虎门大桥为什么异常抖动！从流体力学来了解这些会跳舞的大桥

　　五一假期的最后一天被异常抖动的虎门大桥刷了屏。5日有人拍到虎门大桥异常抖动，桥梁管理部门随即封闭大桥进行检测。而6日凌晨发现虎门大桥仍有轻微抖动。

　　What？什么情况？钢筋铁骨的东西还会抖？这桥很危险吧？一时间大家的脑子里跳出了无数个问号，有个别思想阴暗者还抛出了“这桥怕不是又一个豆腐渣工程”的疑问。

　　您先别急着下结论。经过桥梁专家的连夜研判，最终确定虎门大桥异常抖动的原因是“涡振现象”。涡振会造成桥梁抖动，但桥梁主结构并没受损，对桥梁的结构也没影响。

　　还别说，大桥抖动这事儿，还确实是经常发生的。你是不太关注新闻吧，其实前些天武汉鹦鹉洲长江大桥就抖过。不信？看下边的动图就是鹦鹉洲大桥抖动的情况。

　　不过鹦鹉洲大桥的抖动原因是“共振”，和虎门大桥的原因还不太一样。太专业的解释估计你也懒得听，我也懒得讲。总之，桥梁振动确实是正常情况。

　　你怕是没见过，老外的桥抖得比咱还厉害。美国的塔科马海峡大桥、日本的东京湾大桥、俄罗斯的伏尔加大桥都有过抖动的情况。非得我拿出证据你才信是吧？那戳下边的视频吧：

　　01:23其实大桥抖动真的是很常见的情况。你想想，那么长的桥，下边流着水上边吹着风，还是用斜拉索拉着的，就算是钢筋铁骨，怎么可能一动不动呢。

　　大桥抖动的原因很多是因为流体力学上所说的“涡激振动”现象。所谓涡激振动，是指在一定条件下的稳定来流绕过规则物体时，物体两侧会周期性地产生脱离其表面的涡旋，也就是所谓的边界层脱离，这种流体与物体相互作用的现象被称作“涡激振动”。

　　好吧，那我举个简单的例子：你找根竹竿把它插到溪水里，溪水流过竹竿之后就会产生漩涡，而竹竿也会发生晃动。竹竿越高，晃动得就越厉害。

　　上边的例子里，如果你把竹竿想象成大桥，把水流想象成吹过大桥的风，就可以明白为啥大桥会抖动了。

　　大概可以这么简单的理解，但真实原理可不是风吹的这么简单。另外，大桥的抖动还有一种是鹦鹉洲大桥那样的共振原因。

　　用物理学上的解释来说，共振是指一个物理系统在必须特定频率下，相比其他频率以更大的振幅做振动的情形，而这些特定频率称之为共振频率。

　　好吧，我们再来举个简单的例子：有一根绳子在正常晃动（如下图第一种情况）。

　　你用手握住绳子乱晃，晃动频率和绳子频率不一样的时候，绳子晃动可能就会变轻（振幅变小），就是图中的第二种情况。

　　而如果你手的晃动频率和绳子频率一致的时候，绳子的晃动的就会变剧烈（振幅变大），就是图中的第三种情况。

　　把绳子想象成大桥，把你的手想象成吹过大桥的风，就可以理解桥和风的频率一致时导致大桥抖动变剧烈的原因了。这就是共振导致大桥抖动的情况。

　　我们上面提到的塔科马海峡大桥就是因为类似原因垮塌了。这座桥于1940年7月1日通车，之后只要有轻度或中度的风就会使该桥来回摆动，因此被称为“舞动的格蒂”。1940年11月7日，大桥轰然垮塌。

　　航天工程学家冯·卡门通过研究发现了以其名字命名的“卡门涡街”现象，而该现象也正是塔科马海峡大桥垮塌的真正元凶。从此人类才真正意识到“卡门涡街”在桥梁设计上的重要影响，此后设计的桥梁都会规避此类问题。

　　所以，请相信科学，虎门大桥抖动的真正原因是“涡激振动”。而这种情况在大桥设计时已经考虑到了，这样的抖动是正常现象，不会影响大桥的安全性。

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