虎門大橋懸索橋橋面發生明顯振動引發熱議。5月6日，廣東交通集團官方回應稱，已經對大橋進行了全面檢測，據專家組判斷，虎門大橋之所以發生振動，是因為橋樑渦振現象，而懸索橋結構安全可靠，不會影響大橋後續使用的安全和耐久性。
為什麼說虎門大橋是安全的?
“懸索橋對風非常敏感，因此在設計上就要做許多抗風的安全措施，並進行全面風洞試驗，驗證橋樑的抗風穩定性。”中交公路規劃設計院副總經理、總工程師劉曉東說，對鋼箱梁的形狀基本是做流線形設計，抗風性能最優，而虎門懸索橋設計就採用了寬度35.6米、高度3.0米、兩側為梭形風嘴的流線型扁平鋼箱梁。
虎門大橋鋼樑設計者之一、西南交通大學教授鄭凱鋒說，風導致橋樑振動是相對複雜的空氣動力學問題，世界多座橋樑出現過這種現象。虎門大橋是我國沿海地區第一座大跨懸索結構橋樑，1993年在橋樑設計過程中，設計部門就委託北京大學和同濟大學等單位進行鋼箱梁截面風洞試驗研究，結果均表明其空氣動力性能良好。
虎門大橋主橋是一座單跨888米的超大跨徑懸索橋，是我國首座加勁鋼箱梁懸索橋，經歷了10多年的設計、研究和施工後建成通車，是我國早期建設的超大跨徑橋樑的代表作。
“從1997年6月通車至今近23年，期間經歷多次強颱風，虎門大橋沒有發生如此嚴重的異常振動，證明橋樑設計結構安全性能有保證。”劉曉東說，此次發生渦振，現場風力也僅5級左右，只是因為懸索橋吊索在進行定期更換，橋面兩側靠近護欄處擺放著隔離帶(俗稱“水馬”，相當於在橋面增設兩排矮牆)，破壞了橋鋼樑的流線形狀，剛巧遇到一個合適的風速，在梁體局部形成風的漩渦，由漩渦力導致梁體振動。
鄭凱鋒分析說，這種特定風場導致梁體振動有幾種可能。第一，如果梁體抗扭剛度大，就不會發生扭轉振動，但可能出現豎向彎曲或橫向彎曲振動;第二，如果梁體抗扭剛度較弱，則可能出現扭轉振動(如4月26日發生的武漢鸚鵡洲橋風致輕微振動);第三，個別梁體抗扭剛度更弱，則可能出現扭轉振動進一步擴散，導致梁體由局部斷裂發展為整體垮塌(如1940年11月發生的美國塔科馬橋風致橋毀事件)。
“虎門懸索橋屬於閉口截面鋼箱梁，梁體扭轉剛度較大，發生扭轉振動的可能性小;同時梁很寬、橫向彎曲剛度大，也不可能發生橫向彎曲振動;但由於其梁高度較小，豎向彎曲剛度較低，容易發生豎向彎曲振動，此次異常振動就是這種情況，但不會擴散，所以橋樑的結構是安全的。”鄭凱鋒說。
“一個大橋的設計方案要經過周密的理論驗算、模型驗證、專家審核等環節，越是大工程，流程越嚴格，設計越安全。”劉曉東認為，發生這樣的渦振現象，不會對虎門大橋的結構產生影響，但因為晃動不穩，會導致人車行駛的不適。
目前許多橋樑都加裝了安全監測系統，這些系統能否提前對渦振進行預警?虎門大橋為什麼沒有這樣的監測系統?
“大橋的設計方案經過了最嚴密的力學計算和風洞試驗驗證，發生渦振是十分罕見的，加裝監測系統是一種更保險的方式。”劉曉東說，相比加裝監測系統，平時更應該注意不要改變橋鋼樑的流線設計。
虎門大橋於1997年建成通車，是我國第一座懸索結構橋樑，在劉曉東看來，20多年前其未安裝結構渦振監測系統，是因為當時信息監測技術水平尚不是很先進，更是因為橋樑的設計方案科學嚴謹，保證梁體具備好的抗風安全性。
“近年來，有許多大橋加裝了安全監測系統，可以更好地獲取振頻數據，以便提前採取一些預防措施，比如暫時關閉通行、對橋鋼樑流線進行調節等，讓車輛行駛體驗更舒適。”劉曉東說。
對這次虎門大橋發生的渦振應採取什麼措施應對?5月6日，鄭凱鋒向相關部門提出的建議認為，此次梁體異常振動對橋樑安全沒有實質性影響，但是，需要重點檢查梁端4個豎向支座、2個抗風支座和伸縮縫是否局部損傷，梁體個別鋼板原有少量裂紋是否加劇等。“建議在檢查和必要處置後儘快恢復橋樑交通。”鄭凱鋒說。
科技日報記者 矯陽
