湖南大学土木研究院副院长华旭刚表示,桥梁涡振从理论上不能消除,只能通过技术降振。但不等于风速低能引发涡振的大桥,不能抵抗台风等暴风侵袭,这是两码事。台风等高风速产生的为“颤振”,桥梁设计时有对此有周密考量。

不过,关于虎门大桥涡振,尚有几种猜测。

虎门大桥是90年代中期建设的海边大跨度悬索桥,为箱梁结构,桥面呈流线型,其抗风性能理论上良好,此前也未出现过明显涡振。此次出现,或因近期大桥施工,在桥两侧加装全长段临时挡板有关。

如何让飘了一天的大桥静下来?中工院专家回应

历史上,有个著名的“小风吹垮大桥”案例,即美国塔科马海峡大桥在微风中塌陷。“塔科马海峡大桥桥面呈H型,是最不能抵抗涡振的形状。虎门桥在施工中全线安装挡板后,也就从流线型变成了H型,类似塔科马海峡大桥桥面。”陈政清说。

专家还有种猜测,与大桥“阻尼比”有关。通俗说,“阻尼比”类似病毒抗体,代表其抵抗大桥振动的能力。阻尼比越小,大桥抗震能力就越低。虎门大桥存在25年之久,是否有可能阻尼比变小,影响到抗涡振能力?

人们都在纠结温柔的风,吹动了坚固的桥。但其实风温柔与否不是重点,吹的角度才有技术含量。这个技术叫“攻角”。“春天为啥好放风筝?因为气流从下往上形成‘攻角’。通常攻角不超过3度,所以风洞试验是按正负3度进行测试。如果刮风攻角大于3度,就可能引起振幅高于设计振幅。”陈政清说。

风还是温柔的风,只是今年“攻角”可能更大。换言之,不是刮风就会涡振。要引起涡振的条件颇苛刻:如风向基本和桥面正交,形成“正攻角”;风要“平稳”,紊流度小,而非风速忽高忽低。

大跨度桥梁越来越多,涡振问题要重视

“我们的抗风规范,主要针对跨度200米以内的桥梁设计。跨度小的桥梁不存在明显涡振问题。但大跨度桥梁,特别是悬索桥及连续梁桥,都易遇涡振问题,因此通常采用风洞试验测试。”陈政清说。

全球自上世纪90年代起,就发生过多个大跨度悬浮桥的涡振。缘何今日存在这类涡振?陈政清认为,面对大跨度桥梁高阶模态涡激共振,存在一个亟需解决的“中国问题”,即抗风规范应进一步完善,考虑大跨度桥梁的多阶涡振可能性。

“涡振受风和桥梁自身结构影响。风不能人为控制,但我们能从桥梁上想办法。”陈政清说。

办法主要有两种:加大阻尼比,或改变桥梁气动形状。国外内大量调查研究表明,多数桥梁实际阻尼比,低于规范阻尼比。因此可借助增加阻尼器,来增大桥梁阻尼比。如湖南大学研究团队考量桥梁阻尼器“长寿”因素,发明的电涡流阻尼器,能将震动转为电力消耗掉,变相增大阻尼比。同时,在对大跨度桥梁进行风洞试验时,适度调低测试阻尼比。