為什么虎門大橋會震動？這個物理老師用高中知識來解釋

高等學(xué)府視角解析虎門大橋震蕩：5月5日至6日接近20小時，廣東省的虎門大橋呈現(xiàn)振動現(xiàn)象，其主要原因在于橋面布置的防撞桶改變了鋼箱梁的空氣動力外形，并非源于虎門大橋長年的過量負(fù)荷使用。

為何移除防撞桶后橋梁仍出現(xiàn)震動？這座主跨888米的懸索橋，重量超過15000噸，對于這樣一個巨構(gòu)來說，達(dá)到共振狀態(tài)后的平息和穩(wěn)定需要足夠的時間。虎門大橋的這次振動屬于正常范圍內(nèi)的現(xiàn)象，其結(jié)構(gòu)并未受損，可確保安全通行。

橋梁渦激振動是融合自激振動與強迫振動特征的一種有限振幅振動，它在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)能維持渦激頻率恒定，形成一種“鎖定”效應(yīng)。減少渦激振動的方法包括提升結(jié)構(gòu)的阻尼或添加整流板。這就像用風(fēng)阻尼器，比如“穩(wěn)定樓體神器”，如果摩天大樓不隨風(fēng)搖擺，反而可能帶來危險。

按照標(biāo)準(zhǔn)，超高層建筑應(yīng)具備抵御超過40米/秒（12級臺風(fēng)級別）風(fēng)速的能力，因此在強風(fēng)下限制樓體擺動的風(fēng)阻尼器是許多超高層建筑設(shè)計中的關(guān)鍵元素。

風(fēng)阻尼器，被廣泛視為“穩(wěn)定樓體的球體”，當(dāng)超高層建筑在強風(fēng)中向某一方向搖晃時，它能朝相反方向響應(yīng)，從而抵消風(fēng)力影響，確保建筑穩(wěn)固如初。上海環(huán)球金融中心是中國大陸首個使用風(fēng)阻尼器的摩天大樓，而上海中心大廈則采用了全球首款擺式電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

然而，也有人聯(lián)想到歷史上的塔科馬大橋振動事件，最后導(dǎo)致了橋梁坍塌。那么虎門大橋的渦激振動會不會造成類似后果？兩座橋的結(jié)構(gòu)大相徑庭，懸索橋有其獨特的兩種振動模式，虎門大橋的情況屬于渦振，而塔科馬大橋則是顫振，兩者性質(zhì)迥異。

同學(xué)們可以放心地使用虎門大橋通行，不存在任何安全隱患。

(責(zé)任編輯：佚名)