原標(biāo)題：有點“飄”的大橋，該如何“定”下來

“渦振是個‘怪東西’,。其實橋上有車行走,，它的渦振（渦激振動）振幅比無車情況還會小些,。換句話說，虎門大橋限速通車,，也安全,。”7日,，長沙,，中國工程院院士陳政清一開口，就讓科技日報記者愣了一下,。

近期,，我國大橋似乎有點“飄”。4月26日,，武漢鸚鵡洲長江大橋橋體發(fā)生波浪形晃動,。9天后，廣東虎門大橋懸索橋也來了一波類似“神晃動”,，讓大橋“飄”上了熱搜,。

大橋為啥如此“飄”,，怎樣才能讓橋“淡定”下來？記者就此到訪湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,、風(fēng)工程試驗研究中心,。

6日下午,，在虎門大橋底下眺望,，肉眼看不出橋體有振動。圖片來源：澎湃新聞

大橋“飄”得很安全,，為啥人們“瘆得慌”

抖音視頻里虎門大橋的波動“大片”,，著實讓人瘆得慌。不過,，專家均表示,，盡管大橋“飄”得明顯，但仍安全,。

如何看大橋的“飄動”,，陳政清認(rèn)為可分“動靜”兩種角度。大橋在設(shè)計時,，均會考慮結(jié)構(gòu)承載能力,，即大橋滿載時最大下沉幅度。據(jù)估算,，虎門大橋最大下沉幅度為2米,，此次大橋“飄”幅0.5米左右,。從這一靜力概念看，大橋很安全,。

如此安全，為啥大橋渦振要封橋,？這與“動態(tài)”指標(biāo)有關(guān),。

“目前規(guī)范規(guī)定的渦振加速度，設(shè)計容許最大值為0.1個重力加速度,，高于這個值的振動,，會讓人感到不舒服。此次振動加速度超過了這個值,，人的感受就很明顯了,。”陳政清揭秘了虎門大橋渦振給人的視覺“大片感”,。不過,，他補充，渦振振幅不大于0.35米時,，車輛也能限速通行,。

同樣是“振”，但風(fēng)速高低有別

讓大家害怕的還有風(fēng)速問題,。無論鸚鵡洲橋還是虎門大橋,，始作“風(fēng)”的風(fēng)速均不大。如此溫柔的風(fēng),，都能讓大橋“飄”起來,，遇上臺風(fēng)咋辦？

湖南大學(xué)土木研究院副院長華旭剛表示,，橋梁渦振從理論上不能消除,，只能通過技術(shù)降振。但不等于風(fēng)速低能引發(fā)渦振的大橋,，不能抵抗臺風(fēng)等暴風(fēng)侵襲,，這是兩碼事。臺風(fēng)等高風(fēng)速產(chǎn)生的為“顫振”,，橋梁設(shè)計時有對此有周密考量,。

不過，關(guān)于虎門大橋渦振,，尚有幾種猜測,。

虎門大橋是90年代中期建設(shè)的海邊大跨度懸索橋,，為箱梁結(jié)構(gòu),，橋面呈流線型,，其抗風(fēng)性能理論上良好，此前也未出現(xiàn)過明顯渦振,。此次出現(xiàn),，或因近期大橋施工，在橋兩側(cè)加裝全長段臨時擋板有關(guān),。

歷史上，有個著名的“小風(fēng)吹垮大橋”案例,，即美國塔科馬海峽大橋在微風(fēng)中塌陷,。“塔科馬海峽大橋橋面呈H型,，是最不能抵抗渦振的形狀,。虎門橋在施工中全線安裝擋板后,，也就從流線型變成了H型,，類似塔科馬海峽大橋橋面?！标愓逭f,。

專家還有種猜測，與大橋“阻尼比”有關(guān),。通俗說,，“阻尼比”類似病毒抗體，代表其抵抗大橋振動的能力,。阻尼比越小,，大橋抗震能力就越低?；㈤T大橋存在25年之久,，是否有可能阻尼比變小，影響到抗渦振能力,？

人們都在糾結(jié)溫柔的風(fēng),，吹動了堅固的橋。但其實風(fēng)溫柔與否不是重點,，吹的角度才有技術(shù)含量,。這個技術(shù)叫“攻角”?！按禾鞛樯逗梅棚L(fēng)箏,？因為氣流從下往上形成‘攻角’。通常攻角不超過3度,，所以風(fēng)洞試驗是按正負(fù)3度進行測試,。如果刮風(fēng)攻角大于3度,，就可能引起振幅高于設(shè)計振幅?！标愓逭f,。

風(fēng)還是溫柔的風(fēng)，只是今年“攻角”可能更大,。換言之,，不是刮風(fēng)就會渦振。要引起渦振的條件頗苛刻：如風(fēng)向基本和橋面正交,，形成“正攻角”,；風(fēng)要“平穩(wěn)”，紊流度小,，而非風(fēng)速忽高忽低,。

大跨度橋梁越來越多，渦振問題要重視

“我們的抗風(fēng)規(guī)范,，主要針對跨度200米以內(nèi)的橋梁設(shè)計,。跨度小的橋梁不存在明顯渦振問題,。但大跨度橋梁,，特別是懸索橋及連續(xù)梁橋，都易遇渦振問題,，因此通常采用風(fēng)洞試驗測試,。”陳政清說。

全球自上世紀(jì)90年代起,，就發(fā)生過多個大跨度懸浮橋的渦振,。緣何今日存在這類渦振？陳政清認(rèn)為,，面對大跨度橋梁高階模態(tài)渦激共振,，存在一個亟需解決的“中國問題”，即抗風(fēng)規(guī)范應(yīng)進一步完善,，考慮大跨度橋梁的多階渦振可能性,。

“渦振受風(fēng)和橋梁自身結(jié)構(gòu)影響,。風(fēng)不能人為控制,，但我們能從橋梁上想辦法?！标愓逭f,。

辦法主要有兩種：加大阻尼比，或改變橋梁氣動形狀。國外內(nèi)大量調(diào)查研究表明,，多數(shù)橋梁實際阻尼比,，低于規(guī)范阻尼比。因此可借助增加阻尼器,，來增大橋梁阻尼比,。如湖南大學(xué)研究團隊考量橋梁阻尼器“長壽”因素,，發(fā)明的電渦流阻尼器,，能將震動轉(zhuǎn)為電力消耗掉，變相增大阻尼比,。同時,，在對大跨度橋梁進行風(fēng)洞試驗時，適度調(diào)低測試阻尼比,。

橋梁結(jié)構(gòu)也很重要,。湖南杭瑞高速動力谷大橋、矮寨橋等大跨度橋梁,，均采用桁架橋結(jié)構(gòu),，抗渦振能力更強。不過,，對已成型的橋梁,，進行氣動外形改良也是研究熱點。這些研究包括橋位風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬,、大橋動力特性識別,、健康監(jiān)測系統(tǒng)升級及渦振大數(shù)據(jù)分析、大比例節(jié)段模型風(fēng)洞試驗及減振措施,、風(fēng)-車-橋耦合振動分析等,。