現代快報訊（記者 李娜 王瑞）5月5日-6日，廣東虎門大橋發生多次抖動，據專家組判斷，大橋5日的首次振動系渦振現象，不影響橋樑結構安全。江蘇也是跨江大橋較多的省份。渦振常見嗎？危害大嗎？大橋的設計者和養護者們，如何避免渦振，又是如何守護大橋的？現代快報記者採訪了橋樑專家。
虎門大橋的渦振現象，並非國內首例
虎門大橋是連接廣州市南沙區與東莞市虎門鎮的跨海大橋，位於珠江口獅子洋上，於1997年建成通車。虎門大橋車流量大，常處於飽和狀態。
據新華社消息，廣東省交通集團通報稱，5月5日14時許，廣東虎門大橋懸索橋橋面發生明顯振動，橋面振幅過大影響行車舒適性和交通安全。大橋管理部門聯合交警部門及時採取了雙向交通管制措施，廣東省交通運輸廳、廣東省交通集團連夜組織了國內12位知名橋樑專家召開專題視頻會議進行了研判。
△虎門大橋橋面發生振動 圖片來源：新華社
6日凌晨，專家組初步判斷，虎門大橋懸索橋本次振動的主要原因是：沿橋跨邊護欄連續設置水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形，在特定風環境條件下，產生了橋樑渦振現象。
廣東省交通集團通報稱，大跨徑懸索橋在較低風速下存在渦振現象，振動幅度較小不易察覺，僅在特殊條件下會產生較大振幅，不影響橋樑結構安全，會影響行車體驗感、舒適性，易誘發交通安全事故。虎門大橋管養單位已緊急開始對大橋進行全面檢查檢測，大橋繼續施行雙向封閉。交通運輸部已組建專家工作組到現場指導。
不過，據央視網等多家媒體消息，6日，橋面又出現小幅振動。橋樑設計專家、橋樑風工程研究專家葛耀君教授表示，後續的渦振與5日發生的首次渦振之間沒有直接關係，具體原因還需等測量數據結果。
虎門大橋出現的渦振現象，在國內並非首例。就在10多天前，武漢鸚鵡洲長江大橋也曾出現過類似抖動。4月26日下午，多名車主反映，在駕車途經武漢鸚鵡洲長江大橋中段時，感覺橋體明顯上下起伏，橋面呈波浪形，車內人員有眩暈感。當時，該橋管養單位回應稱，此次橋樑異常振動系特定風況引起，振幅在設計允許範圍內；橋樑結構運行正常，安全有保障。國外一些大橋也發生過明顯的渦振現象。
江蘇的大橋都有結構健康監測系統
江蘇依江而建，不少交通往來靠的就是過江通道，這其中，尤以跨江大橋居多。這些大橋平常是怎麼養護的？如何保障這些橋樑的安全？
△大勝關大橋（原南京三橋） 資料圖
“目前，大橋的管養都是按照交通運輸部相關規範要求進行的，大勝關大橋（原南京三橋）有24小時結構健康監測系統。”南京長江三橋有限公司工程部負責人倪大治告訴現代快報記者，通過24小時實時監測系統，如果結構狀況發生異常，就會自動發出警報。
大勝關大橋在全橋的主塔、鋼箱梁等關鍵部位設置了256個傳感器，有加速度傳感器、應力傳感器、風力傳感器等，通過這些傳感器，可以對大橋的受力進行監測，系統採集數據後，再由專業的技術人員進行分析判斷。棲霞山大橋（原南京四橋）則是在全橋安裝了188個（套）監測設備，主要監測荷載源，靜動力響應兩方面內容。除此之外，每年還會對大橋進行定期的人工檢測，每個月還要對主橋的支座、斜拉索的錨頭等重點構件進行專項檢查，發現問題及時處置。
現代快報記者瞭解到，大勝關大橋是斜拉橋，建成通車已經15年了；棲霞山大橋則是懸索橋，自2012年12月份開始也已經通車七八年了，兩橋的24小時監測系統都還沒有報警過。
“大橋的位移每天都在發生，因為是鋼結構的，不管是懸索橋還是斜拉橋變形，都是正常允許範圍內的。”倪大治坦言。
△棲霞山大橋 資料圖
“棲霞山大橋其實是個半漂浮體系，它可以上下左右，包括扭轉都是有允許角度的。”南京長江四橋工程部橋樑養護工程師李金橋更形象地解釋，大橋在南北兩側有兩條伸縮縫，每條可以允許1520mm的順橋向位移。每次颳風、每次下雪，其實都能監測到橋樑有輕微的變形。比如通車以來最大一次變形，是有一年的“十一”長假期間，當時單向通行車流較大，橋樑下撓，不過豎向變形還沒有達到允許限度的一半，在允許的範圍內。
現代快報記者瞭解到，目前，江蘇所有的長大橋樑（總長1000米或單跨150米以上）基本都設有24小時健康監測系統。
【橋樑專家】
大跨徑鋼結構橋樑易產生渦振現象
渦振常見嗎？對此，中設設計集團總工程師韓大章在接受現代快報記者採訪時表示，不能說常見，但是國內外有些大橋也出現過類似情況，目前江蘇的大橋還沒出現過明顯的渦振。他表示，容易發生渦振的大橋，一般主要是鋼懸索橋、斜拉橋以及大跨徑的鋼樑橋。
一般來講，在設計的時候，大跨徑橋樑往往先通過風洞試驗，來驗證所使用的結構形式和梁的形式，在橋位風環境下是否有可能出現在中低風速下的渦振和高風速下的其它不安全的振動。渦振雖然沒有結構安全問題，但是如果振幅過大，人首先就會產生不舒服感，行車也會出現不安全感，就像虎門大橋一樣，出現上下振動的情況，行車就會覺得很不安全。
韓大章表示，無論是從國外還是國內的案例來看，這種渦振並不會導致橋樑本身出現垮塌等事件，但是如果頻繁振動，那麼就有可能會對橋樑裡面的其他構件帶來損傷。正常情況下，大跨徑的橋樑尤其鋼橋，在有風環境下，會產生一定的振動，這是很正常的。但如果出現的是渦振，且振幅過大，是應該避免的。採訪中記者瞭解到，2018年時南京棲霞山大橋曾經遭遇過10級的大風，但是橋樑卻紋絲未動。對此，韓大章表示，能讓橋樑垮塌都是大風的時候，而渦振則不同，它是在中低風速的情況下產生的。
那麼，中低風速有具體的範圍界定嗎？採訪中記者瞭解到，這針對每座橋設計結構的不同，周邊環境的不同，以及風向的不同，都不一樣，但是可以明確的是，風速一定不會太大。而風洞實驗其實就是模擬和測試不同風環境下，會不會導致橋樑出現有害振動，如果出現問題，就會及時對橋樑結構進行調整和處理，或者儘可能減少和避免這種有害振動的發生。
隧道比橋樑安全？不能因噎廢食
針對虎門大橋事件，不少網友議論，“這麼一看，是不是隧道比大橋要安全得多？”對此，韓大章表示，這屬於典型的因噎廢食。
“虎門大橋的振動，屬於特定情況特定的風環境下產生的較大振幅，這是應該避免的。”他表示，根據媒體報道，現場專家論證，虎門大橋在換吊杆施工時，設置了很長的防撞水馬，有1.2米的高度，它改變了橋樑的氣動外形，導致產生渦振，而拿掉以後振動基本就消失了。而且虎門大橋是27年來第一次出現這樣的問題，這恰恰說明是由於改變了橋樑的形態產生的振動，而不是橋樑本身設計存在的問題。
密集行駛的車輛是否會引發渦振？可以監測嗎？
韓大章介紹，一般情況下，橋面是不會設置水馬的，只有橋樑需要施工的時候，為了保障施工人員的安全，才會使用水馬起到隔離和防撞的作用。那麼，小汽車在橋面密集行駛，是否也會出現類似水馬這樣導致橋面出現渦振的情況呢？他告訴記者，汽車通行並不是連在一塊兒的，中間是有縫隙的，不過現在對橋樑設計時，也在逐步對橋樑、車輛通行和風等因素同時考慮，比如鐵路橋，因為火車很長所以應當考慮得更加全面。
那麼，大橋日常的管養和監測，能不能有效減輕這種渦振的發生？韓大章表示，渦振是隨機、偶然發生的，設備監測只是在記錄數據，好的還有預警功能，但不能有效預防。一般在大橋的設計裡要儘量避免有過大的渦振發生，避免不了，或者試驗沒有發現，而實際發生了，就要增設氣動措施，改善外形來抑制振動，或者加機械抑振裝置，比如，江蘇的崇啟大橋，就在鋼箱梁裡面加了TMD，即調諧質量阻尼器，在建的南京浦儀上壩夾江大橋鋼塔和鋼樑內部都加了TMD來抑制渦振的發生。
