虎门大桥晃动终于找到成因（虎门大桥发抖20小时）

作者：大脸菌

现代桥梁技术的发展，让人类跨山越海，生活更加便利。在造桥方面，我国的技术一直都处于世界先进水平。从世界最长跨海大桥港珠澳大桥到世界第一高桥中国北盘江大桥，无一不显示着大国工程。

在这些桥梁当中，很多都属于悬索桥。悬索桥是以主缆为主承力结构、加劲梁通过吊索“吊挂”在主缆上的一种桥型，造型美观、跨越度大。然而正是因为这种大跨度，让悬索桥面临许多空气动力学与空气弹力学上的问题。

近日，虎门大桥的异常抖动让桥梁的这一问题，在网友之间又火了一把。作为我国第一座真正意义上的大型悬索桥，虎门大桥拥有多项国内创新奖，在技术的含金量上绝对毋庸置疑。

那么，虎门大桥为何发生抖动？这几乎成了每个人关注的问题。官方在通告中指出，本次的抖动很有可能是虎门大桥在检修时，放置的1.2m高挡墙（水马）产生了涡振现象，从而导致了大桥抖动。

什么是涡振现象，这种现象又是如何让桥梁发生抖动的呢？物理学中认为，每个物体都有一个固有的振动频率，当外在振动频率与这个固有频率接近时，就会产生共振。这种共振很有可能摧毁建筑。

而流体力学中存在一种叫做卡门涡街的现象。流体通过非流线型物体时，会在物体两侧产生旋转方向相反的螺旋。这些螺旋排列规则，会周期性的不断出现，形成卡门涡街。由于卡门涡街效应会产生强烈的共振现象，因此我们将其称为涡激振动（涡振）。

1940年，美国的塔科马海峡大桥就曾发生过坍塌，而造成这一悲剧的原因就是涡激振动。设计之初，塔科马大桥能够抵御60米/秒的风速，然而由于卡门涡街效应的存在，在当时19米/秒的低速风中就开始剧烈扭曲振动，并诱发桥面钢梁折断，坠落于普吉特海湾之中。

其实，桥梁的桥梁涡振在理论上是不能被消除的，只能通过技术手段减少这种振动的发生。既然改变不了风的频率，因此科学家在建造桥梁时，都会进行严格的风洞实验，并且选择合适的截面设计孔洞以破坏漩涡，减少涡旋带来的威胁。

虎门大桥也不是国内第一例发生抖动的案例了。就在这次事件发生前不久，同为悬索桥的武汉鹦鹉洲长江大桥刚刚发生类似的抖动。但是这也不是这座桥第一次抖动了，早在2017年就有市民反应过大桥的晃动。比这些案例事件更早的2012年，有记者也称看到过杭州湾跨海大桥的晃动。

有人曾担心，大桥如此小的风速都经受不了，那遇到台风等暴风天气时，如何能抗得住？这就要说到悬索桥主梁风致振动的另一个原因了，它就是颤动。

不同于涡振的是，颤振一般是由高风速引起的，而涡振是低风速均匀风场下产生的。振动的桥梁会从气流中不断地借助能量，增大振动幅度，当达到临界状态时，就会使结构发生发散性振动，导致建筑被破坏，这就是颤振。

简单来说，涡振和气流之间是相互制衡的，它的振动幅度不会持续增大；而颤振和气流确实互相成全，气流的能量会源源不断地供给到振动幅度上去，直到破坏建筑物。

不过，在桥梁设计时，各国都对此有周密考量，我国的抗风规范更是要求大跨度桥梁在任何情况下都不能出现颤振。但是，由于涡振并不能被消除，因此各国都要求将涡振控制好振动幅度即可。

尽管相对于斜拉桥、梁桥等桥梁，悬索桥确实看起来弱不禁风，但是它却是一种高超静定结构。只要风力不超过设计允许范围，它的结构安全性完全不用担心。

关于虎门大桥抖动的相关细节原因还在调查当中，包括后来出现的二次抖动原因，我们还是静待官方的回复吧。