虎门大桥涡振进展情况（专家说是限幅涡振）

虎门大桥涡振进展情况（专家说是限幅涡振）多发生在小于25m/s的较低风速，与本桥的情况吻合。涡激共振（Voxtex-excited Resonance）：风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱落，出现两侧交替变化的涡激力，当旋涡脱落频率接近结构的自振频率时，所激发出的结构共振现象。（2）低风速均匀风场下的涡振；悬索桥颤振（Flutter）：振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量，当达到临界风速时使振幅逐步增大直至最后使结构破坏的发散性振动。该振动多发生在风速较大的情况，根据节段模型风动试验，虎门大桥的颤振临界风速大于79m/s，远大于现在发生振动的约9m/s，因此可以排除这种情况。

5月5日下午14时许，虎门大桥悬索桥桥面出现可感知的波浪般晃动，虎门大桥自1997年通车23年以来从未发生如此振动。

虎门大桥现场图片

根据大桥风致理论，悬索桥主梁的风致振动主要包括：

（1）高风速颤振发散；

（2）低风速均匀风场下的涡振；

悬索桥颤振（Flutter）：振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量，当达到临界风速时使振幅逐步增大直至最后使结构破坏的发散性振动。

该振动多发生在风速较大的情况，根据节段模型风动试验，虎门大桥的颤振临界风速大于79m/s，远大于现在发生振动的约9m/s，因此可以排除这种情况。

涡激共振（Voxtex-excited Resonance）：风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱落，出现两侧交替变化的涡激力，当旋涡脱落频率接近结构的自振频率时，所激发出的结构共振现象。

多发生在小于25m/s的较低风速，与本桥的情况吻合。

近日风振现象主要表现为：

（1）主梁发生周期性规律竖向振动；

（2）风振风速大概在4级~5级（风速9m/s左右）风速期间。

根据大桥的振动情况，初步判断，本次发生的风振属于主梁竖弯涡振。

涡振属于有限幅值的振动，由于主梁的气流旋涡脱落频率与主梁自振频率接近引起的，不会引起大桥的安全问题。

同时，本次涡振主要是由于大桥在检修期间，在桥面堆放了施工附属物体（水马等），改变了主梁的气动外形造成的。

据人民日报客户端消息，截至发稿时，事发桥面已经停止抖动。而据专家初步分析，该现象属于限幅涡振，在大跨桥梁上比较常见；桥梁主体结构未受损。

具体原因还有待专家进一步检测确证。大桥业主方请广大公众不必过于恐慌，后续会根据检测结果发布相关信息。

记者从广东省交通集团获悉，目前，已组织养护技术人员对桥体进行检查并组织专家研判，相关领域专家已赶赴现场，对桥面抖动情况进行实地分析，虎门大桥桥梁专业人员介绍，桥梁遇到特殊风况会晃动是正常的，一般遇到旋涡风桥面晃动比较大。不久前长江鹦鹉洲大桥也出现类似现象。

在综合了哈尔滨工业大学深圳校区柳成荫、肖仪清和顾磊等老师意见后，专家分析认为，现场风速达到8m/s左右，引发桥梁限幅涡振。

据悉，目前，虎门大桥正在维修施工中，桥面加了1.2米高的挡墙（水马），从而破坏了断面流线型引发涡振。目前，挡墙正在拆除。

虎门大桥的颤动，不禁让我们想起了1940年塔科马大桥的坍塌事故，两者究竟有什么共通点呢？又有什么不同呢？

1940年塔科马大桥坍塌

塔科马大桥数据

1933年，莫伊塞夫被授予本杰明·富兰克林奖，莫伊塞夫是全钢制桥的早期推行者，而他的“变形理论”广负盛名！

塔科马海峡大桥施工图纸

根据这个理论，桥梁长度越大，允许的变形也越大，有了自己的理论体系做支撑，莫伊塞夫相信自己可以把悬索桥建得比以往更轻、更细、更长，这个想法在他对塔科马海峡大桥的设计方案中得到了充分体现。

莫伊塞夫打算采用2.4米的普通钢梁代替原计划中7.6米的桁架梁，这不仅将建造成本大幅降低至640万美元，还使得大桥更加的纤细优雅。

钢箱梁（左）与桁架（右）对比

可是莫伊塞夫没有想到，大桥吊装合拢完成后，只要有4英里/小时的相对温和的小风吹来，大桥主跨就会有轻微的上下起伏。

1940年11月7日上午，风儿似乎比以往更要喧嚣一些。技术人员在7：30测得风速38英里/小时，两小时后达到42英里/小时，大桥出现的波浪形起伏竟达1米多。

疯狂的扭动使得路面一侧翘起达8.5米，倾斜达到45度。

最终！承受着大桥重量的吊索接连断裂，失去了拉力的桥面就像一条发怒的蟒蛇在空中奋力挣扎。

建成通车仅四个月后，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。

经过初步的研究，调查小组发现大桥在设计上存在不可忽视缺陷。首先塔科马大桥主跨长853.4米

桥宽却只有可怜的11.9米，这在同时期的悬索桥上是十分罕见的，不仅桥面过于狭窄，只有2.4米高的钢梁也无法使桥身产生足够的刚度。

刚度——物体抵抗变形的能力

其次在原计划中，风可以从桁架梁之间自由穿过，但换成普通的钢梁后，风则只能从桥上下两面通过

再加上大桥两边的墙裙采用了实心钢板，横截面构成H形结构。对风的阻挡效果将更加明显，经过风洞内的模型测试后，卡门断定这场灾难源于一种现象——卡门涡街。

力学工程师们借助有限元分析软件ANSYS，建立了大桥的有限元模型，生动形象地演示了大桥在卡门涡街条件下的状态。为了避免卡门涡街的危害，新桥已经将原来采用的箱型梁改回了桁架梁结构。

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