大跨度懸索橋振動實屬正常

5月5日下午，虎門大橋懸索橋發生明顯豎向彎曲振動現象，大橋管理方聯合交警部門采取了交通管制措施。5月13日，經過多方聯合檢查、檢測和安全評估，確認大橋懸索橋結構安全，同意恢復交通運營。5月15日，廣東省交通集團“官宣”：虎門大橋上午9時恢復交通。專家表示，現在開通大橋，符合通車的安全性標準，橋梁沒有安全問題，而且舒適性方面也沒有問題。

橋體振動的原因

橋體振動的原因到底是什么？后續仍有振動又是為何？5月15日，國際橋梁與工程協會主席、同濟大學教授葛耀君，西南交通大學教授廖海黎兩位專家組成員在虎門大橋管理中心回應了公眾關心的問題。

葛耀君表示，5月5日下午橋體的明顯振動原因基本查明：由于沿橋梁邊護欄連續設置的水馬改變了鋼箱梁氣動外形，在特定的風況條件下，誘發懸索橋發生豎向渦激共振。當天，大橋管理方拆除水馬后，振幅明顯減小，頻率降低。

5月6日上午，虎門大橋再次出現振動，振動幅度肉眼可見。為什么撤了水馬后，橋梁還在繼續振動？

專家表示，再次發生渦振的原因與第一次不一樣。持續較長時間、較大振幅的渦振導致了橋梁結構阻尼下降。通俗地講就是摩擦力減少，可以使運動加速。即使拆除了水馬，特定風況下空載橋梁仍有可能發生渦振。

橋梁振動有多種形態

“振動是橋梁的固有特性，橋梁也是一種彈性系統，在外界荷載的激勵下，系統會在彈性力和慣性力的作用下以其固有頻率和相應的固有振型進行往復的固有振動。”重慶亞派橋梁工程質量檢測有限公司技術副總周逸稱，通俗來說，橋梁振動是正常現象，只要在合理范圍內，不用過于擔心。

“橋梁振動有波浪形態，還會出現橫向擺動、扭轉等形態，這主要是由于風致振動產生的馳振、顫振、抖振而引起的不同響應狀態。”周逸表示，所有橋梁都會發生振動，只是不同的橋梁類型、跨徑，其振動的幅度不一樣，給人的直觀感受不一樣。振動的發生需要靠外界荷載的激勵，如在車輛動荷載和個別情況下人群動荷載、風力和地震地面運動作用下，橋梁結構會產生振動。

大橋安全有保障

虎門大橋以后還會不會振動？大橋安全嗎？

廖海黎表示，大跨度懸索橋都會有振動，不振動是不正常的。振動的原因可能是風，也可能是車等多方面因素，但振動一定要在可控范圍之內。這次渦振不會導致虎門大橋橋梁結構破壞。虎門大橋的振動一直是存在的，不會危及行車安全，危及行車人的感受。

不少人心存疑慮：廣東即將進入臺風季，大橋安全有保障嗎？

廖海黎介紹，臺風對大跨度懸索橋的影響是另一種類型的振動：顫振。20多年前設計建設虎門大橋的時候，抗風設計主要就是防止橋梁顫振，在這方面做了充分考慮，保證運營的時候不會發生顫振。這次抑制渦振采取的措施是否可能引起顫振，相關單位做了實驗，實驗結果顯示臺風條件下不會導致危險性顫振。

橋梁實時監測系統不可或缺

對于此次虎門大橋異常振動，一開始許多人認為是當時主橋風速過大造成的，但也有當地民眾表示“風并不太大”。說起來，歷史上還真有風不大，但橋晃塌了的案例發生。最著名的便是美國塔科馬海峽大橋在微風中塌陷。

塔科馬海峽大橋是位于美國華盛頓州塔科馬的懸索橋。1940年，在通車4個月后這座橋梁突然塌陷。據記載，當時的風速并不大，照理這樣的風速本應對大橋構不成威脅，但大橋還是戲劇性地被微風摧毀。

這次坍塌被認為是空氣動力學和結構分析不嚴密所致，對后續的橋梁設計和建造產生了深遠影響，后來所有的橋梁，無論是整體還是局部，都必須通過嚴格的數學分析和風洞測試。

橋梁的安全，包括抗震和抗風都是設計和建造中的關鍵要素。為了實時了解橋梁的安全要素，現代橋梁一般都有健康監測與評估系統。這是一套軟硬件結合的系統，對橋梁的裂縫、航道、車流量、大橋的環境溫度、振動情況、移位情況等進行實時監測預警。

有業內人士表示，虎門大橋也有一套這樣的監測系統，通過對橋的連續位移進行實時監測，了解橋梁結構在各種作用下的實際受力狀態和工作狀況。同時通過分析監測結果得到結構的振動參數，驗證結構的抗風、抗震設計，實現對大跨橋梁安全的實時監測。

值得一提的是，這位業內人士表示，建筑的監測系統維護起來并不容易，一般10年左右軟硬件都需要更新，有些項目并不一定能及時置換更新。不過，他也強調，橋梁監測是所有建筑中最重要的，像虎門大橋這樣的重要樞紐監測系統應該會保持良好運轉。（本刊綜合）

航拍虎門大橋（陳驥旻 攝）