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5月5日14时许，广东虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动。据广东省交通集团6日凌晨通报：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，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。
大跨径悬索桥在较低风速下存在涡振现象，振动幅度较小不易察觉，仅在特殊条件下会产生较大振幅，不影响桥梁结构安全，会影响行车体验感、舒适性，易诱发交通安全事故。
根据现有掌握的数据和观测到的现象分析，虎门大桥悬索桥结构安全可靠，此次振动也不会影响虎门大桥悬索桥后续使用的结构安全和耐久性。
桥梁风工程研究专家葛耀君解释道：当前虎门大桥正在修吊杆和主缆，桥梁两边为防止车撞放置了临时挡墙，也就是俗话说的水马，水马改变了桥梁外形，原来桥梁结构是非常流线型的，加了（水马）就变得非常钝体了，所以容易引起涡振。他估计这次振动幅度为几公分或者十几公分，虽然看上去振动很大，但桥梁强度安全性没有问题。葛耀君表示，桥梁振动会让人觉得不舒服，车开上去也会有危险，所以要暂停车辆通行。解决办法就是，加了什么拿掉什么，短时间内或还会有振动，因为能量还没耗散掉。
水马是一种用于分割路面或形成阻挡的塑制壳体障碍物，通常是上小下大的结构，上方有孔以注水增重，部分水马还有横向的通孔以便通过杆件连接以形成更长的阻挡链或阻挡墙。
水马一般用于道路交通设施，在高速路、城市道路及天桥街道路口常见。
目前，虎门大桥桥面已基本恢复常态。为确保大桥交通安全万无一失，虎门大桥管养单位已紧急开始对大桥进行全面检查检测，同时交通运输部已组建专家工作组到现场指导，虎门大桥将继续封闭双向交通，有关单位正全力加快检测，以争取尽早开放交通。
记者查询了解到，桥梁涡振是一种兼有自激振动和强迫振动特性的有限振幅振动，它在一个相当大的风速范围内，可保持涡激频率不变，产生一种“锁定”(lock-on)现象。桥梁涡激共振的有限振幅计算是一个十分重要但又异常困难的问题，目前国内外还没有形成一套比较完整的桥梁涡振分析理论。实用上，采用一种半理论半实验的方法，以近似地估算涡激共振的振幅。
以下为1940年塔科马大桥倒塌原因分析：
塔科马海峡大桥小数据
桥梁形式：悬索桥，主跨：2800英尺（853米，全长：5000英尺（1524米），通航净空：195英尺（59.4米）
通车日期：1940年7月1日
坍塌日期：1940年11月7日
塔科马大桥为什么塌了？
是业界定性的“风洞效应”导致的？
这绝不是唯一原因
……
塔科马大桥的设计者不行吗？O NO！
按照初步计划，
联邦政府需要拨款1100万美元，
用于建造大桥。
莱昂·莫伊塞夫（Leon Moisseiff），
认为他有更好的办法。
莫伊塞夫是来自拉托维亚的犹太人移民
1895年毕业于哥伦比亚大学，
取得土木工程学位。
之后便加入纽约市桥梁部门，
并参与几乎所有大型悬索桥的设计中。
▲莱昂·莫伊塞夫（右一）
▲1909年通车的曼哈顿大桥
▲1926年通车的本杰明·富兰克林大桥
▲1937年通车的金门大桥
莫伊塞夫成为美国20世纪二三十年代悬索桥的领军人物
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
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。
▲塔科马海峡大桥施工图纸
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。
至此，莫伊塞夫职业生涯走到尽头……
著名的设计师也会犯“致命”错误
此后，在冯·卡门等著名的技术专家的关注下
州长设立一个塔科马海峡吊桥倒塌事件考察小组，
冯·卡门系成员之一。
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
对于此次虎门大桥的桥面震动，你有什么样的看法？欢迎留言分享~
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