虎门大桥异常振动的原因与汽车空气动力学有关。

五一假期最后一天，头条给了广东虎门大桥。从多家媒体报道和现场视频得知，5月5日下午虎门大桥发生异常晃动，整个桥面如波浪般起伏。场面一度看起来有点吓人。

很快，大桥异常抖动的原因也出来了。据广东交通集团今天上午通报，专家组初步判断，桥梁振动是由桥梁在一定风环境条件下的涡激振动引起的，不会影响虎门大桥后续使用的结构安全性和耐久性。

至于桥梁的涡振，主要原因是跨桥沿护栏连续布置的水马改变了钢箱梁的气动外形。

“水马”其实就是我们每天在路上经常看到的东西，如下图，塑料中空结构，中间注水作为临时路障。“空气动力学外形”这个词听起来像一个汽车术语。

不过一排小水马就能让一座跨海大桥异常摇晃，还是有点厉害的。这背后的原理其实和汽车的空气动力学差不多。众所周知，汽车发展应用于空气动力学，风阻系数一词就是体现。

通过汽车的外形设计，尽量减少汽车的迎风面积，同时要注意导流，使空气尽可能地附着在物体表面，因为当风速较快遇到不平的表面时，容易产生混乱的涡流，不仅消耗汽车的动能，还会影响车身的稳定性。

漩涡很好理解。如果你有驾驶经验，当车速高于50km/h时，你打开一部分车窗。如果你能用头发感觉到风在你脸上疯狂的吹，那几乎就是一个漩涡。当然，在车内，通常出现颠簸的真正区域是轿车的后窗。

所以汽车上通常的做法是尽量减少凹凸面，或者进行导流设计，比如一些前围板、翼子板、前后扩散器以及底盘护板的安装，既可以加快气流速度，提高下压力，也可以防止气流混乱。

然而，与汽车不同，在大型桥梁或建筑物上应用空气动力学的主要目的不是利用风做任何事情。但尽量减少风对建筑的风压和气动干扰，也就是尽量让风“忽略”或不影响自身，这一点对于一些高层建筑和跨海大桥尤为重要。

▲日本户崎桥桥上的双翼板设计

比如现在大型建筑在施工前会像汽车或飞机一样做风洞实验，很多桥梁在施工时会通过在汽车上设计防撞栏或类似挡泥板的护栏来分流，减少空气动力干扰。

虎门大桥这次产生的“桥梁涡激振动”全称应该是“桥梁涡激振动”，指的是在平均风的作用下，通过实腹梁桥截面后交替脱落的旋涡引起的振动。

网上流传的另一种说法“卡门涡旋效应”，其实是流体力学的一个分支，其提出者是著名的冯·卡门先生。但“桥梁涡振”和“卡门涡街效应”的现象是相似的，可以解释为什么虎门大桥这次会出现异常振动。

当一定的风速吹过虎门大桥时，刚好有一排1.2M高的水马对气流产生影响，使通过大桥的气流周期性地产生两个平行的反向涡旋，然后连续的涡旋会对缠绕的大桥产生一个周期性的力，这个力刚好接近大桥的自振，产生* * *振动， 这又放大了桥梁本身的振幅，并最终导致桥面在视频中接近失真的效果。

用1.2m高的水马只是小菜一碟，但足以撼动15km长的跨海大桥，这也是空气动力学的典型应用。

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