大风吹动了大桥？“摇摇晃晃”的虎门大桥发生了什么？

  5日下午，广东虎门大桥发生异常抖动，部分桥面出现上下起伏、如波浪般抖动的小视频刷屏朋友圈：

  广东省高速公路集团通报，虎门大桥受主桥风速大影响，产生涡振。基于安全考虑，大桥管理部门迅速启动应急预案，配合交警实施双向交通管制措施，广东省交通集团已组织养护技术人员对桥体进行全方位检查并组织专家研判。

  据广东海事局消息，珠江虎门大桥水域自5月5日18:15慢慢的开始实施交通管制，对附近水域暂时封航，请上下游过往船舶听从现场指挥，以策安全！

  据广东省交通集团通报称，专家组初步判断，虎门大桥悬索桥本次振动根本原因是：沿桥跨边护栏连续设置水马，改变了钢箱梁的气动外形，在特定风环境条件下，产生的桥梁涡振现象。

  虎门大桥大修办公室副总工程师张鑫敏表示：“我们现在分析的根本原因是，可能当时我们在做桥面检修的工作，沿着护栏立柱摆了一层水马，摆了水马以后，相当于把护栏立柱的透风孔给堵住了，通过专家的会议和意见，觉得是水马对桥梁的外形、抗风的外形产生了变化，所以产生了涡振。”

  著名桥梁专家、虎门大桥工程顾问、西南交通大学教授强士中解释说，桥梁的截面呈流线型，迎风面的风吹过之后，是不会产生漩涡的。但是，当这个形状改变了，风通过横截面之后，会在背侧形成漩涡，从而加大桥梁的压力。在桥梁上加一个水马等小型物件，没有特别大的影响，但连续性的物体，会使整个横截面形状被改变。

  东南大学教授王浩也指出，此次虎门大桥的异常抖动案例，需要引起足够重视。“这次虎门大桥的共振事故，给我们也是提供了这样的一个教科书式的经典案例，它说明什么呢？大跨度悬索桥采用的是扁平钢箱梁的气动外形，不能因为桥上的施工、维修、管理等，而随意变更。”

  水马，是一种用于分割路面或形成阻挡的塑制壳体障碍物。通常是上小下大的结构，上方有孔以注水增重，部分水马还有横向的通孔以便通过杆件连接以形成更长的阻挡链或阻挡墙。

  虎门大桥是连接广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥，1997年建成通车，也是中国第一座大型悬索桥，其主航道跨径888米，居中国前列，被誉为“世界第一跨”。它建设规模大，结构新颖，受外界环境影响大，无论是设计还是施工均为国内首次尝试，在我国桥梁史上有特殊的地位。

  “尽管虎门大桥地处台风多发地带，但是在设计之初已经最大限度地考虑这一因素，抗风系数肯定是很高的。”深圳移步设计企业建筑设计师贾永曾长期从事桥梁设计工作，他表示，“虎门大桥到现在不过20年的时间，我国的桥梁大部分都会按百年规划来设计。”

  虎门大桥建设期间，我国的大跨径现代悬索桥技术能说是空白阶段，没有现成的实施工程技术标准和设计规范。从后来的情况去看，中国的工程师们很好地完成了设计和建造工作。正因为如此，虎门大桥项目不仅获得詹天佑土木工程大奖，更有数项技术获广东省科学技术进步奖和国家科技进步奖。

  对于此次虎门大桥异常抖动，一开始许多人认为是当时主桥风速过大造成的。但也有当地民众表示“风并不太大”。说起来，历史上还真有风不大，但桥晃塌了的案例发生，最著名的便是美国塔科马海峡大桥在微风中塌陷。

  这座大桥于1940年7月1日通车，可建成通车仅四个月后就被“风”摧毁，120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡，激起了一大片烟尘。而桥被吹垮的原因是发生了“卡门涡街”现象。

  桥面是水平的，风也是水平吹过来的，为何会发生上述扭转的摆动，导致最后桥的坍塌呢？

  由于在风的作用下产生的“卡门涡街”，涡作用以后使得桥面周期性出现上下的作用力。

  伴随着网友对“卡门涡街”的讨论，一段东莞理工学院校长马宏伟上课的视频被挖出。视频为马宏伟校长2018年秋季学期在《工程力学》课程中为机械工程类专业二年级学生授课，向学生科普了大桥抖动这一现象专业术语“卡门涡街”。有兴趣的小伙伴，一块儿来看看吧：

  △点击观看《工程力学》-卡门涡街试验内容，一起来听马宏伟校长科普，桥是怎么被风“吹”动的吧