5月5日下午，廣東虎門(mén)大橋發(fā)生異常抖動(dòng)。不少過(guò)往群眾表示，整個(gè)大橋像波浪一樣起起伏伏的搖晃引發(fā)熱議。隨后，大橋管理部門(mén)封閉了大橋。橋梁專(zhuān)家稱(chēng)：本次橋梁振動(dòng)屬于“渦振”現(xiàn)象，渦振是渦激振動(dòng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。是由于流體經(jīng)過(guò)障礙物后的渦流周期性脫落而引發(fā)的橋梁共振現(xiàn)象。
提到渦振的危害，最著名的反面教材就是美國(guó)的塔科馬海峽大橋坍塌事故。這座懸索橋于1940年7月1日通車(chē)。但在啟用后的數(shù)個(gè)星期，橋面上便不時(shí)出現(xiàn)大幅度的上下擺動(dòng)現(xiàn)象。
有鑒于此，有關(guān)人員在支柱上安裝了攝像機(jī)，以便觀察擺動(dòng)，同時(shí)也吸引了不少駕車(chē)人士慕名而來(lái)。在這里感受上下翻騰的刺激，一時(shí)間，這座大橋成為當(dāng)?shù)乩纤緳C(jī)心目當(dāng)中的勇者之橋。
此后，橋面的波動(dòng)幅度不斷增加，工程師們?cè)?jīng)嘗試，通過(guò)增加鋼纜和液壓裝置去抑制橋面振動(dòng)，但都沒(méi)有成功。在持續(xù)數(shù)月的擺動(dòng)之后，橋梁最終于同年11月7日倒塌，其過(guò)程被全程記錄下來(lái)，從而成為世界各國(guó)橋梁工程的反面教材。
這次事件并沒(méi)有造成人員傷亡，但導(dǎo)致了一只狗的死亡，美國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家“馮卡門(mén)”對(duì)大橋的模型進(jìn)行了風(fēng)動(dòng)測(cè)試，證明了塔科馬海峽大橋坍塌事故的元兇是卡門(mén)渦街引起的吊橋共振?？ㄩT(mén)渦街是流體經(jīng)過(guò)主流體時(shí)，流體從主流體的兩側(cè)玻璃，由于細(xì)微的差異，形成交替的渦流。
這種交替的渦流是主流體兩側(cè)的流體瞬間速度不同，流體的速度不同，主流體兩側(cè)所受到的瞬間的壓力也不同。因此使得主流體發(fā)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率與流體速度成正比。而當(dāng)渦激的脫落頻率等于大橋自身的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，從而使得橋面劇烈震動(dòng)，直至坍塌。
也有觀點(diǎn)認(rèn)為，最終造成塔科馬大橋坍塌的并非渦振，而是“顫振”。這種振動(dòng)在生活當(dāng)中也很常見(jiàn)，通常我們可以看見(jiàn)旗幟在強(qiáng)風(fēng)當(dāng)中劇烈的顫動(dòng)，即屬于此類(lèi)振動(dòng)。由于沒(méi)有考慮到顫振的影響，早期的許多飛機(jī)也因?yàn)轭澱穸l(fā)生墜毀事故。
塔科馬大橋坍塌事故，說(shuō)明了空氣動(dòng)力學(xué)在大型橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中是一個(gè)重要的影響因素。此后的橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中，雖然通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，力求優(yōu)化橋面的抗風(fēng)抗震動(dòng)性能，但依然無(wú)法杜絕封閉耦合的振動(dòng)現(xiàn)象。
2010年5月19日，俄羅斯伏爾加河大橋也發(fā)生了由于風(fēng)力引起的蛇形振動(dòng)。官方一度封閉大橋，當(dāng)年事故發(fā)生時(shí)，甚至有當(dāng)?shù)厝寺暦Q(chēng)在天空當(dāng)中出現(xiàn)了不明飛行物。2011年，由德國(guó)和瑞士的橋梁專(zhuān)家為該大橋加裝了調(diào)節(jié)質(zhì)量阻尼器，才解決了橋梁共振的問(wèn)題。
本次虎門(mén)大橋異常波動(dòng)，事件初步原因判斷為：因大橋維修在橋邊設(shè)置連續(xù)路障，導(dǎo)致路面氣動(dòng)外形改變，而引發(fā)的渦鎮(zhèn)現(xiàn)象。具體原因尚待進(jìn)一步確定！
感謝大家的收看。點(diǎn)關(guān)注不迷路！
