虎门大桥为什么会“发抖”？

最近，虎门大桥和武汉鹦鹉洲长江大桥桥体都发生了晃动事件，从下图中看， 虎门大桥摇晃程度很剧烈，有些类似于船在海浪中的感觉。

根据交通运输部的初步判断，导致虎门大桥摇晃的主要原因，是沿桥跨边护栏连续设置水马，在特定风环境条件下产生的桥梁涡振现象。

目前，水马已经被紧急拆除，虎门大桥的晃动情况也在昨天下午12点30分之后，基本就恢复了正常。

小风吹倒大桥

尽管虎门大桥发生抖动的原因已经找到，目前也已经恢复了正常。但人们的疑虑仍然没有解除，因为事发当天虎门大桥的风力并不是很大，只有5-6级，6级风速为10.8-13.8米每秒。然而根据公开资料显示，虎门大桥的防风等级为61米每秒。

也就是说当天的风速，远远没有达到虎门大桥能承受的标准，但就是这样，虎门大桥仍然发生了肉眼可见的抖动。于是有些人担心，虎门大桥会不会在下一次大风时被吹倒？

事实上，民众的担心是有一定的道理，因为在历史上曾经发生过小风吹倒大桥的事件。在美国华盛顿州塔科马有一座塔科马海峡吊桥，绰号叫做：舞动的格蒂。

然而这座大桥却在通车之后4个月被微风摧毁，导致120多米的大桥轰然倒塌，坠入海中。

后来冯卡门寻找到一个塔科马海峡吊桥模型，通过风力实验证明了当振动频率达到模型的固有频率时，就会发生共振。

再加上塔科马海峡吊桥设计上存在众多失误，比如：桥面呈H型，是最不能抵抗涡振的形状。桥面过窄，桥梁承受力的能力不足等等。

正是因为以上种种失误，再加上风力的作用，使卡门涡街引起的桥梁共振导致桥梁坍塌。

塔科马海峡吊桥事故之后，桥梁设计师们就意识到了卡门涡街的问题，在设计桥梁时，从结构上进行了调整。比如：塔科马海峡吊桥的两侧是密不透风的挡板，但虎门大桥采用了漏风设计，可以使风顺利通过，不容易引起卡门涡街。

而此次发生事故时，大桥正在施工，并在桥两侧加装了挡板，使原本透风的栏杆变成了实体的“墙”，这就导致流线型的断面就变成了不流线型的断面，非常类似于塔科马海峡吊桥的H型结构。

当气体经过这堵“墙”时，就会产生分离，而分离之后就会形成漩涡，一个一个的漩涡有着自己特定的频率，当漩涡频率和桥梁自身的频率比较接近时，就会发生共振，引发桥梁晃动。也就是说，虎门大桥震动和风速无关，和放置的水马以及风漩涡频率有关。

之所以拆除水马之后仍然在发生晃动，是因为大桥在晃动过程中产生了能量以及惯性，需要等能量完全消耗之后才会恢复到之前的状态。

虎门大桥安全吗？

根据交通部专家组成员吴明远介绍说，悬索桥一般有两种震动，一种是影响舒适性的叫做涡振，另一种是会影响桥梁安全的叫做颤振。

此次发生的抖动主要是影响舒适性的涡振，对桥梁结构影响不大。当然，如果长时间的发生涡振也会损害桥梁结构，但此次抖动只持续了不到20个小时，产生的抖动在桥梁的设计范围之内，所以对虎门大桥的安全性影响不大。

专家组还表示，从设计上看，虎门大桥最大下沉幅度为2米，但此次大桥下沉在0.5米左右，远远没有达到理论最大值。但由于大桥会让人感觉不舒服，再加上车子行走在颠簸的桥上不易控制，所以当地采取了封路的措施。

但是，采取封路并不代表着驾驶车子走在路上一定会出事故，事实上，在当前情况下也可以不封路，允许车子限速通行。

总结

大型工程的每一次进步，都是从曾经事故中的经验中分析而来的。有了塔科马海峡吊桥的事故分析，工程师们在设计当代大型桥梁时，就已经充分考虑了大桥能承受的最大风力、地震等级、撞击力等。

但在极为偶然的情况下，比如：此次施工放置的水马，由风力导致的涡振现象也会发生，但只要及时清除障碍，就不会对桥梁产生较大的危害性。

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发布媒体：好百科 作者：钟铭聊科学