大跨度悬索桥振动实属正常

5月5日下午，虎门大桥悬索桥发生明显竖向弯曲振动现象，大桥管理方联合交警部门采取了交通管制措施。5月13日，经过多方联合检查、检测和安全评估，确认大桥悬索桥结构安全，同意恢复交通运营。5月15日，广东省交通集团“官宣”：虎门大桥上午9时恢复交通。专家表示，现在开通大桥，符合通车的安全性标准，桥梁没有安全问题，而且舒适性方面也没有问题。

桥体振动的原因

桥体振动的原因到底是什么？后续仍有振动又是为何？5月15日，国际桥梁与工程协会主席、同济大学教授葛耀君，西南交通大学教授廖海黎两位专家组成员在虎门大桥管理中心回应了公众关心的问题。

葛耀君表示，5月5日下午桥体的明显振动原因基本查明：由于沿桥梁边护栏连续设置的水马改变了钢箱梁气动外形，在特定的风况条件下，诱发悬索桥发生竖向涡激共振。当天，大桥管理方拆除水马后，振幅明显减小，频率降低。

5月6日上午，虎门大桥再次出现振动，振动幅度肉眼可见。为什么撤了水马后，桥梁还在继续振动？

专家表示，再次发生涡振的原因与第一次不一样。持续较长时间、较大振幅的涡振导致了桥梁结构阻尼下降。通俗地讲就是摩擦力减少，可以使运动加速。即使拆除了水马，特定风况下空载桥梁仍有可能发生涡振。

桥梁振动有多种形态

“振动是桥梁的固有特性，桥梁也是一种弹性系统，在外界荷载的激励下，系统会在弹性力和惯性力的作用下以其固有频率和相应的固有振型进行往复的固有振动。”重庆亚派桥梁工程质量检测有限公司技术副总周逸称，通俗来说，桥梁振动是正常现象，只要在合理范围内，不用过于担心。

“桥梁振动有波浪形态，还会出现横向摆动、扭转等形态，这主要是由于风致振动产生的驰振、颤振、抖振而引起的不同响应状态。”周逸表示，所有桥梁都会发生振动，只是不同的桥梁类型、跨径，其振动的幅度不一样，给人的直观感受不一样。振动的发生需要靠外界荷载的激励，如在车辆动荷载和个别情况下人群动荷载、风力和地震地面运动作用下，桥梁结构会产生振动。

大桥安全有保障

虎门大桥以后还会不会振动？大桥安全吗？

廖海黎表示，大跨度悬索桥都会有振动，不振动是不正常的。振动的原因可能是风，也可能是车等多方面因素，但振动一定要在可控范围之内。这次涡振不会导致虎门大桥桥梁结构破坏。虎门大桥的振动一直是存在的，不会危及行车安全，危及行车人的感受。

不少人心存疑虑：广东即将进入台风季，大桥安全有保障吗？

廖海黎介绍，台风对大跨度悬索桥的影响是另一种类型的振动：颤振。20多年前设计建设虎门大桥的时候，抗风设计主要就是防止桥梁颤振，在这方面做了充分考虑，保证运营的时候不会发生颤振。这次抑制涡振采取的措施是否可能引起颤振，相关单位做了实验，实验结果显示台风条件下不会导致危险性颤振。

桥梁实时监测系统不可或缺

对于此次虎门大桥异常振动，一开始许多人认为是当时主桥风速过大造成的，但也有当地民众表示“风并不太大”。说起来，历史上还真有风不大，但桥晃塌了的案例发生。最著名的便是美国塔科马海峡大桥在微风中塌陷。

塔科马海峡大桥是位于美国华盛顿州塔科马的悬索桥。1940年，在通车4个月后这座桥梁突然塌陷。据记载，当时的风速并不大，照理这样的风速本应对大桥构不成威胁，但大桥还是戏剧性地被微风摧毁。

这次坍塌被认为是空气动力学和结构分析不严密所致，对后续的桥梁设计和建造产生了深远影响，后来所有的桥梁，无论是整体还是局部，都必须通过严格的数学分析和风洞测试。

桥梁的安全，包括抗震和抗风都是设计和建造中的关键要素。为了实时了解桥梁的安全要素，现代桥梁一般都有健康监测与评估系统。这是一套软硬件结合的系统，对桥梁的裂缝、航道、车流量、大桥的环境温度、振动情况、移位情况等进行实时监测预警。

有业内人士表示，虎门大桥也有一套这样的监测系统，通过对桥的连续位移进行实时监测，了解桥梁结构在各种作用下的实际受力状态和工作状况。同时通过分析监测结果得到结构的振动参数，验证结构的抗风、抗震设计，实现对大跨桥梁安全的实时监测。

值得一提的是，这位业内人士表示，建筑的监测系统维护起来并不容易，一般10年左右软硬件都需要更新，有些项目并不一定能及时置换更新。不过，他也强调，桥梁监测是所有建筑中最重要的，像虎门大桥这样的重要枢纽监测系统应该会保持良好运转。（本刊综合）

航拍虎门大桥（陈骥旻 摄）