廣東虎門大橋異常抖動 專家稱源自渦振

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

發(fā)生時間：5月5日下午15:32分左右。

當時情形：車輛正在正常通行的期間，大橋發(fā)生目視可見的異常抖動，交警隨即全線封路。

現(xiàn)場視頻：

虎門大橋：

虎門大橋（Humen Bridge）是中國廣東省境內(nèi)一座連接廣州市南沙區(qū)與東莞市虎門鎮(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)線高速公路南部聯(lián)絡(luò)線（原莞佛高速公路）的組成部分。

虎門大橋于1992年10月28日動工建設(shè)；于1997年6月9日建成通車；于1999年4月20日通過竣工驗收。

圖片出處：南方Plus

虎門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；線路全長15.76千米，主橋全長4.6千米；橋面為雙向六車道高速公路，設(shè)計速度120千米/小時；工程項目總投資額30.2億元人民幣。

官方通告：

廣東省交通集團6日凌晨通報稱，專家組判斷，虎門大橋5日發(fā)生振動系橋梁渦振現(xiàn)象，并認為懸索橋結(jié)構(gòu)安全可靠，不會影響虎門大橋后續(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大橋管理中心實時監(jiān)控畫面看到，大橋仍有肉眼可見的輕微振動。

美國塔科馬峽谷橋風(fēng)墜事故：

美國塔科馬峽谷橋（Tacoma Narrow Bridge）位于美國華盛頓州塔科馬，總投資800萬美元，1940年7月舉行了盛大的通車儀式。

4個月之后，塔科馬峽谷橋坍塌了。（以下公眾號視頻有一定的知識性誤導(dǎo)，實際上塔科馬大橋不是因為偷工減料，而是因為空氣動力學(xué)不符合設(shè)計安全要求）

1940年11月7日上午，大橋碰到了一場風(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，且振幅越來越大（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853.4米，橋?qū)拝s只有11.9米，橋面過于狹窄，只有2.4米高的鋼梁也無法使橋身產(chǎn)生足夠的剛度。

卡門渦街：

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

1911年，德國科學(xué)家馮·卡門從空氣動力學(xué)的觀點找到了這種渦旋穩(wěn)定性的理論根據(jù)。對圓柱繞流，渦街的每個單渦的頻率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)。當雷諾數(shù)為300～3×10^5時，Sr近似于常數(shù)值(0.21)；當雷諾數(shù)為3×10^5～3×10^6時，有規(guī)則的渦街便不再存在；當雷諾數(shù)大于3×10^6時，卡門渦街又會自動出現(xiàn)，這時Sr約為0.27。

出現(xiàn)渦街時，流體對物體會產(chǎn)生一個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)生振動和破裂。但是利用卡門渦街的這種周期的、交替變化的性質(zhì)，可制成卡門渦街流量計，通過測量渦流的脫落頻率來確定流體的速度或流量。