺不便，舉傘困難。

管青海等學者在論文《欄桿對典型橋梁斷面渦激振動的影響研究》中，通過風洞試驗分別研究了有無欄桿橋梁斷面的渦激振動，經對比研究發現，裸梁斷面沒有發生渦激振動；而有欄桿斷面則發生了明顯的豎向渦激振動現象。

公開資料顯示，虎門大橋于1999年竣工正式投入使用，至今已經運營20余年。這一大橋是廣深珠高速公路上的特大橋梁，主航道橋是我國第一座現代化公路懸索橋。作為珠江三角洲高速公路網的重要組成部分，虎門大橋對珠三角的經濟發展、人口流動有著重要的溝通作用。

虎門大橋全長4588米，日均飽和標準車流量為8萬輛，而2016年其交通量換算成標準小客車為每日14.19萬輛，飽和度達到1.77倍。車流量的激增不僅說明了珠江口經濟高速成長，也同樣表明，虎門大橋長期處于高負荷運轉狀態。

因此，為緩解交通高負荷壓力，其姊妹橋南沙大橋于2003年投入建設，并已于2019年4月2日通車。

最近半月內，大橋晃動并不是第一次進入人們的視野。與虎門大橋同為懸索橋的武漢鸚鵡洲大橋，也曾于上月26日下午5時許出現橋體明顯上下起伏，橋面呈波浪形晃動的現象。

據武漢橋梁處在微博發布的聲明稱，“（武漢鸚鵡洲大橋）此次橋梁異常振動系特定風況引起，振幅在設計允許范圍內。” 從這一解釋看來，兩橋晃動原因相似，都是懸索橋遇特殊風況。

其實中外歷史上，大橋晃動的事件并不少見。丹麥大帶橋（Great Belt）橋東引橋、英國的塞文二橋（Second Severn Crossing）和日本東京灣橋等都曾出現過大幅渦振。

重慶千廝門大橋

日本東京灣橋

不過，并不是所有的強風帶來的振動都以“平安無事”作為結局。

1940年，美國中跨為 853米的塔科馬海峽吊橋（Tacoma Narrows Bridge）由于風的動力作用而不幸垮橋。悲劇發生后，美國空氣動力學家西奧多·馮·卡門（Theodore von Karman）在加州理工學院風洞進行模型測試，發現該吊橋倒塌的原因是因為其橋面厚度不足，在受到強風的吹襲下引起“卡門渦街”，使橋身擺動；當卡門渦街的振動頻率和吊橋自身的固有頻率相同時，引起吊橋劇烈共振而崩塌，后來這一事件也成為研究空氣動力學卡門渦街引起建筑物共振破壞力的活教材。