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虎门大桥异动,或因路边水马所致。

闹得沸沸扬扬的虎门大桥异动,经过一晚上的发酵,引起社会广泛关注。而目前从各专家的判断而言,可能是因为不专业养护造成?

这是一个非常典型的卡门涡街现象,罪魁祸首很有可能就是桥梁维护中安放的这一排水马,一种用于分割路面或形成阻挡的塑制壳体障碍物。

就是你开车经常能在路上看到的这个物体。

水马实物图

卡门涡街原理图

在这次事故中,水马改变了大桥的共振特性,当一定速度的风吹过,不大不小,刚刚好是今天的风速8m/s,穿过大桥的气流会周期性地产生两串平行的反向旋涡,连续性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性浸染力,这种浸染力和大桥震动的频率接近时,就会产生共振。

共振越强,大桥摆动扭曲的幅度便会越大,好在今天的共振不强,及时拆卸了水马,没有酿成桥毁人亡的事故。

但这也在一定程度上暴露出了我们在桥梁养护过程中,缺乏足够的专业人员指导,忽视了桥梁的特性。

卡门涡街的提出者正是鼎鼎大名的冯·卡门,钱学森、钱伟长、郭永怀的导师,20世纪最伟大的航天工程学家,开创了数学和基础科学在航空航天和其他技术领域的应用,被誉为“航空航天时代的科学奇才”。

冯卡门

历史上最为著名的因共振而导致的桥梁倒塌事故当属美国的塔科马海峡吊桥事件——它既是现代桥梁建筑史上最为标志性的灾难,也成为物理学和工程学的经典研究案例。

1940年11月7日,技术人员在7:30测得风速为38英里/小时,两小时后增强至42英里/小时,而此时的塔科马海峡吊桥,桥面波浪形起伏已达1米多。疯狂的扭动使得路面一侧翘起达8.5米,倾斜达到45度。而这一切刚好被正在附近拍摄电影的团队收入镜头当中,留下了珍贵的影像。

最终,承受着大桥重量的吊索接连断裂,与120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡,激起了一大片烟尘。

塔科马海峡吊桥倒塌后第二天,著名物理学家冯·卡门觉得此事不妥,便用一个塔科马海峡吊桥模型进行试验。结果不出他所料,塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶,正是“卡门涡街”引起的桥梁共振。

自此以后,土木工程界充分认识到了空气动力学对桥梁带来的影响,后面所有的大型桥梁都要在风洞中进行相关共振实验,以免产生类似事故。

桥梁风洞实验

虎门大桥1992年开始建设,1997年5月通车,已经安全服务超过20年,历经考验,质量绝对过关。但此次事故之后仍然需要进行检测,以除后患。

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