如何看待5月5日虎门大桥因剧烈晃动而封闭？是因为天气影响吗？ 第1页

看了现场视频，是有点吓人啊。

关键是，今天风不大啊!

评论区很多人说今天风大，是的今天的风是比平常大，但有台风大吗？虎门大桥经历了多少次台风有今天抖的吓人？

这大概是珠三角收益最高最繁忙的桥了，保佑平安！

专业解释请看这里

从视频声音来判断现场风力比较大，在没有其他外荷载激励的情况下，应该是风振所引起的，但风振还分为颤振、涡振、驰振、抖振等，具体是受风荷载何种影响还需要判断（空气动力学的问题比较复杂）。而从中央气象台的风场实况图中来看，珠江口风速并不算太大，理论上不至于对大桥有影响，不过现场风场往往还会受环境影响。

从结构上来说，悬索桥是靠一根根竖向缆索吊起钢箱梁，本身结构侧向刚度就比较弱，在风荷载作用下容易发生抖动，例如在景区内的吊桥，人在通过时就摇摇晃晃。但像虎门大桥抖动得这么剧烈还是比较罕见的。

类似的事故最著名的是塔科马海峡大桥，它是受颤振影响而坍塌的（网上很多地方错误地说成是涡振），颤振是横向气流与结构互相耦合作用而产生的自激振动，即气流导致结构振动，结构振动反过来又导致气动力增强，于是振动更加剧烈，最终导致振动发散结构毁坏。颤振一般以扭转振动为主，所以我们能在塔科马海峡大桥的视频中看到梁体左右扭动。

根据最新报道，虎门大桥主桥此次是由于特殊风况而产生了涡振，不过主体结构未受损。

涡振是气流经过结构时，结构两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列漩涡，形成周期性的正负压力（类似于拍皮球一样），如果漩涡的交替脱落频率接近结构的本身固有频率时，便会发生共振，导致结构变形急剧增大。涡振虽然不会引起结构突然破坏，但在低风速时比较容易发生，持续的振动可能会造成桥梁构件疲劳损伤，影响行人和行车的舒适性和安全性。

以下为大连理工大学张占彪博士对有无水马的CFD（计算流体动力学）仿真结果，可以明显看出水马改变了梁体的横向气动外形，使得气流在流经水马时产生漩涡。

“水马”是如何撼动虎门大桥的？CFD来了！

更新：

笔者研究方向是桥梁结构健康监测与振动测试，这件事发生后在导师的安排下也分析了虎门大桥的振动响应数据。但笔者并不是做桥梁抗风方向的，以上内容只是抛砖引玉。转一篇多位业内专家对此的解释汇总https://mp.weixin.qq.com/s/NkIFEv_dTkeIBOicjAeTzA

检测结果显示，虎门大桥主体结构安全，可能很快就能通车了。

相关回答https://www.zhihu.com/answer/1205905766

1）首先说现象：这是一次很典型的涡激共振，一般发生在风速不大，风向与桥梁大致垂直，来流很均匀（一般狂风暴雨不会有涡激共振）

2）再说结论：影响涡激共振主要原因是气动外形。此次录像中存在临时的防撞墙（水马），改变了外形，大概率是引起涡激共振的原因。

3）对结构安全的影响如何？应不会有很大的影响。目前大量的涡激共振案例后续检查，结构都是安全无恙的。

4）实桥怎么避免涡激共振：桥梁设计前利用风洞节段模型试验进行检验，或者采用CFD技术进行检查。图中就是一个节段模型试验照片。将桥梁选取一段，用8根弹簧悬挂在风洞之中，模拟桥梁的振动频率。通过试验就可以获得涡激共振响应，据此评估桥梁是否具有发生涡激共振的可能性。

5）有了涡激共振怎么办？改变气动外形，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。但这些方法都需要进行试验验证。

日本Tozaki Bridge双层翼板气动措施

TMD阻尼减振措施

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果然热点厉害，破百了。那就补充几个桥梁涡激共振视频，很震撼！

一个施工中的桥梁涡激共振（Alconétar Arc Bridg）

https://www.zhihu.com/video/1241121206075891712 https://www.zhihu.com/video/1241121429124685824

上面视频是韩国 the 2nd Jindo Bridge的涡激共振

==============再补充点资料========

下面视频还是韩国 the 2nd Jindo Bridge的暴风下的TMD工作状态。可以看到TMD是可以起到减振作用的。

https://www.zhihu.com/video/1241359549359472640

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  alex-cui 网友的相关建议: 
      

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。

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”。

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。

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。

最近在西瓜视频上看到一个比较好的讲解这次虎门大桥异常抖动原理的视频，是一个叫 物理雷老师 的物理老师创作的。要是大家对上面文字理解起来比较吃力的话，看这个视频会直观易懂一些。我看这个平台还有很多高质量输出能力的优质博主和视频的，确实挺不错的，我也想去开拓一下，把文字变成视频内容。

虎门大桥抖动原理解析 https://www.zhihu.com/video/1242106676703772672

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  jing-ru-jing-ji-ren 网友的相关建议: 
      

当年98大洪水后，中央整治围湖造田，开展了退田还湖运动。小小年纪的我，也从媒体上知道了湖泊对洪水的调蓄作用。

23年后，我看到这个这个问题，想到了被填的西流湖，想到枉死的几十条人命，无语凝噎。

大城市地面普遍硬化，降雨无从下渗，大量汇集后，往往形成洪涝灾害。所以，城市里多修点湖泊湿地，不光是改善居民的生活环境，对解决城市雨后洪涝灾害，有巨大的作用。

随手一搜人工湖，看看各大城市在这方面的作为。

穗拟建最大人工湖白海面湖　规划人工湖18个

这是2005年的新闻，里面写到：“白海面不但调节流溪河的洪峰，为石井河以及其他分支河涌、均和涌、环蟯河、海口涌等换水，最终实现洪水资源化。”广州毕竟改革开放早，思路清晰正确。

北京市32个人工湖让暴雨歇歇脚

这是2017年的新闻，经历了2012年广渠门淹死人的事件，帝都修建了大量人工湖，“涝时可蓄水，雨过能排洪”的人工湖已有32个，星星点点散落京城大地。”并且，效果显著：”去年，北京市又一次经历了暴雨考验，房山区平均降雨量达到225.2毫米，大石河最高流量也达到了惊人的每秒1080立方米。汹涌而来的洪水温顺地汇入小湖中歇了歇脚，再加上河道足够宽阔，行洪能力提升，因此没有再发生漫溢。“

而郑州，作为一个北方城市，郑州本身缺少湖泊，属于先天禀赋不足。而郑州现在也并没有多少人工湖，当然算是后天也不够努力。以至面对这次暴雨，只能坐视洪水涌入地铁，灌入隧道，而无能为力。

暴雨难免，但灾难本可以不必这么严重。

逝者已矣，希望他们的死，能够让活着的人可以更好的活。

郑州需要的是向北京学习，科学规划，系统的建设更多“涝时可蓄水，雨过能排洪”的人工湖。

那样，当下次暴雨来临时，雨声不必再夹杂着求救声，雨水也不会满含着泪水。

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  Huxley-84-43 网友的相关建议: 
      

估算一个上界。思路是每一轮都寻求一条最短线段，将当前包含天使的多边形，按面积等分成两个新的子多边形。再假设天使的运气足够好，每次都瞬移到等分效率较低的子多边形。

直观看出，取平行于正三角形一条边的线段来等分其面积，等分效率最高。令此线段长度 ，三角形边长 ，则：

这样，初始正三角形被分成一个新的小正三角形和一个等腰梯形，易见等腰梯形的等分效率远高于新的小正三角形，于是根据假设，天使将瞬移到新的小正三角形当中。如此循环，至于无穷，天使将被锁定在初始正三角形的一个顶点。计算魔鬼走过的耗时路程：

记魔鬼速度 ，则捉住天使的时间：

这个题目如此离散，不借助于数值离散优化不易得到全局最优解，建议大家来改进这个上界吧。

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按照 @yyx 说的圆弧线等分正三角形以及后续的扇形，上界可以改进为：

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