桥梁涡振原理（小变化引起桥面抖动，一文了解桥梁涡振原理及风险）

据报道，2020年5月5日，虎门大桥桥面出现异常抖动。5月6日，桥面状态恢复正常，截至今天（5月7日）早上，大桥仍在封闭。据专家介绍，虎门大桥出现抖动的原因为桥面检修期间放置的水马改变了桥梁的微观形态，使得流线型桥体被改变，并且因为大风天气而产生涡振，从而导致桥面异常抖动。

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那么什么是桥梁涡振，它产生的原理是什么呢？桥梁涡振是指在平均风作用下，有绕流通过实腹梁桥断面后交替脱落的涡旋引起的振动。桥梁涡振研究是空气动力学的一个分支学科。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（风洞试验）的方法，以近似地估算涡激共振的振幅。

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桥梁涡振是否都如此“平缓”“无害”呢？事实并非如此。1940年美国华盛顿州的塔科马海峡大桥通车，同年11月，大桥在18m/s的低风速下振摆并最终坍塌。当时的情况非常吓人，大桥疯狂扭转振动，30分钟后第一块路面开始坠入水中，接着近200米长的路面断开、落水。

2010年5月19日，俄罗斯伏尔加河大桥发生“波浪式起伏”，钢筋混凝土构建的大桥竟呈波浪形翻滚，振幅高达40-70cm，整个桥体也出现了较为明显的左右晃动，并发出震耳欲聋的尖锐声。

此外，日本东京湾大桥也曾发生涡震现象。此大桥最大跨度240m，在16~17m/s的风速下发生了竖向涡激振动，跨中振幅达50cm，在桥面的汽车如在摇摇板上往复晃动。

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面对桥梁可能出现的涡振，在设计之初，一般都会经过风洞试验，并对桥梁桥体进行优化设计，提高结构阻尼、附加整流板。据悉，本次虎门大桥涡振并未对桥体、悬索桥结构及相关结构产生危害性影响，也不会影响大桥的后续使用安全性及耐久性。