5月5日下午14时左右，虎门大桥桥面发生了明显振动，桥面振幅过大已经影响到车辆通过的舒适性及安全。出现振动情况后，虎门大桥管理部门立刻启动应急预案，联合交警部门对大桥采取了双向交通管制措施。经调查，桥梁主体结构未受损，造成此次振动的原因是涡振造成的桥梁振动。

虎门大桥振动原因详解

造成虎门大桥振动的原因，是非常典型的卡门涡街现象，主要是因为在桥面设置了水马(下图中右侧的一排红色用于分割路面或形成阻挡的塑料制品)，改变了钢箱梁的气动外形。

当风以一定速度吹过水马时(当时的风速为8m/s)，穿过大桥的气流会周期性地产生两串平行的反向旋涡，连续性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性的侵染力，这种侵染力改变了大桥的共振特性，当侵染力和大桥的震动频率接近时，就会产生共振。共振越强，大桥摆动与扭曲的幅度就会越大。

卡门涡街原理图

根据现有掌握的数据和观测到的现象分析，虎门大桥悬索桥结构安全可靠。虽然此次振动也不会影响虎门大桥悬索桥后续使用的结构安全和耐久性，但同时也暴露了在桥梁养护的过程中，缺乏专业人员的指导，忽略了桥梁的特性。

虎门大桥现状

虎门大桥是中国第一座大型悬索桥，其主航道跨径888米，被誉为“中国第一跨”，桥梁结构与鹦鹉洲长江大桥相似。虎门大桥作为粤港澳大湾区关键通道，通车23年来，为粤港澳大湾区各城市互联互通和经济繁荣发展发挥了重要作用。

而与此同时，车流量的持续增长也造成这条交通大动脉不堪重负。据了解，虎门大桥的车流量由1997年建成时的日均1.84万标准车次，到最高日均17万标准车次，远超日均8万车次的设计标准，饱和度达2.1。

去年8月，虎门大桥公司相关负责人介绍称，由于虎门大桥段长时间处于超负荷运营，导致虎门大桥悬索桥、辅航道桥东引桥、太平大桥、广济2号桥、大涌桥及深湾桥等6处桥梁段存在不同程度的病害。

经相关交通检测机构综合检测与评估，虎门大桥宣布部分路段限制货车及40座以上客车通行，以确保桥梁的安全畅通和平稳运营，也为分步开展病害处置和维修养护提供条件。

历史上的桥梁事故

虎门大桥此次的振动事件，虽然并不影响其使用，但桥梁共振现象，仍值得关注。

桥梁的共振，专业名词叫“机械共振”——每个物体都有一个特别的固有频率，当外界作用给这个物体的频率恰好等于这个固有频率时，物体就会产生超出平常的位移，形成共振。

重量只可能压垮桥梁，不可能导致桥梁共振。如：去年的无锡高架桥坍塌事故，就是由于重量压垮所致，而非共振。

历史上最为著名的因共振而导致的桥梁倒塌事故当属美国的塔科马海峡吊桥事件——它既是现代桥梁建筑史上最为标志性的灾难，也成为物理学和工程学的经典研究案例。

1940年11月7日，技术人员在7：30测得风速为38英里/小时，两小时后增强至42英里/小时，而此时的塔科马海峡吊桥，桥面波浪形起伏已达1米多。疯狂的扭动使得路面一侧翘起达8.5米，倾斜达到45度。而这一切刚好被正在附近拍摄电影的团队收入镜头当中，留下了珍贵的影像。

最终，承受着大桥重量的吊索接连断裂，与120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡，激起了一大片烟尘。

塔科马海峡吊桥倒塌后第二天，著名物理学家冯·卡门觉得此事不妥，便用一个塔科马海峡吊桥模型进行试验。结果不出他所料，塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶，正是“卡门涡街”引起的桥梁共振。

自此以后，土木工程界充分认识到了空气动力学对桥梁带来的影响，后面所有的大型桥梁都要在风洞中进行相关共振实验，以免产生类似事故。

现代桥梁是如何抗震的?

现代桥梁在设计的时候增加了阻尼装置，目的就是为了防止出现由于共振导致的垮塌。

桥梁抗震主要有两大方法，隔振和耗能。隔震原理下的延性设计和隔震设计已经被规范收录采用，而采用耗能原理的各种阻尼器还未在规范中体现。

但其实基于耗能原理的减震设计已经被建筑规范采用10多年，可以相信阻尼器和阻尼支座在桥梁上一定会有应用空间。

▲粘滞阻尼器

根据流体运动，特别是当流体通过节流孔时会产生粘滞阻力的原理而制成的，是一种与刚度、速度相关型阻尼器。(粘滞阻尼器采用内填硅油的油缸式结构，通过活塞的往复运动带动内部硅油的流动，进而产生阻尼效果)

粘滞耗能阻尼器的研发和应用，等于给建筑或桥梁装上了"安全气囊"。在地震来临时，阻尼器最大限度吸收和消耗了地震对建筑结构的冲击能量，大大缓解了地震对建筑结构造成的冲击和破坏。