5月5日，虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动引发了社会热议。5月6日，广东交通集团官方回应称，已经对大桥进行了全面检测，据专家组判断，虎门大桥之所以发生振动，是因为桥梁涡激共振现象，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。
那么，什么是涡激共振？在什么情况下会出现涡激共振？怎样才能让振动中的大桥“淡定”下来？
5月6日晚，广东电视台《直播广东》节目采访了我校土木与交通工程学院汪新教授，就部分相关问题进行了解答。
视频 | 广东电视台《直播广东》节目采访我校汪新教授
图 | 5月5日14时许，虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动，桥面振幅过大影响行车舒适性和交通安全，大桥管理部门迅速启动应急预案，联合交警部门及时采取了双向交通管制措施
汪新
广东工业大学土木与交通工程学院
博士、教授，硕士生导师
长期从事结构抗震抗风领域的研究，在结构地震响应分析、风致响应分析、结构和环境风洞试验等方面有较丰富的经验和深厚的功底。近年来，致力于可持续发展城市领域的研究，在ＣＦＤ大气环境数值模拟方法、城镇规划中大气环境效应问题和高反射铺面材料研发等方面进行了较系统的研究。主持完成国家自然科学基金面上项目一项、省自然科学基金项目2项；参加完成过4项国家自然科学基金项目、一项欧盟基金项目以及30多项横向课题。发表论文50多篇，其中包括在《Environmental Fluid Mechanics》《Wind & Structure》等国际学术期刊以第一作者发表论文多篇，最高单篇论文SCI核心他引次数37次。现担任广东省高性能计算学会理事、国家自然科学基金通讯评议人和国际学术期刊的通讯审稿人。问题一：什么是涡激共振？什么条件下会产生涡激共振？
汪新：任何土木工程结构，包括桥梁，在外力风场的作用下会发生各种各样的风致振动，有一些是限幅振动，有一些是发散振动，这取决于结构的动力特征、风场的特征以及结构的气动型体。
通常，发散振动对结构的安全性来说是非常危险的，通常会在设计阶段通过风洞试验和理论分析确定合理的气动体型保证桥梁在使用期间不发生类似振动。而涡激振动是一种限幅振动，是风流过物体截面后，在结构物侧风面产生周期性的漩涡脱落，由此产生对结构的周期性横风向的激振力。一般来说，风速必须要达到一定数值，即临界风速，横向涡激共振才会发生。汪新：一般来说，涡激振动不会影响结构的安全性，这是由于在桥梁结构分析和设计中考虑了涡激共振所产生的横风向作用力。当然，涡激振动如果产生的振幅过大，可能对于行车的安全性和体验产生比较大的影响，所以对于振动的振幅必须要加以适当的限制，才能保证桥梁的正常使用。
问题三：虎门大桥为何建成23年来发生了这样的振动？如何有效控制振动？
汪新：虎门大桥建成以来，两岸不断建设新的房屋，地貌条件改变，因此风场条件改变了；虎门大桥使用期间，如果长期通行一些重载卡车，对桥梁结构产生了一定的损伤之后，结构的动力特性就会发生改变，两个条件相加，导致涡激共振的条件就会改变。涡激振动经常会发生，在实际的设计和使用过程中，要完全避免是不太现实的。当然有一些措施能对其适当控制。主要的方法是将桥梁的横截面尽量设计成流线型，能够抑制气流分离的发生。发生了这样的振动，如果振幅超过了限值，我们可以在桥梁的桥面结构中间加上一些结构阻尼装置，这种振动就可以有效控制住。既然涡激共振只有在风速达到临界风速才会发生，因此对于虎门大桥的现状没有必要完全封闭。可以考虑在风速接近临界风速时封闭，而当等风速降下来以后，桥梁就可以再重新开放。当然，从目前来看虎门大桥风振主要是涡激振动引起的，但是否还有其它风致振动的影响还需进一步系统的研究。此外，建议对桥梁结构进行检测，如果桥梁性能退化比较多，建议适当对关键部位进行加固处理，保证桥梁的安全。据报道，经报请上级部门核准，5月7日16时30分起，虎门大桥通航水域已恢复通航。相信再过不久，虎门大桥就能全面恢复通行，继续为人们提供便捷安全的服务了！■ 重磅 | 广工2020年硕士研究生招考复试基本分数线及复试名单公布！
来源 | 综合整理自触电新闻、汪新教授采访视频
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