虎门大桥异常抖动的原因竟然和汽车空气动力学有关系
文/张一
五一假期的最后一天，新闻头条给了广东的虎门大桥。从多家媒体报道及现场视频得知，5.5下午虎门大桥发生了异常抖动，整段桥面像波浪一样起起伏伏的在摇晃，现场一度看起来有些惊悚。
而很快，关于大桥异常抖动的原因也出来了。根据今日凌晨广东省交通集团通报，专家组初步判断大桥抖动是因为桥梁在特定风环境条件下，产生了桥梁涡振现象，并不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性。
至于发生桥梁涡振的主要原因则是：沿桥跨边护栏连续设置的水马，改变了钢箱梁的气动外形。
“水马”，其实就是我们日常在道路经常见到东西，如下图，塑料空心结构，中间注水用来当作临时路障。而“气动外形”这个词听起来也很像汽车上术语。
不过一排小小的水马竟然能让一座跨海大桥发生异常抖动，这还是有点厉害了。而这背后的原理其实和汽车的空气动力学也是有些相似的。大家都知道，汽车开发是应用到空气动力学的，风阻系数这个词就是这一体现。
通过汽车的形面设计，使汽车的迎风面积尽量缩小，同时还要注意导流，让空气尽量贴着物体表面走，因为当较快的风速遇到凹凸不平的面，很容易产生混乱的涡流，不仅消耗汽车动能，对车身稳定性也有影响。
涡流这一点很好理解，如果你有过驾驶经验，当速度高于50km/h，你打开部分车窗，如果能感受到风伴随着你的头发在脸上胡乱的吹过，那就近似是产生涡流了。当然了，在汽车上，真正通常乱流产生较大的区域是三厢车的后车窗处。
所以汽车上通常的做法是，尽量减少凹凸面，或者进行导流设计，比如一些前包围、翼子板、前后扩散器以及加装底盘护板的做法，在加快空誉灶气流速提高下压力的同时也是起到防止空气流动混乱。
不过和汽车不同的是，在大型桥梁或者建庆拿扮筑上，应用空气动力学主要目的并不是利用风来做什么事情。而是尽量降低风对于建筑的风压以及空气动力干扰，也就是尽量让风“无视”或不影响到自己，这一点对于一些高层建筑及跨海大桥尤为重要。
▲日本Tozaki Bridge桥梁上的双层翼板设计
比如，现如今大型建筑物在建设前都会和汽车或飞机一样做风洞实验，而很多桥梁在建设时也会通过设计防撞护栏形式或者设计一个类似汽车上的翼子板一样的护栏进行导流，从而减低空气动力干扰。
而此次虎门大桥产生的“桥梁涡振”全称应该是“桥梁涡激共振”，其意思就是指在平均风作用下，有绕流通过实腹梁桥断面后交替脱落的涡旋引起的振动。
而网上流传的另一种说法“卡门涡街效应”，其实也是流体力学的一个分支，其提出者则是大名鼎鼎的冯·卡门先生。不过“桥梁涡振”现敏首象和“卡门涡街效应”是类似的，都能解释这次虎门大桥为什么会发生异常抖动。
就是当一定的风速吹过虎门大桥时，刚好一排不大不小1.2M高的水马对气流产生了影响，使穿过大桥的气流周期性地产生两串平行的反向旋涡，继而连续性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性作用力，这个力刚好与桥梁的自振接近从而产生共振，继而又使得桥梁自身的振幅得到放大最终导致了视频中桥面接近扭曲的效应。
只不过是一阵“微风”配合1.2m高的水马却足以撼动15km长的跨海大桥，这也是算是空气动力学的一次典型应用了。
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虎门大桥抖动是怎么了
虎门大桥抖动主要原因是由于沿桥跨边护栏连续设置水马，改变了钢箱梁的气动外形，在特定风环境条件厅茄下，产生的桥梁行困涡振现象。另外，也有专家猜测也可能与大桥“阻尼比”有关。
对于虎门大桥振动事件，广东省交通运输厅、广东省交通集团连夜组织了国内12位知名桥梁专家召开专题视频会议进行了研判。专家组初步判断，虎门大桥悬索桥本次振动的主要原因是：沿桥跨边护栏连续设置水马档伏念，改变了钢箱梁的气动外形，在特定风环境条件下，产生了桥梁涡振现象。
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，一般遇到漩涡风桥面晃动比较大，桥梁涡振现象是当大气边界层中近地风绕过桥梁时，可能会产生流动分离和周期性的漩涡脱落，使结构上下或左右两侧表面出现交替变化的正负压力和力矩，称为涡激力。涡激力可能会引起结构横风向或扭转方向有限振幅的振动。
虎门大桥建有多久 是什么原因令虎门大桥异常抖动？
1、虎门大桥建有23年，1997年7月1日，在那浪涌潮飞、曾记搏巧旦载民族耻辱的江西上建成了桥长 15.6 公里象征国家开放、民族强盛的“中国第一大桥”——虎门大桥，连接珠江口东西两岸基扰。泛舟珠江，只见大桥飞架，横空出世， 如长虹卧波；信步大桥，则气象万千，波澜不惊，云樯帆影，尽收眼底。
2、是什么原因令虎门大桥异常抖动：经专宽旦家组初步判断，虎门大桥悬索桥本次振动主要原因是，由于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。
3、专家还有种猜测，与大桥“阻尼比”有关。通俗说，“阻尼比”类似病毒抗体，代表其抵抗大桥振动的能力。阻尼比越小，大桥抗震能力就越低。虎门大桥存在25年之久，有可能阻尼比变小，影响到抗涡振能力。
虎门大桥为什么会晃动？
据专家分析，水马是涡振诱因，连续设置水马，改变了钢箱梁的气动外形，虎门大桥才会晃动。
2020年5月5日下午袜数，虎门大桥发生异常抖动，全桥路段已实施双向全封闭，禁止通行截至2020年5月7日，虎门大桥仍有轻微振动，暂未确定恢复通行的时间，管养单位已准备对桥梁组织大修。5月7日16时30分开始，虎门大桥通航水域恢复通航。2020年5月15日9时，虎门大桥恢复通车 。
建设历程
1981年6月帆差，广东省公路建设公司与香港合和中国发展有限公司共同签署合建虎门大桥高速公路意向书。
1991年5月，虎门汽车渡口竣工运营，很快就出现因运力不足问题，广东省政府随即推进虎门大桥项目。
1992年春季，广东省委、省政府决定把虎门大桥工程项目从广深珠高速公路的项目合作合同中分离出来，由省交通厅组织实施，采用中外合作集资修建，以独立核算、自负态好皮盈亏的方式，筹建一个新的项目公司进行建设和管理； 同年5月27日，虎门大桥举行开工奠基仪式；同年10月28日，虎门大桥动工建设。
以上内容参考：百度百科-虎门大桥
广东虎门大桥为什么会异常抖动
1、经专家组初步判断，虎门大桥悬索桥本次振动主要原因是，由侍雹于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。
2、专家还有种猜测，与大桥“阻尼比”有关。通俗说，“阻尼比”类似病毒抗体，代表其抵抗大桥振动的能力。阻尼比越小，大桥抗震能力就越低。虎门大桥存在25年之久，有可能阻尼比变小，影响到嫌慧抗涡振能力。
3、虎门大桥结构安全：近期，我国大桥似乎有点“飘”。4月26日，武汉鹦鹉洲长江大桥桥体发生波浪形晃动。9天后，广东虎门大桥悬索桥也来了一波类似的“神晃动”，让大桥“飘”上了热搜。
4、抖音视频里虎门大桥的波动“大片”，着实让人瘆得慌。不过，专家均表示，尽管大桥“飘”得明显，但仍安全。
5、对于大桥的“飘动”，中国工程院院士陈政清认为可分“动静”两种角度。大桥在设计时，均会考虑结构承载能力，即大桥满载时最大下沉幅度。据估算，虎门大桥最大下沉幅度为2米，此次芹谈答大桥“飘”幅0.5米左右。从这一静力概念看，大桥很安全。
