使用二十多年，虎门大桥究竟为何突然“摇摇晃晃”

昨天下午，广东虎门大桥发生异常抖动，不少过往群众表示整个大桥像波浪一样“起起伏伏”地摇晃，引发热议。

（热搜上的虎门大桥）

随后，大桥管理部门封闭了大桥。下午3点32分，交通管理部门对虎门大桥进行了交通管制，提醒途经车辆绕道行驶。

虎门大桥是广东省境内一座连接广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥，是广深珠高速公路网的主要组成部分，因其连接珠江两岸，沟通深圳、珠海等重要城市，是广东沿海地区的重要交通枢纽。

（04年大风曾在虎门大桥掀翻7辆货车）

虎门大桥于1992年动工建设；1997年建成通车；1999年通过竣工验收。投资近30亿元的虎门大桥是国家重点工程，拥有多项国内或国际先进水平工程技术和工艺，是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥，被认为标志着二十世纪中国桥梁建设的最高成就。

（初建成的虎门大桥）

但风真的能吹塌吗？没错，还真有。

半个多世纪前美国的一座海峡大桥就以这样的方式结束了生命。

（塔科马海峡大桥坍塌抓拍）

塔科马海峡大桥，对很多人来说是个陌生的名字。但它在风中诡异扭动的画面，却广为流传。如果事先没有了解过，你一定不会相信自己的眼睛。

大桥建成开通仅4个月后，就在人们惊恐的注视中坠入海峡。万幸的是，作为20世纪最严重的工程设计错误之一，它坍塌时却没有造成任何人伤亡。

这是一个所有工程学科教学中都绕不开的经典案例。

（摇晃中的塔科马大桥）

早在1889年，当地政府提出了在塔科马海峡上为北太平洋铁路建造栈桥，由于大桥的建成将大大方便海军在布雷默顿的造船厂和陆军在塔科马的军事基地的交通，桥的建设也得到了美国军方的大力支持。

由于历史原因，最终塔科马海峡大桥的建造计划直到1937年才步入正轨。

最初，联邦政府公共工程管理处（PWA）需要拨款1100万美元，用于建造大桥。但是来自纽约的工程师莱昂·莫伊塞夫（Leon Moisseiff），认为他有更好的办法。

（莱昂·莫伊塞夫-右一）

莫伊塞夫是当时著名的设计师，参与了20世纪20至30年代几乎所有大型悬索桥的设计中，莫伊塞夫一直相信自己可以把悬索桥建得比以往更轻、细、长。最终在塔科马海峡大桥的设计方案中让自己的理论成功实践。

塔科马海峡大桥施工图纸

莫伊塞夫打算采用2.4米的普通钢梁代替原计划中7.6米的桁架梁。这不仅将建造成本大幅降低至640万美元，还使得大桥更加的纤细优雅。

桁（héng）架

原本大桥设计的抗风能力达到120英里/小时。但是在大桥吊装合拢完成后，只要有4英里/小时的相对温和的小风吹来，大桥主跨就会有轻微的上下起伏。甚至桥上施工的工人还发明了咀嚼柠檬这样的办法，来抵御上下颠簸带来的眩晕感。

1940年7月1日，塔科马海峡大桥如期建成通车。在通车之前，大桥就已经出现遇风摇晃的情况，这吸引了不少民众专门驱车来一探究竟。

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工程师们也注意到了这个问题，大桥管理部门尝试过用捆绑缆绳、安装液压缓冲器的方式去减低波动，减少其对行车的影响，但没有取得成功。

1940年11月7日上午，风儿似乎比以往更要喧嚣一些。技术人员在7：30测得风速38英里/小时，两小时后达到42英里/小时，大桥出现的波浪形起伏竟达1米多。

这时，记者里奥纳德·科茨沃斯（Leonard Coatsworth）正驾车驶过塔科马大桥。毫无预兆下，大桥路面的一侧突然被风掀了起来。这引起了桥身侧向激烈的扭动，和之前的起伏情况大不相同。

科茨沃斯——桥上最后一人

茨沃斯跌跌撞撞地爬下汽车，大桥开始像麻花一样来回扭动，他的耳边充斥着混凝土撕裂的声音。到达安全地带后，回头目睹了一生难忘的景象。建成通车仅四个月后，120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡，激起了一大片水花。

大桥坍塌后，美国组建了一个事故调查委员会。其中就包括空气动力学家冯·卡门（Theodore von Kármán）。

卡门不多说了，NASA著名的喷气推进实验室（JPL）亦是由他创建。

经过初步的研究，委员会发现大桥在设计上存在不可忽视缺陷。首先塔科马大桥主跨长853.4米，桥宽却只有可怜的11.9米，这在同时期的悬索桥上是十分罕见的。不仅桥面过于狭窄，只有2.4米高的钢梁也无法使桥身产生足够的刚度。

刚度——物体抵抗变形的能力

其次在原计划中，风可以从桁架梁之间自由穿过。但换成普通的钢梁后，风则只能从桥上下两面通过。再加上大桥两边的墙裙采用了实心钢板，横截面构成H形结构，对风的阻挡效果将更加明显。

经过加州理工学院风洞内的模型测试后，卡门猜测这场灾难源于卡门涡街。

这是一个在自然界广泛存在的现象。比如在水流中插一根木桩，在特定条件下木桩下游的两侧，会产生两道非对称排列的旋涡。这两排旋涡旋转方向相反，相互交错排列，就像街道两边的街灯一样。

从太空俯瞰智利海岸的卡门涡街

在这次事故中，桥两边的钢板就像是水流中的木桩。当风形成的高速漩涡不断从桥身两边脱离时，会对桥身产生一个交替的侧向力。

卡门涡街是有规律的周期性现象，也就是说漩涡的形成和侧向力的作用，是具有一定频率的。塔科马大桥本身也有自己的频率，当两个频率接近的时候便会发生共振。而发生共振的后果，现在大家都知道了。

那个年代的人们对悬索桥的空气动力学特性知之甚少，因此这场灾难在当时来说基本上是无法预测的。而正是塔科马海峡大桥的坍塌引发了全世界科学家对风振问题的研究，促成桥梁风工程等各种新学科的建立。

随着时代的发展，大桥在设计时候都是改变气动外形来解决涡激共振，比如改变风嘴形状，改变检修车轨道位置，防撞护栏形式等等。另外，还可以增加TMD（调节质量阻尼器），也可以控制涡激共振。

（本次涡激共振的原因 ）cr:路遥知马力

目前虎门大桥这种情况，大概率只是因为改变了气动外形而导致的。虎门大桥20多年的风雨洗礼，每天的车辆吞吐总量都是一个极大的数字，广东一年多少台风，甚至前两年还经历过超级台风，但虎门大桥依旧的坚挺。

（本次事件导致摇晃的水马）

我们再来拿塔科马大桥举例，在最后一次倒塌前，经历了次数极多的上下垂直振动。最后一次大幅度的左右扭动，也晃了45分钟才塌。而且世界各地也有很多桥出现过类似现象（详情观看下方视频）。

视频连接请戳https://mp.weixin.qq.com/s/bZQmgxDkavX-HTwRiapHew

（via:广东台热点追踪）

在今天官方声明、专家解释后，还是有许多键盘侠们沉迷在自己的阴谋论世界里。

虎门大桥事件本身就是简单一次涡激共振现象而已，却被键盘侠揪住不放。我们生活中很多事情都是没必要非得寻根究底的。就像一个段子说的，搞理论的，Know everything but nothing works，搞实践的，Everything works but no one knows why.