虎门大桥桥体振动在国内并非第一次! 桥梁发生振动的诱因到底是什么？

据广东省交通集团6日凌晨通报，经专家组判断，虎门大桥5日发生振动系桥梁涡振现象，并认为悬索桥结构安全可靠，不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性。

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虎门大桥系国家重点工程

多项技术曾获创新大奖

据了解，虎门大桥是连接广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥，位于珠江口狮子洋上，于1997年建成通车。虎门大桥车流量大，常处于饱和状态。

虎门大桥是国家重点工程，投资近30亿元修建，是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥。无论是设计还是施工均为国内首次尝试，在我国桥梁史上有特殊的地位。

虎门大桥建设期间，我国的大跨径现代悬索桥技术可以说是空白阶段，没有现成的施工技术标准和设计规范。从后来的情况来看，中国的工程师们很好地完成了设计和建造工作。正因为如此，虎门大桥项目不仅获得詹天佑土木工程大奖，更有数项技术获广东省科技进步奖和国家科技进步奖。

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初步调查结果：

虎门大桥桥梁主体结构未受损

虎门大桥公司发布通告，为确保广大司乘人员和桥梁结构物安全，从5月5日15:20起，对虎门大桥实行全封闭交通管制。

5月5日15时20分，虎门大桥受主桥风速大影响，产生涡振。基于安全考虑，大桥管理部门迅速启动应急预案，配合交警实施双向交通管制措施，省交通集团已组织养护技术人员对桥体进行检查并组织专家研判。据初步了解，桥梁主体结构未受损，具体原因正在调查。

虎门大桥桥梁专业人员介绍， 桥梁遇到特殊风况会晃动是正常的，一般遇到旋涡风桥面晃动比较大。目前交警对虎门大桥进行双向全封闭，后续会根据检测结果发布相关信息。

无独有偶,武汉鹦鹉洲大桥也发发生过类似晃动

就在今年4月26日，有多名武汉车主反映，行驶在武汉鹦鹉洲大桥时，桥体波浪般晃动，觉得头晕想吐，仿佛是坐船一般。随后，武汉桥梁处发布通报称，大桥振动情况是特定风况引起的，振幅在允许范围内，桥梁运营正常，安全有保障。

桥梁振动不只有波浪形态

“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说，通俗的来说，桥梁振动是正常现象，只要在合理范围内，不用大惊小怪。

“桥梁振动不只有波浪形态，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。

桥梁结构振动有可能影响使用安全

周逸介绍，桥梁结构振动会增大按静力计算的内力和可能引起结构局部疲劳损伤，或会形成影响桥上行车的舒适与安全的振动变形和加速度，甚至是桥梁完全破坏。

例如，1940年秋美国Tacoma吊桥因风致振动导致桥梁扭转颤振而破坏。但是风引起的事故不仅是垮塌，比如风振也会影响桥梁的使用。风引起的振动，可能是主梁的振动，也可能是斜拉索振动，吊杆振动，这些振动不一定会导致桥梁垮塌，但是会影响桥梁运行的安全及人的感受。

桥梁实时监测系统不可或缺，但维护有好有坏

桥梁的安全，包括抗震和抗风都是在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。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。

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，但他也强调，桥梁监测是所有建筑中最为重要的，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。

根据《城市桥梁养护技术标准》（CJJ 99-2017）相关规定，桥梁检查根据检测频率分为经常性检查，定期检测和特殊检测。

经常性检查根据桥梁的养护类别、养护等级和技术状况分别制定巡检周期，一般为1~7天检查一次。

定期检测又分为常规定期检测和结构定期检测，常规定期检测应每年1次，结构定期检测根据桥梁养护类别确定检测频率，如I类养护的城市桥梁为3~5年，II类养护的为6~10年。

特殊检测是专业人员采用专门技术手段进行的详细检测，一般是在桥梁遭受洪水、撞击、火灾、风灾、地震等特殊灾害造成结构损失后进行的，以评估桥梁是否安全。

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桥梁发生大幅度振动的诱因

到底是什么？

导致桥梁发生大幅度晃动的可能原因主要有两种，一是桥面通行车辆激励发生共振；二是自然环境作用产生的大幅度振动。

共振指的是物体受到激励振动频率与自身固有频率接近时，发生的振幅增大的现象。自然环境下，其实“万物皆在动”，任何物体都会受到自然激励发生振动，大部分振动都很微弱，人体很难感觉到，共振因为振幅更大，人们更容易察觉。

桥上通行的车辆经过桥面时，车辆自重对桥梁结构造成激振，同时如果桥面不平整，桥梁就会在车辆冲击下产生振动，这也是一种激振。若频率接近桥梁结构固有频率就易发生共振。

桥梁为了避免共振，在设计之初就规定了桥梁自振频率的限值，用来预防车辆通过桥时产生共振，并在桥面伸缩缝处安装平顺的过渡装置，减小桥面振动。并设置各种类型的阻尼器来消耗掉振动能量。

自然环境作用产生的大幅度振动有几种较常见的成因，一是地震作用，二是风力作用，再就是风雨振。地震作用显而易见，桥梁墩柱或塔身传导地震波到桥面，造成桥梁产生大幅度振动。

风雨振则多出现在斜拉桥的拉索上，成因是雨水在拉索表面附着，迎风后上水线（风向与索截面的上切点）发生的有规律振动，由于拉索阻尼器的普及，这种振动基本可以消除。

最后也是最复杂的就是风力作用，风振主要是由于风的动力作用产生的。包括的现象有涡振、颤振、抖振和驰振。

涡振指涡激振动是风流经过各种断面形状的钝体结构时，在其断面背后都有可能发生旋涡的交替脱落，产生交替变化的涡激力而引起的结构振动。涡激振动兼有自激振动和强迫振动的性质，它是一种发生在较低风速区内的有限振幅振动。通常情况下，涡激振动的振幅很小，但当旋涡脱落频率与结构的固有频率相接近时，流体与结构间产生强烈的相互作用引起涡激共振。

对照旋涡脱落现象，振动的桥梁从流动的风中吸收能量，由此引起的不稳定被称为自激振动或颤振。颤振是一种危险性的自激发散振动，其特点是当达到临界风速时，振动着的桥梁通过气流的反馈作用而不断地从气流中获得能量，而该能量又大于结构阻尼所能耗散的能量，从而使振幅增大形成一种发散性的振动。

对于近流线型的扁平断面可能发生类似机翼的弯扭藕合颤振。对于非流线型断面则容易发生分离流的扭转颤振。颤振会引发结构发散性失稳破坏。尽管颤振是桥梁风致振动中最具危害性的现象，但只有精心分析与设计，辅以风洞模型实验验证，并采用提高主梁截面抗扭刚度等措施来提高颤振临界风速，就能避免这类现象的发生。目前，桥梁的颤振问题已基本得到解决。

抖振即边界层分离或湍流激起结构或部分结构的不规则振动。抖振的最主要例子是飞机的尾翼抖振。当尾翼处于机翼、机翼—机身接合部或其他部件的尾流中时，尾流中的扰动迫使尾翼作强烈的振动。抖振可视为来流的脉动成分引起的抖振力和紊流绕过结构后产生的脉动力共同作用的结果。

驰振一般发生在正方形、矩形、直角形等复杂不规则的非流线型截面的结构中。驰振产生的机理是由于升力曲线具有负斜率，所以使得空气升力具有负阻尼作用，从而使结构能够源源不断地从外界吸收能量，从而形成类似颤振的发散振动现象。

以上就是对桥梁发生振动的几点原因阐述，实际上，桥梁本身受车辆行驶和环境振动影响，无时无刻都在发生着振动，只是大部分振动的幅值并不大，某些环境激振造成的桥梁振动明显、幅值较大的现象，只要振动幅度在桥梁设计允许挠度限值以内，并不会造成结构损伤。

但长期的大幅度振动会造成桥梁部件疲劳损伤，影响桥梁耐久性，对应的，分析振动成因，对症用药是可以解决桥梁大幅度振动问题的，比如TMD阻尼器及粘滞阻尼器在桥梁上的应用以及针对风振的扰流板的设计都是切实有效的制振措施。

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