共振現象,可以完全避免嗎?
「共振只是一種自然現象,就如同水與火,有利也有弊,不能完全避免。」汪正興認為,作為科研人,需加強相關領域研究,充分利用共振帶來的益處,並儘可能降低或消除其帶來的危害。
有沒有不會發生共振的橋梁?
「沒有不會共振的橋梁,除非是不會變形的絕對剛體。」汪正興回答記者,結構都有質量,包含自重和傳遞承載的重量,而為了保證結構能夠穩定承載,不至於變形太大,也會有相應的剛度,這就決定結構必然會有固有自振頻率。
「結構越柔的橋梁自振頻率就越低。因此,我們可以看到懸索橋明顯振動,卻很少看到混凝土橋有明顯的振動,即是因為混凝土橋的剛度和阻尼更大,自振頻率高,振動快,振動的幅值小。」
例如武漢長江大橋,由於是公鐵兩用大橋,這要求橋梁變形儘可能小,以免影響行車安全和舒適性。所以在建造時,採用了當時比較流行的連續鋼桁梁橋形式,結構剛度比較大,自振頻率比較高。
「但無論如何,結構都會變形,會振動,有自振周期,也就有可能發生共振。」汪正興說。
既然共振無法完全消除,那如何減輕因共振給橋梁帶來的危害?
汪正興介紹,首先,可在橋梁設計階段通過預先結構設計和分析來確定結構頻率成分,從源頭上規避和實際環境中如行人、風、地震、洪水等運動共振頻率相重合,以降低共振概率。