廣東省交通集團6日凌晨通報稱，專家組判斷，虎門大橋5日發生振動系橋梁渦振現象，並認為懸索橋結構安全可靠，不會影響虎門大橋後續使用的結構安全和耐久性。6日凌晨，記者在虎門大橋管理中心實時監控畫面看到，大橋仍有肉眼可見的輕微振動。
另據新京報，截至6日上午11時，渦振仍未停止。
虎門大橋是連接廣州市南沙區與東莞市虎門鎮的跨海大橋，位於珠江口獅子洋上，於1997年建成通車。虎門大橋車流量大，常處於飽和狀態。
廣東省交通集團通報稱，5月5日下午14時許，虎門大橋懸索橋橋面發生明顯振動，橋面振幅過大影響行車舒適性和交通安全。大橋管理部門聯合交警部門及時採取了雙向交通管制措施，廣東省交通運輸廳、廣東省交通集團連夜組織了國內12位知名橋梁專家召開專題視頻會議進行了研判。
專家組初步判斷，虎門大橋懸索橋本次振動的主要原因是：沿橋跨邊護欄連續設置水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形，在特定風環境條件下，產生了橋梁渦振現象。
廣東省交通集團通報說，大跨徑懸索橋在較低風速下存在渦振現象，振動幅度較小不易察覺，僅在特殊條件下會產生較大振幅，不影響橋梁結構安全，會影響行車體驗感、舒適性，易誘發交通安全事故。
目前，虎門大橋管養單位已緊急開始對大橋進行全面檢查檢測，大橋繼續施行雙向封閉。交通運輸部已組建專家工作組到現場指導。
虎門大橋橋面異常抖動
渦振背後是一種「卡門渦街效應」
什麼是卡門渦街效應？
「卡門渦街效應」由錢學森、郭永懷、錢偉長等人的老師、美籍匈牙利裔流體力學大師馮·卡門發現，用於描述空氣等流體通過物體後出現渦旋脫落。這些漩渦脫落的頻率會橋梁的固有頻率形成共振。
橋梁渦振的一大特點是「限幅」，也就是隨著風力的增加，振動也只會限制在一個鎖定的區間內，不會像塔科馬大橋顫振一樣越演越烈，短期內相對安全可控，長期需保持監測。
卡門渦街發現者
馮·卡門(Theodore von Kármán 1881~1963)
1881年5月11日生於匈牙利布達佩斯
1963年5月6日卒於德國亞琛
美籍匈牙利力學家
近代力學的奠基人之一
美國華盛頓州的Tacoma Narrow橋，於1940年7月建成，全長：1810.2米，最大跨度：853.4米。是當時世界上最長的懸索大橋。1940年11月7日在42英裡/小時（相當於20m/s）風速的作用下，導致橋面折斷墜落到峽谷中。大家來看看發生了什麼吧。
Question
Tacoma Narrow橋的橋面是水平的，風也是水平吹過來的，為什麼會發生上述扭轉的擺動，導致最後橋的坍塌呢？
Answer
由於在風的作用下產生的卡門渦街，渦作用以後使得橋面周期性出現上下的作用力。
如上圖所示，把橋作為一個橫斷面，風沿著水平方向吹過來，為什麼卻出現了扭轉擺動的情況？實際上，這是由於在橋面的上流線經過的過程中橫斷面上邊產生了一個渦，這個渦離開以後，另一邊又產生了一個渦，這些渦上下交替出現，使得橋不斷的擺動，並且擺的幅度越來越大，當和橋的共振頻率、扭轉頻率一致時，橋就會出現扭轉擺動的情況。這就是著名的卡門渦街。
卡門渦街定義
https://dwz.cn/g4wDeN6C
卡門渦街是流體力學中重要的現象，在自然界中常可遇到。在一定條件下的定常來流繞過某些物體時，物體兩側會周期性地脫落出旋轉方向相反排列規則的雙列線渦，經過非線性作用後，形成卡門渦街，如水流過橋墩，風吹過高層樓廈、電視塔捆囪、電線等都部會形成卡門渦街。卡門渦街的圖片十分漂亮，有時可當作為藝術品來欣賞。
1
舉個例子，下圖一個軸對稱的圓形物體受到風的作用，如果風的速度小於某個值，它的流線如下圖(a)所示；隨著流速的增大在它的尾部出現了一個氣流的渦旋（如下圖(b)），這個渦旋會脫落，每次脫落的時候它都會交替的出現，尾部的渦在脫落的過程造成的負壓力出現周期性的變化，最後出現下圖(d)(e)的情況。
https://dwz.cn/C3l0ZeXQ
其實生活中常用的工具就能觀察到卡門渦街，只需要一個吹風機和一個小紙條就能夠做到（詳細演示可見視頻），步驟如下：
首先，把小紙條在無風處豎直放置，觀察到紙片是靜止的。
然後，將吹風機調至低風速檔，將紙片放在吹風機下面，風從紙片正上方往下吹，先將紙片放離吹風口遠一點的位置，紙片還是基本靜止的；慢慢靠近風口，由於實驗存在誤差，紙片會有一點微小的擺動，但是紙片的振幅不會太大。由此可以觀察到當風速比較低時，紙片基本上還是靜止的。
最後，把吹風機打到高風速擋，這個時候可以觀察到紙片中部振幅波動大，後頭尾巴會明顯擺出，這也就是卡門渦街。
如圖衛星拍攝到的大氣中的卡門渦街
https://dwz.cn/ii2UWf8l
來源：新華社、中國物理學會期刊網、澎湃新聞
標星+置頂廈門日報
一秒找到日報君▼
廈門日報社微信矩陣▼