虎門大橋為什麼會「發抖」？專家組給出原因了
2023-04-01 06:44:07 1
最近，虎門大橋和武漢英武洲長江大橋都經歷了地震事件。如下圖所示，虎門大橋劇烈搖晃，有點像船在波浪中的感覺。
根據交通部的初步判斷，虎門大橋發生晃動的主要原因是在特定的風環境條件下，沿橋跨邊緣護欄連續安裝水車造成的橋梁渦振現象。
目前，水車已被緊急移走，虎門大橋的搖晃在昨天下午12: 30後基本恢復正常。
一陣微風吹倒了橋。
雖然虎門大橋搖晃的原因已經找到，但現在已經恢復正常。然而，人們的疑慮並沒有得到緩解，因為事故當天虎門大橋的風力不是很強，只有6級，6級的風速為每秒10.13.8米。然而，據公開資料顯示，虎門大橋的抗風等級為每秒61米。
也就是說，那天的風速遠遠達不到虎門大橋所能承受的標準，但即使如此，虎門大橋仍然經歷了可見的搖晃。所以有人擔心虎門大橋會在下一次強風中被吹倒。
事實上，人們的擔憂是有一定原因的，因為歷史上曾發生過小風吹倒橋梁的事件。在美國華盛頓州的塔科馬，有一座塔科馬海峽吊橋，綽號「舞動的蓋蒂」。
然而，大橋在通車四個月後被微風摧毀，導致超過120米的大橋坍塌並墜入大海。
後來馮·卡門發現了塔科馬海峽吊橋的模型。風實驗證明，當振動頻率達到模型的固有頻率時，會發生共振。
此外，塔科馬海峽懸索橋的設計中也存在許多錯誤。例如，橋面是H形的，這種形狀不能抵抗渦流振動。橋面過窄，橋梁承載力不足等。
正是由於上述錯誤，加上風的作用，卡門渦街引起的橋梁共振導致了橋梁的倒塌。
塔科馬海峽吊橋事故後，橋梁設計者意識到卡門渦街的問題，並在設計橋梁時進行了結構調整。例如，塔科馬海峽吊橋的兩側是不可穿透的擋板，但是虎門大橋採用了空氣洩漏設計，這使得風能夠平穩地通過並且不容易引起卡門渦街。
事故發生時，大橋正在建設中，橋的兩側安裝了擋板，使得原本通風的欄杆變成了堅固的「牆」，這導致流線型的部分變成了非流線型的部分，非常類似於塔科馬海峽懸索橋的H形結構。
當氣體通過這個「壁」時，就會發生分離，分離後會形成渦流。每個漩渦都有自己特定的頻率。當渦流頻率接近橋梁本身的頻率時，就會發生共振，導致橋梁振動。換句話說，虎門大橋的振動與風速無關，而是與放置的水馬和風渦的頻率有關。
水車移走後仍然會發生搖晃的原因是，橋梁在搖晃過程中會產生能量和慣性，在能量完全消耗掉之前不會恢復到以前的狀態。
虎門大橋安全嗎？
交通部專家組成員吳明遠表示，懸索橋通常有兩種振動，一種是影響舒適度的渦流振動，另一種是影響橋梁安全的顫振。
本次振動主要是渦流振動，影響舒適度，對橋梁結構影響不大。當然，如果長時間發生旋渦振動，也會對橋梁結構造成破壞，但振動持續時間不到20小時，產生的振動在橋梁的設計範圍內，對虎門大橋的安全影響不大。
專家組還表示，從設計角度來看，虎門大橋的最大下沉量為2米，但這一次橋梁下沉量約為0.5米，遠非理論最大值。然而，由於橋的不舒服的感覺和難以控制汽車在顛簸的橋上行走，採取了局部道路封閉措施。
然而，道路封閉並不意味著在路上開車必然會導致事故。事實上，在目前的情況下，也有可能允許汽車在不關閉道路的情況下限速通過。
摘要
大型項目的每一項改進都是從以往事故的經驗中分析出來的。通過對塔科馬海峽懸索橋的事故分析，工程師們在設計當代大型橋梁時，充分考慮了該橋能承受的最大風力、地震水平和衝擊力。
然而，在極其偶然的情況下，例如，風力引起的渦流振動也會發生在放置在這種結構中的水車中。然而，只要及時清除障礙物，它不會對橋梁造成很大的損害。
