5月5日下午,虎门大桥异常摇晃的消息在社交媒体上爆发。截至6日上午,桥面仍有明显的振动。目前,虎门大桥已双向关闭,监管单位正在进行紧急检查和监测,交通部还成立了一个由12名专家组成的工作组来指导现场。
5月5日下午,虎门大桥出现了大震动~
许多新闻报道将异常抖动的原因解释为“主桥高风速”引起的旋涡振动...乍一看,“受天气影响”的感觉已经成为一个普遍的原因。在历史上,已经有无数的“XXX事件”是由天气原因的影响引起的...这次天气能逆转吗?
多多少少还真有点怀疑!虎门大桥是连接广州南沙区和东莞虎门镇的跨海大桥。让我们看看当时广州南沙区的天气。
5月5日下午,广州南沙区风力较上午明显增强
即使在下午6点以后,南沙区的整体风速有所下降,虎门大桥附近的风速约为7级。
虎门大桥所在区域从5日下午到晚上风力强劲
7级风的概念是什么?六七级风可能意味着树枝在剧烈摇晃。在这样的风中很难撑着伞走路。
但是强风使桥面倾斜?当然不是,但这次是其中一个帮手。真正的罪魁祸首是“卡门涡街”,这是一种流体力学现象,在自然界中并不罕见。
“卡门涡街”原理
简单地说,当遇到障碍物时,水或空气体(流体)将沿着物体的两侧“绕行”,当从物体表面落下时,将在后面形成成对的交变涡流。当流体流出的频率接近物体的固有频率时,会引起共振,严重时会对物体造成损坏。
一个众所周知的例子是20世纪40年代美国的塔科马海峡桥。它于1940年7月1日举行了盛大的开幕式。结果,它只持续了100多天。同年11月7日,塔科马海峡大桥在强风中倒塌。
~短暂的塔科马海峡大桥~
事实上,塔科马海峡大桥开通几周后,甲板上下摇摆。当时,强风使桥上下摇晃,从桥下看是这样的:
恐怖震撼中的塔科马海峡大桥~
桥面是这样的:
原来,当塔科马海峡大桥最初设计时,出于美学和经济方面的考虑,使用的材料太轻,导致桥梁在接近“卡门涡街”的频率下产生共振,从而导致桥梁剧烈波动,最终在大风条件下倒塌。“塔科马海峡大桥的倒塌”是20世纪最严重的工程设计错误之一,并且已经成为所有工程学科都无法回避的经典案例。
~一排排的水车改变了桥的空气动力学形状~
回到“虎门大桥异常抖动事件”,专家组初步判断,虎门大桥沿桥跨边缘护栏设置有水马,连续的水马改变钢箱梁的气动外形,从而产生特定风环境下桥梁的涡振现象。虽然没有最终的确认,但这应该是最终的答案。因为没有阻碍气体流动的水车,风会穿过风洞,不会引起共振。设计电桥时,对谐振频率进行了测试和验证。然而,跨海大桥都很长,形状的轻微变化会影响它们的固有频率,所以剧烈摇晃的问题可以通过重新排列水车来解决。
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