虎门大桥两次晃动是什么原因导致？美国大桥曾因这个效应晃到断裂

前几天广东虎门大桥晃动的消息登上了中国各大社交媒体的热搜榜，从网络上流传的视频中我们确实能够看到虎门大桥出现了肉眼可见的晃动。事情还没过多久，虎门大桥发生了第二次晃动，它也成功再次登上了热搜榜。很多网友表示看着视频都觉得很可怕，很难想象当时在大桥上的人是什么感受。从一些新闻媒体上我们了解到，大桥抖动是因为当时出现了较大的风力，而有些网友则表示不买账，难道在设计桥梁的时候不对这方面进行测试的吗？

虎门大桥

测试是肯定有测试的，否则一座横跨大江的桥梁不会被批准施工，也不会有车辆每天在大桥上来来往往，而且有些事故的发生总是那么突如其来，谁能预料到呢？我们应该弄明白的是，为什么大桥桥面会出现类似波浪一样的晃动？这里就要讲到流体力学中一种重要的现象——“卡门涡街效应”。这个效应最早是由德国科学家冯·卡门在研究动力学问题时发现的，用它来解释大桥晃动现象应该是合适的选择。那么什么是卡门涡街效应呢？

智利海岸上的卡门涡街效应

以此次出现晃动的虎门大桥为例，如果强风来袭时是沿着桥面流动的，那么桥面的上下会产生方向相反的涡旋。这两股涡旋在强风的持续作用下会一直存在着，从而对大桥产生持续的震动。一旦涡旋效应发展到了一定程度，那么就会导致大桥的振动频率与固有频率相等，从而出现大桥晃动甚至是断裂的现象。当外界因素导致物体产生的振动频率等于物体的固有频率，共振现象就出现了。

根据史料记载，共振现象曾经导致法国军队受到重创。事情发生在19世纪，一个法国军队在踏上一座100米大桥的过程中，士兵迈出步伐的频率几乎一致，导致产生了与大桥固有频率相同的振动频率，于是大桥开始出现晃动，最后由于共振现象太强烈了，桥身开始出现断裂，上百名士兵掉入河中牺牲了。上个世纪40年代美国也发生过一起大桥晃动事件，而且那次事件也出现了悬索桥断裂的悲剧。

这次大桥的主角是横跨在塔科马海峡上的悬索桥，在该大桥通车几个星期后，由于强风的作用大桥出现了不同程度的扭摆。这种现象持续了几个月，最后大桥还是断裂了。后来经过事故调查，大桥正是因为出现了卡门涡街效应而坍塌的，之后桥梁工程师都意识到了对桥梁进行风洞测试的重要性。

已修复的塔科马大桥

在后来的研究中，有设计师在悬索桥的桥面上增加许多气孔，目的是破坏卡门涡街效应的产生，这种方法如今还被应用在桥梁设计中。说回虎门大桥，至于这次的晃动是否也是卡门涡街效应导致，事故调查组还在做进一步的调查，但可以预见的是，在接下来几个月时间里，虎门大桥估计都无法通车了。