5月5号,虎门大桥因为剧烈晃动而封闭,一度上了新闻热搜榜。很多网友也纷纷猜测大桥晃动的原因是什么。

其实,这并不是记录在案的第一起大桥晃动事件。早在80年前,就有类似的事件发生。

1940年11月7日,美国塔科马海峡发生了历史上最为标志性的吊桥垮塌事件。当天的风速经过技术人员测量,在早上七点半是38英里每小时,两个小时后增强至42英里每小时。这一风速的空气流动在桥上形成了周期性的两串平行反向空气漩涡,并对桥梁产生持续的浸染力,当该浸染力和大桥的振动频率相近时,便会引起桥面的强烈晃动。

巧的是,当时塔科马海峡吊桥附近正好有一个正在拍电影的剧组,在看到桥面剧烈晃动之后,拍下了下面这几组珍贵的镜头。

从画面中我们可以看到,原本刚硬的桥面在产生共振的时候,宛如柔软的面条一样四下扭动。桥上的车辆也随着桥面上下起伏。最终,承载大桥重量的桥索在反复的拉扯下断裂,塔科马海峡吊桥垮塌。

这座桥梁的垮塌引起了当时建筑界的一致重视。著名的物理学家,航天航空工程师——冯·卡门——也是钱学森留美时候的导师,对这一现象进行了细致的研究。为了纪念他做出的突出贡献,人们便将这一现场称为“卡门涡街”。

所谓的卡门涡街,其实是一种流体力学现象。就是说当流体以一定速度绕过某物体时,物体两侧会周期性地脱落出两串方向相反的漩涡,经过非线性作用之后,形成的就是卡门涡街。当水流过桥墩,风吹过烟囱等物体时都会产生相应的现象。

塔科马海峡吊桥事件也是卡门涡街引起的。之所以风速不大依然能够引起桥面剧烈晃动的原因就是两者之间产生了共振。就像我们平时荡秋千一样,只要使力的方向正确,哪怕我们没有使出多大力气,秋千都会慢慢晃动起来,并且在规律性使力的情况下,越荡越高。这也是为什么大桥扛得住台风却扛不住这42英里风速的原因。

除了1940年美国塔科马海峡吊桥外,人们在了解这一现象背后的原理之后,调出了历史上大桥垮塌事件的记载,发现自1818年以来,总共有超过11座悬索桥因为风吹的原因垮塌。韩国第二Jindo大桥也曾遭遇过卡门涡街现象。

至于本次虎门大桥是不是同样的原因,我没有更多的证据,也不好下结论,写本文的目的也只是提供一种思路给大家。至于真实原因是什么,请等待官方的调查解释。