据中 央纪诿国家监诿网站报道,涡激共振主要具有五方面的特征:
一种在较低风速下发生的有限振幅振动;
只在某一风速区间内发生;
最大振幅对阻尼有很大的依赖性;
涡激响应对截面形状的微小变化很敏感;
涡激振动可以激起弯曲振动,也可以激起扭转振动。
同时,报道还指出,涡激振动和气流之间会相互制衡,涡振振幅不会无限增大,因此很少会造成结构的彻底损坏。
虽然桥体不会受到损坏,但对于出行,上下摆动的桥体容易让人产生晕眩感,存在着较大安全隐患。另外,如果振动发生的频率高,可能会导致桥上杆件出现裂纹或疲劳破坏。
在处理涡激振动问题时,需要把流体和固体弹性系统作为一个统一的动力系统考虑,找到两者的耦合条件。由此,为了抑制涡振,通常会通过风洞试验选取一个合适的截面破坏漩涡脱落,以此降低涡激振动的响应。
前面提到,虎门大桥是由于设置水马改变了钢箱梁的气动外形才引起了涡振现象,由此,葛耀君建议:
解决办法就是,加了什么拿掉什么,短时间内或还会有振动,因为能量还没耗散掉。
桥梁振动不少见
除了涡激振动,关于桥梁振动还存在颤振、抖振、驰振等形式,而这些都会对桥梁的正常使用造成影响,甚至严重情况下会对桥梁造成破坏。
在国内外记录中,大桥晃动的实例屡见不鲜。
伏尔加格勒大桥"蛇形共振"
2010年5月19日,伏尔加格勒过河大桥桥面突然呈波浪形翻滚。从侧面看去,桥边一段接着一段,不停地上上下下。
届时,俄罗斯著名桥梁专家阿纳托利表示,这种现象可能因风波动和负载所共振而发生。大桥振动停止后,专家检查了桥梁各处道路和围栏等,发现桥梁无裂纹,无损伤。

注:图为日本东京湾大桥振动场景
日本东京湾大桥"竖向涡振"
和虎门大桥一样,东京湾大桥也曾产生过涡振。
东京湾大桥最大跨度240m,曾在16-17m/s的风速下,发生竖向涡振,其晃动幅度达50cm。

注:图为塔科马海峡吊桥
塔科马海峡吊桥"振动倒塌"
塔科马海峡吊桥跨度达853米,大桥建成通行四个月后,就发生了坍塌事故。
据悉,塔科马海峡吊桥的设计师LeonMoisseiff认为,斜拉索大桥主缆能够化解一部分风的压力,同时,桥墩和索塔也能够通过传导分散能量,由此将桥的主梁由7.6米缩减至2.4米。
但由于没有预见空气动力给桥梁带来的共振影响,塔科马海峡吊桥在微风情况下都会发生晃动,当风力值变大时,其晃动幅度亦会增大。
坍塌事故发生后,美国空气动力学家TheodorevonKarman进行了调查,发现倒塌原因在于桥面厚度不足,当吊桥自身的固有频率和卡门涡街的振动频率达成一致时,桥面容易产生剧烈共振。
幸运的是,虎门大桥没有造成实质性破坏,据最新消息,桥梁专家仍在进一步排查桥梁的安全隐患。