5月5日下午4點30分至5點左右，投資20億的廣東虎門大橋發生異常抖動，隨後大橋管理部門封閉了大橋。
廣東省交通集團6日凌晨通報稱，據專家組判斷虎門大橋5日發生振動系橋樑渦振現象，並認為懸索橋結構安全可靠，不會影響虎門大橋後續使用的結構安全和耐久性。6日凌晨，虎門大橋管理中心實時監控畫面看到，大橋仍有肉眼可見的輕微振動。
無獨有偶，就在一週前，投資超50億的武漢鸚鵡洲長江大橋也發生了類似的晃動。從武漢長江大橋橋體晃動事件，淺談大型橋樑健康監測系統設計（點擊閱讀）
01以前有過這種情況嗎
無論是虎門大橋也好，鸚鵡洲長江大橋也罷出現此種現象並非常見。不過，從這兩座橋的結構類型來講二者均屬懸索橋。
在美國曆史上，就有這麼一座著名的懸索橋晃動事件：塔科馬海峽大橋事件。
這座橋在當時是美國第三大懸索橋，一度被稱為“工程界的珍珠港”。設計師是業界精英，曾先後參與各著名大橋的建造。建築工人也兢兢業業，絕不存在偷工減料違規造假。
作為20世紀最嚴重的工程設計錯誤之一，它坍塌時卻沒有造成任何人傷亡。這是一個所有工程學科教學中都繞不開的經典案例。
在大橋建成前，原本大橋設計的抗風能力號稱達到120英里/小時。但是在大橋吊裝合攏完成後，只要有4英里/小時的相對溫和的小風吹來，大橋主跨就會有輕微的上下起伏。
工程師們也注意到了這個問題，一些專業人員被派遣到現場進行實地監測。
其後幾個月中，橋面的波動幅度不斷增加。大橋管理部門
嘗試過用捆綁纜繩、安裝液壓緩衝器的方式去減低波動，減少其對行車的影響，但沒有取得成功。
毫無預兆下，大橋路面的一側突然被風掀了起來，這引起了橋身側向激烈的扭動，和之前的起伏情況大不相同。在橋面過於劇烈的波動下，瘋狂的扭動使得路面一側翹起達8.5米，傾斜達到45度。
承受著大橋重量的吊索接連斷裂，失去了拉力的橋面就像一條發怒的蟒蛇在空中奮力掙扎。
建成通車僅四個月後，120多米的大橋主體轟然墜入塔科馬海峽，激起了一大片煙塵。
02為什麼橋體會擺動
馮·卡門、錢學森、普朗特
大橋坍塌後，美國組建了事故調查委員會，其中成員包括空氣動力學家馮·卡門，NASA著名的噴氣推進實驗室（JPL）就是由他創建的。我國科學家錢偉長、錢學森、郭永懷在美的導師就是馮·卡門。正是由於他的調查，塔科馬海峽大橋事故的原因水落石出。
NASA風洞實驗室
經過加州理工學院風洞內的模型測試後，卡門猜測這場災難源於一種現象——卡門渦街。
這是一個在自然界廣泛存在的現象。比如在水流中插一根木樁，在特定條件下木樁下游的兩側，會產生兩道非對稱排列的漩渦。這次事故中，橋兩邊的鋼板就像是水流中的木樁。當風形成的高速漩渦不斷從橋身兩邊脫離時，會對橋身產生一個交替的側向力。當側向力的頻率達到大橋的頻率，便發生共振，共振的後果，大家也都看到了。
從太空俯瞰智利海岸的卡門渦街
03現在該如何避免
如今沉睡在塔科馬海峽底部的大橋殘骸，變成了世界上最大的人工珊瑚。數量眾多的巨型太平洋章魚選擇在這裡安家。遺址上方是兩座新的懸索橋，它們將繼續完成第一座塔科馬大橋的工作。
馮·卡門1954年在《空氣動力學的發展》一書中寫道：塔科馬海峽大橋的毀壞，是由週期性旋渦的共振引起的。設計的人想建造一個較便宜的結構，採用了板材代替桁架作為邊牆。不幸，這些板材引起了渦旋的發放，使橋身開始扭轉振動。這一大橋的破壞現象，是振動與渦旋發放發生共振而引起的。
20世紀60年代，經過計算和實驗，證明了馮·卡門的分析是正確的。
針對此種現象，國際橋樑界和力學界專門進行了認真的研究，出臺了風致振動的橋樑橫斷面設計新規範，改善了橋樑橫斷面的氣彈性特性，而且每個大橋都要進行風洞模擬實驗，有效地避免了安全風險。
虎門大橋公司通告：受風速大影響產生渦振，橋樑主體結構未受損。橋樑遇到特殊風況會晃動是正常的，一般遇到旋渦風橋面晃動比較大。請廣大公眾不必過於恐慌，後續會根據檢測結果發佈相關信息。
資料來源：過山榜、物理學教研
編輯整理：成果小科
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