原標(biāo)題：有點(diǎn)“飄”的大橋，該如何“定”下來(lái)

“渦振是個(gè)‘怪東西’,。其實(shí)橋上有車(chē)行走,，它的渦振（渦激振動(dòng)）振幅比無(wú)車(chē)情況還會(huì)小些。換句話(huà)說(shuō),，虎門(mén)大橋限速通車(chē),，也安全?！?/strong>7日,，長(zhǎng)沙，中國(guó)工程院院士陳政清一開(kāi)口,，就讓科技日?qǐng)?bào)記者愣了一下,。

近期，我國(guó)大橋似乎有點(diǎn)“飄”,。4月26日,，武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋橋體發(fā)生波浪形晃動(dòng)。9天后,，廣東虎門(mén)大橋懸索橋也來(lái)了一波類(lèi)似“神晃動(dòng)”,，讓大橋“飄”上了熱搜。

大橋?yàn)樯度绱恕帮h”,，怎樣才能讓橋“淡定”下來(lái),？記者就此到訪(fǎng)湖南大學(xué)土木工程學(xué)院、風(fēng)工程試驗(yàn)研究中心,。

6日下午，在虎門(mén)大橋底下眺望,，肉眼看不出橋體有振動(dòng),。圖片來(lái)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(mén)大橋的波動(dòng)“大片”,，著實(shí)讓人瘆得慌,。不過(guò)，專(zhuān)家均表示,，盡管大橋“飄”得明顯,，但仍安全。

如何看大橋的“飄動(dòng)”,，陳政清認(rèn)為可分“動(dòng)靜”兩種角度,。大橋在設(shè)計(jì)時(shí)，均會(huì)考慮結(jié)構(gòu)承載能力，即大橋滿(mǎn)載時(shí)最大下沉幅度,。據(jù)估算,，虎門(mén)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(dòng)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(jì)容許最大值為0.1個(gè)重力加速度，高于這個(gè)值的振動(dòng),，會(huì)讓人感到不舒服,。此次振動(dòng)加速度超過(guò)了這個(gè)值，人的感受就很明顯了,?！标愓褰颐亓嘶㈤T(mén)大橋渦振給人的視覺(jué)“大片感”。不過(guò),，他補(bǔ)充,，渦振振幅不大于0.35米時(shí)，車(chē)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(wèn)題。無(wú)論鸚鵡洲橋還是虎門(mén)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(lái),，遇上臺(tái)風(fēng)咋辦,？

湖南大學(xué)土木研究院副院長(zhǎng)華旭剛表示，橋梁渦振從理論上不能消除,，只能通過(guò)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(tái)風(fēng)等暴風(fēng)侵襲,，這是兩碼事,。臺(tái)風(fēng)等高風(fēng)速產(chǎn)生的為“顫振”，橋梁設(shè)計(jì)時(shí)有對(duì)此有周密考量,。

不過(guò),，關(guān)于虎門(mén)大橋渦振,，尚有幾種猜測(cè)。

虎門(mén)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(xiàn)型，其抗風(fēng)性能理論上良好,，此前也未出現(xiàn)過(guò)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(zhǎng)段臨時(shí)擋板有關(guān),。

歷史上,，有個(gè)著名的“小風(fēng)吹垮大橋”案例,，即美國(guó)塔科馬海峽大橋在微風(fēng)中塌陷?！八岂R海峽大橋橋面呈H型,，是最不能抵抗渦振的形狀?；㈤T(mén)橋在施工中全線(xiàn)安裝擋板后,，也就從流線(xiàn)型變成了H型，類(lèi)似塔科馬海峽大橋橋面,?！标愓逭f(shuō)。

專(zhuān)家還有種猜測(cè),，與大橋“阻尼比”有關(guān),。通俗說(shuō)，“阻尼比”類(lèi)似病毒抗體,，代表其抵抗大橋振動(dòng)的能力。阻尼比越小,，大橋抗震能力就越低,。虎門(mén)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(dòng)了堅(jiān)固的橋,。但其實(shí)風(fēng)溫柔與否不是重點(diǎn)，吹的角度才有技術(shù)含量,。這個(gè)技術(shù)叫“攻角”,?！按禾鞛樯逗梅棚L(fēng)箏？因?yàn)闅饬鲝南峦闲纬伞ソ恰?。通常攻角不超過(guò)3度,，所以風(fēng)洞試驗(yàn)是按正負(fù)3度進(jìn)行測(cè)試。如果刮風(fēng)攻角大于3度,，就可能引起振幅高于設(shè)計(jì)振幅,。”陳政清說(shuō),。

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(huì)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(lái)越多,，渦振問(wèn)題要重視

“我們的抗風(fēng)規(guī)范，主要針對(duì)跨度200米以?xún)?nèi)的橋梁設(shè)計(jì),?？缍刃〉臉蛄翰淮嬖诿黠@渦振問(wèn)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(wèn)題，因此通常采用風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試,。”陳政清說(shuō),。

全球自上世紀(jì)90年代起，就發(fā)生過(guò)多個(gè)大跨度懸浮橋的渦振,。緣何今日存在這類(lèi)渦振,？陳政清認(rèn)為，面對(duì)大跨度橋梁高階模態(tài)渦激共振,，存在一個(gè)亟需解決的“中國(guó)問(wèn)題”,，即抗風(fēng)規(guī)范應(yīng)進(jìn)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(shuō)。

辦法主要有兩種：加大阻尼比,，或改變橋梁氣動(dòng)形狀,。國(guó)外內(nèi)大量調(diào)查研究表明，多數(shù)橋梁實(shí)際阻尼比,，低于規(guī)范阻尼比,。因此可借助增加阻尼器，來(lái)增大橋梁阻尼比,。如湖南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)考量橋梁阻尼器“長(zhǎng)壽”因素,，發(fā)明的電渦流阻尼器，能將震動(dòng)轉(zhuǎn)為電力消耗掉,，變相增大阻尼比,。同時(shí)，在對(duì)大跨度橋梁進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),，適度調(diào)低測(cè)試阻尼比,。

橋梁結(jié)構(gòu)也很重要。湖南杭瑞高速動(dòng)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(qiáng),。不過(guò),，對(duì)已成型的橋梁，進(jìn)行氣動(dòng)外形改良也是研究熱點(diǎn),。這些研究包括橋位風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬,、大橋動(dòng)力特性識(shí)別、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)及渦振大數(shù)據(jù)分析,、大比例節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)及減振措施,、風(fēng)-車(chē)-橋耦合振動(dòng)分析等。