廣東虎門(mén)大橋異常抖動(dòng) 專(zhuān)家稱(chēng)源自渦振

　　【太平洋汽車(chē)網(wǎng) 行業(yè)頻道】2020年5月5日下午，廣東虎門(mén)大橋發(fā)生異常抖動(dòng)，橋梁隨后全線(xiàn)封閉。

發(fā)生時(shí)間：5月5日下午15:32分左右。

當(dāng)時(shí)情形：車(chē)輛正在正常通行的期間，大橋發(fā)生目視可見(jiàn)的異常抖動(dòng)，交警隨即全線(xiàn)封路。

現(xiàn)場(chǎng)視頻：

虎門(mén)大橋：

虎門(mén)大橋（Humen Bridge）是中國(guó)廣東省境內(nèi)一座連接廣州市南沙區(qū)與東莞市虎門(mén)鎮(zhèn)的跨海大橋，位于珠江獅子洋之上，為珠江三角洲地區(qū)環(huán)線(xiàn)高速公路南部聯(lián)絡(luò)線(xiàn)（原莞佛高速公路）的組成部分。

虎門(mén)大橋于1992年10月28日動(dòng)工建設(shè)；于1997年6月9日建成通車(chē)；于1999年4月20日通過(guò)竣工驗(yàn)收。

圖片出處：南方Plus

虎門(mén)大橋東起東莞市太平立交，上跨獅子洋入海口，西至廣州市南沙立交；線(xiàn)路全長(zhǎng)15.76千米，主橋全長(zhǎng)4.6千米；橋面為雙向六車(chē)道高速公路，設(shè)計(jì)速度120千米/小時(shí)；工程項(xiàng)目總投資額30.2億元人民幣。

官方通告：

廣東省交通集團(tuán)6日凌晨通報(bào)稱(chēng)，專(zhuān)家組判斷，虎門(mén)大橋5日發(fā)生振動(dòng)系橋梁渦振現(xiàn)象，并認(rèn)為懸索橋結(jié)構(gòu)安全可靠，不會(huì)影響虎門(mén)大橋后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。

6日凌晨，新華社廣州記者在虎門(mén)大橋管理中心實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面看到，大橋仍有肉眼可見(jiàn)的輕微振動(dòng)。

美國(guó)塔科馬峽谷橋風(fēng)墜事故：

美國(guó)塔科馬峽谷橋（Tacoma Narrow Bridge）位于美國(guó)華盛頓州塔科馬，總投資800萬(wàn)美元，1940年7月舉行了盛大的通車(chē)儀式。

4個(gè)月之后，塔科馬峽谷橋坍塌了。（以下公眾號(hào)視頻有一定的知識(shí)性誤導(dǎo)，實(shí)際上塔科馬大橋不是因?yàn)橥倒p料，而是因?yàn)榭諝鈩?dòng)力學(xué)不符合設(shè)計(jì)安全要求）

1940年11月7日上午，大橋碰到了一場(chǎng)風(fēng)速為19米/秒的風(fēng)。風(fēng)雖不算大，但橋卻發(fā)生了劇烈的扭曲振動(dòng)，且振幅越來(lái)越大（接近9米），直到橋面傾斜到45度左右，使吊桿逐根拉斷導(dǎo)致橋面鋼梁折斷而塌毀，墜落到峽谷之中。

后期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，塔科馬大橋主跨長(zhǎng)853.4米，橋?qū)拝s只有11.9米，橋面過(guò)于狹窄，只有2.4米高的鋼梁也無(wú)法使橋身產(chǎn)生足夠的剛度。

卡門(mén)渦街：

在一定條件下的定常來(lái)流繞過(guò)某些物體時(shí)，物體兩側(cè)會(huì)周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、并排列成有規(guī)則的雙列線(xiàn)渦。開(kāi)始時(shí)，這兩列線(xiàn)渦分別保持自身的運(yùn)動(dòng)前進(jìn)，接著它們互相干擾，互相吸引，而且干擾越來(lái)越大，形成非線(xiàn)性的所謂渦街。卡門(mén)渦街是粘性不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)所研究的一種現(xiàn)象。流體繞流高大煙囪、高層建筑、電線(xiàn)、油管道和換熱器的管束時(shí)都會(huì)產(chǎn)生卡門(mén)渦街。

1911年，德國(guó)科學(xué)家馮·卡門(mén)從空氣動(dòng)力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)找到了這種渦旋穩(wěn)定性的理論根據(jù)。對(duì)圓柱繞流，渦街的每個(gè)單渦的頻率f與繞流速度v成正比，與圓柱體直徑d成反比，即f=Sr(v/d)。Sr是斯特勞哈爾數(shù)，它主要與雷諾數(shù)有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)為300～3×10^5時(shí)，Sr近似于常數(shù)值(0.21)；當(dāng)雷諾數(shù)為3×10^5～3×10^6時(shí)，有規(guī)則的渦街便不再存在；當(dāng)雷諾數(shù)大于3×10^6時(shí)，卡門(mén)渦街又會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)，這時(shí)Sr約為0.27。

出現(xiàn)渦街時(shí)，流體對(duì)物體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期性的交變橫向作用力。如果力的頻率與物體的固有頻率相接近，就會(huì)引起共振，甚至使物體損壞。這種渦街曾使?jié)撍У臐撏R失去觀(guān)察能力，海峽大橋受到毀壞，鍋爐的空氣預(yù)熱器管箱發(fā)生振動(dòng)和破裂。但是利用卡門(mén)渦街的這種周期的、交替變化的性質(zhì)，可制成卡門(mén)渦街流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量渦流的脫落頻率來(lái)確定流體的速度或流量。