5月5日14時許，虎門大橋橋面發生起伏晃動，振幅較為明顯。經專家組判斷，虎門大橋5日發生振動系橋梁渦振現象，並不影響橋梁結構安全。6日凌晨，有媒體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。近段時間，我國多座知名懸索橋接連發生橋身「抖動」現象，引起國內輿論廣泛關注。究竟是何原因?這些現象之間有無共性?後續應如何對橋梁進行安全檢查?
虎門大橋抖動引發高度關注
虎門大橋抖動事件發生後，大橋管理部門聯合交警部門及時採取雙向交通管制措施，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研判。
廣東省交通集團6日凌晨通報，專家組初步判斷，虎門大橋懸索橋本次振動的主要原因為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。
虎門大橋大修辦公室副總工程師張鑫敏在接受採訪時表示，當時沿著護欄立柱擺了一層水馬，相當於把護欄立柱的透風孔給堵住了，水馬對橋梁的抗風外形產生了變化，所以產生渦振。
一位不願意透露姓名的業內專家6日在接受《環球時報》記者採訪時對「渦振」現象做了更淺顯易懂的解釋。他說，虎門大橋的主梁為扁平鋼箱梁，是兩邊尖、中間橫高的樣式，從外形上看，它的上下兩邊呈直線，兩側是三角形，本身有流線型設計。這位專家表示，大橋建完後，橋面一般只有欄杆和吊索，「這是不阻風的，阻風斷面很小，所以風吹過來是流線型，大橋能夠自動把風通過去。」
該專家稱，這段時間虎門大橋在更換吊索，為防止橋上通行車輛對施工界面造成影響，於是施工方在緊急停車帶放置了很多水馬。「這些水馬高度為1.2米，一個挨一個，而且是不透風的，這就改變了大橋主梁原本流線型的形狀。」這位專家表示，這時風再吹過來，被水馬阻擋後，根據空氣動力學原理，會形成漩渦，產生渦激力。渦激力對橋面進行作用，下面的往上升，上面的往下壓，使橋梁產生振動。「這種由渦激力產生的振動頻率如果跟橋梁自振頻率產生共振，就會引起橋的振幅加大。」
該專家告訴《環球時報》記者，這種由渦激力引起的橋梁共振，簡稱「渦振」，一般是在低風速狀態下發生。目前看來，虎門大橋的主體結構沒有受到太大影響。
橋梁抗風有多難
撤走水馬之後，虎門大橋在6日出現的後續晃動又是怎麼回事呢?虎門大橋大修辦公室副總工程師張鑫敏接受媒體採訪時表示：「目前的抖動可能是慣性原因，它會慢慢消除。」此外，廣東虎門大橋公司工作人員也在回應媒體採訪時表示，「目前，已拆除橋面上的水馬，因為恢復期比較長，所以還有抖動。」
著名橋梁結構專家、國際橋梁與工程協會主席葛耀君6日在接受媒體採訪時認為，二次渦振的成因與第一次渦振沒有直接聯繫，目前已經安排儀器觀測數據，專家組正在對二次渦振的成因進行調查。
著名橋梁專家吳明遠6日晚在虎門大橋渦振記者答疑會上稱，6日中午過後，虎門大橋抖動已經基本平息。根據目前檢測的結果，此次渦振並未影響虎門大橋的整體結構。據張鑫敏介紹，目前正在對大橋進行全面的檢測，至於何時通車，目前尚不能確定。
哈爾濱工業大學(深圳)土木與環境工程學院教授肖儀清6日接受媒體採訪時稱，懸索橋屬於柔性橋，大跨徑懸索橋出現小幅振動屬於正常現象，這次產生渦振的虎門大橋主跨徑達888米。懸索橋有時在較低風速下產生振動，幅度較小眼睛不能分辨，在特殊條件下會產生較大振幅。如果水馬拆除後還有顯著振動，則需要做專門檢測和研究。
事實上，此次虎門大橋的異常晃動現象並非近期首次。4月26日下午，武漢鸚鵡洲長江大橋橋體就出現過可感知的上下晃動現象。近來接連出現類似大橋晃動情況，之間是否存在共性?對於鸚鵡洲長江大橋出現的晃動，上述匿名專家認為，從表象來看，鸚鵡洲大橋的晃動也是一種由風引起的振動。這位專家告訴《環球時報》記者，在各種類型的橋梁中，在對抗風方面最為敏感的就是懸索橋。「懸索橋本身對風是易感的，所以這幾十年來，在抗風課題上主要都是對這種大跨度的懸索橋進行研究。」他說，懸索橋的跨度一旦超過1000米，由風所引起的振動除了渦振以外，還有「顫振」和「抖振」。這些情況在橋梁風現象中都是存在的，該專家表示不必過於擔心，只要能控制得住，對橋梁結構、安全不產生影響就可以了。該專家表示，「自從美國塔科馬橋塌了之後，興起了橋梁風工程學科。」該專家介紹說，「我國從上世紀90年代開始修建虎門大橋時，已充分吸收國外橋梁抗風理論和抗風方面的經驗教訓，所以在後續的我國懸索橋的設計中，都做過專門的抗風的理論和實驗研究。」
後續如何強化橋梁安全監測
近期發生在虎門大橋以及鸚鵡洲大橋上的橋體晃動，是否會對懸索橋的橋體結構造成損傷?上述不具名專家告訴《環球時報》記者，這種柔性的懸索橋本身引起的變形，在橋梁設計允許撓度限值以內都是可以接受的，對橋梁結構本身也不會有太大損害。但他同時強調，橋梁不是「金剛不壞」之身，建造完成後不是什麼工況都能夠扛得住。「在面臨超出設計極限荷載的情況下，也不敢說百分百沒問題。」
該專家表示，虎門大橋此前沒出現過類似渦振現象。他對此次情況的發生進行復盤後告訴《環球時報》記者，此次發生的情況主要由於兩點原因：第一，虎門大橋此次換吊索是建成後首次更換，且虎門大橋主橋也從沒有像當天那樣，把水馬排得那麼齊。「橋梁維修是一個特種施工工程，必須要申請當地交管部門同意，不能隨便臨時設置圍擋裝置，可能施工隊伍沒有充分考慮這種情況。」第二，風速頗為湊巧，剛好在產生渦振範圍內。「風速更大、或再小一點都吹不起來。」
該專家表示，今後類似懸索橋進行維護時，要將此次虎門大橋發生的情況考慮在內，「尤其在沿海地區」。但該專家也對《環球時報》記者表示，不必過於擔心。「國內的橋梁每年有定檢，就像人一樣每年都有體檢。此外，橋上還裝有健康監測系統，專門用於自動採集橋體結構變形和應力數據。」對於特大橋的養護，從定點和日常的在線監測這一塊來說，手段是比較齊全的。該專家表示，此次產生的渦激共振，系統都有信號採集，這些數據很寶貴，對今後分析類似工況會有幫助。
肖儀清表示，以後如果要做全橋維護，整個橋面都要用水馬阻擋，還會改變斷面氣動特性，應該儘量先評估一下，這種評估現在也比較好做，就是採用CFD計算流體動力學軟體平臺進行一些模擬分析，就可以得出一些基本參考結果。此外，結構健康監測系統的推廣應用，也可以收集掌握橋梁全壽命的運行信息，可以更好地用於橋梁結構安全預警和事件之後的安全評估與原因排查。(記者李司坤)
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