為什么說(shuō)虎門(mén)大橋是安全的？目前監測技術(shù)能否預警渦振？

虎門(mén)大橋懸索橋橋面發(fā)生明顯振動(dòng)引發(fā)熱議。5月6日，廣東交通集團官方回應稱(chēng)，已經(jīng)對大橋進(jìn)行了全面檢測，據專(zhuān)家組判斷，虎門(mén)大橋之所以發(fā)生振動(dòng)，是因為橋梁渦振現象，并認為懸索橋結構安全可靠，不會(huì )影響虎門(mén)大橋后續使用的結構安全和耐久性。

為什么說(shuō)虎門(mén)大橋是安全的？

“懸索橋對風(fēng)非常敏感，因此在設計上就要做許多抗風(fēng)安全的措施，并進(jìn)行全面風(fēng)洞試驗，驗證橋梁的抗風(fēng)穩定性?！敝薪还芬巹澰O計院副總經(jīng)理、總工程師劉曉東說(shuō)，對鋼箱梁的形狀基本是做流線(xiàn)形設計，抗風(fēng)性能最優(yōu)，而虎門(mén)懸索橋設計就采用了寬度35.6米、高度3.0米、兩側為梭形風(fēng)嘴的流線(xiàn)型扁平鋼箱梁。

虎門(mén)大橋鋼梁設計者之一、西南交通大學(xué)教授鄭凱鋒說(shuō)，風(fēng)導致橋梁振動(dòng)是相對復雜的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，世界多座橋梁出現過(guò)?；㈤T(mén)大橋是我國沿海地區第一座大跨懸索結構橋梁，1993年橋梁設計中，設計部門(mén)就委托北京大學(xué)和同濟大學(xué)等進(jìn)行鋼箱梁截面風(fēng)洞試驗研究，結果均表明其空氣動(dòng)力性能良好。

虎門(mén)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(jīng)歷了十多年的設計、研究和施工建成通車(chē)，是我國早期建設的超大跨徑橋梁代表作。

“從1997年6月通車(chē)至今近23年，期間經(jīng)歷多次強臺風(fēng)，虎門(mén)大橋沒(méi)有發(fā)生如此嚴重的異常振動(dòng)，證明橋梁設計結構安全性能有保證?！眲詵|說(shuō)，此次發(fā)生渦振，現場(chǎng)風(fēng)力也僅五級左右，是因為定期進(jìn)行更換懸索橋吊索，橋面兩側靠近護欄處擺放隔離帶（俗稱(chēng)“水馬”，相當于在橋面增設兩排矮墻），破壞了橋鋼梁的流線(xiàn)形狀，剛巧遇到一個(gè)合適的風(fēng)速，在梁體局部形成風(fēng)的漩渦，由漩渦力導致的梁體振動(dòng)。

鄭凱鋒分析說(shuō)，這種特定風(fēng)場(chǎng)導致梁體振動(dòng)有幾種可能。

第一，如果梁體抗扭剛度大，就不會(huì )發(fā)生扭轉振動(dòng)，但可能出現豎向彎曲或橫向彎曲振動(dòng)；

第二，如果梁體抗扭剛度較弱，則可能出現扭轉振動(dòng)（如4月26日武漢鸚鵡洲橋風(fēng)致輕微振動(dòng)）；

第三，個(gè)別梁體抗扭剛度更弱，則可能出現扭轉振動(dòng)進(jìn)一步擴散，導致梁體由局部斷裂發(fā)展為整體垮塌（如1940年11月發(fā)生的美國塔科馬橋風(fēng)致橋毀）。

“虎門(mén)懸索橋屬于閉口截面鋼箱梁，梁體扭轉剛度較大，發(fā)生扭轉振動(dòng)的可能性??；同時(shí)梁很寬、橫向彎曲剛度大，也不可能發(fā)生橫向彎曲振動(dòng)；但由于其梁高度較小，豎向彎曲剛度較低，容易發(fā)生豎向彎曲振動(dòng)，此次異常振動(dòng)就是這種情況，但不會(huì )擴散，所以橋梁的結構是安全的?！编崉P鋒說(shuō)。

“一個(gè)大橋的設計方案是要經(jīng)過(guò)周密的理論驗算、模型驗證、專(zhuān)家審核等環(huán)節，越是大工程，流程越嚴格，設計越安全?！眲詵|認為，發(fā)生這樣的渦振現象，不會(huì )對虎門(mén)大橋的結構產(chǎn)生影響，但因為晃動(dòng)不穩，會(huì )導致人車(chē)行駛的不適。

目前監測技術(shù)能否預警渦振？

目前許多橋梁都加裝了安全監測系統，這些系統能否提前對渦振進(jìn)行預警？虎門(mén)大橋為什么沒(méi)有這樣的監測系統？

“大橋的設計方案經(jīng)過(guò)了最嚴密的力學(xué)計算和風(fēng)洞試驗驗證，發(fā)生渦振是十分罕見(jiàn)的，加裝監測系統是一種更保險的方式?！眲詵|說(shuō)，相比加裝監測系統，平時(shí)更應該注意不要改變橋鋼梁的流線(xiàn)設計。

在劉曉東看來(lái)，虎門(mén)大橋于1997年建成通車(chē)，是我國第一座懸索結構橋梁，二十多年前，其未安裝結構渦振監測系統，是因為當時(shí)信息監測技術(shù)水平尚不是很先進(jìn)，更是因為橋梁的設計方案科學(xué)嚴謹，保證梁體具備好的抗風(fēng)安全性。

廣深北行61轉虎門(mén)大橋匝道全封閉，導致該路段行車(chē)緩慢1公里。

“近年來(lái)，有許多大橋加裝了安全監測系統，可以更好的獲取振頻數據，可以提前采取一些預防措施，比如暫時(shí)關(guān)閉通行、對橋鋼梁流線(xiàn)進(jìn)行調節等，讓車(chē)輛行駛體驗更舒適?！眲詵|認為。

對這次虎門(mén)大橋發(fā)生的渦振應采取什么措施應對？5月6日，鄭凱鋒在給相關(guān)部門(mén)提出的建議認為，此次梁體異常振動(dòng)對橋梁安全沒(méi)有實(shí)質(zhì)性影響，但是，需要重點(diǎn)檢查梁端4個(gè)豎向支座、兩個(gè)抗風(fēng)支座和伸縮縫是否局部損傷、梁體個(gè)別鋼板原有少量裂紋是否加劇等?！敖ㄗh在檢查和必要處置后盡快恢復橋梁交通?！编崉P鋒說(shuō)。