当地时间10月30日18时42分左右，印度西部古吉拉特邦莫尔比市的一座吊桥倒塌，导致桥上人群落水。截至10月31日上午，已造成至少141人死亡、50人受伤，其中包括47名儿童，最小的孩子仅两岁。目前，已有9名相关责任人被捕。
印媒称，这座百年老桥在经过大规模维修和改造后，于5天前重新开放。10月30日傍晚桥梁倒塌时，桥上挤满了人。一段视频显示，此前曾有很多人在桥上蹦跳和奔跑，吊桥也因此而出现晃动。当地民众表示，事故发生前，多名年轻人摇晃吊桥，工作人员无视提醒。
▲新德里电视台曝光的一段视频显示，事故发生的一天前，有近百人聚集在桥梁上疯狂摇晃，还有人用脚踹桥梁的绳索。图源：澎湃新闻
“一些年轻人故意摇晃桥”“我提醒值班人员去制止，但他们只对卖票感兴趣，告诉我们没人管”“几个小时后，桥就塌了”……多家印媒发布、转载了事发前去过现场的目击者说法。
之后，英美媒体报道的一段监控录像视频，似乎证实了目击者的指控。
▲图源：网络
吊桥真的是被晃塌的么？
仅靠人力真的能摇断这么大一座桥吗？其实这是有可能的。如果摇晃的频率恰好与大桥的固有频率接近，就会引发桥梁共振。这种共振会使摇晃的能量不断叠加，晃动幅度越来越大，最终因结构无法承受而造成断裂。
▲事发吊桥示意图。图源：澎湃新闻
共振的威力到底有多大，相信很多人都听说过一个例子。在1906年的时候，有一支沙俄的军队过一座桥，这支军队纪律严明，过桥时也保持着齐步走的状态。每一个人都同时落足，达到了共振状态，结果桥就塌了。从此以后，军队过桥时就改为随意行走了。
事实上，这并不是历史第一次出现悬索桥剧烈晃动导致坍塌的现象，这类事件可以追溯到20世纪40年代美国的塔科马海峡大桥，这座全长1524米的大桥命运十分悲惨，在通车不久后，大桥就出现了异常猛烈的抖动。整座桥左右抖动，远看就像一根麻花一样，最终整座桥在强烈的振动中坠毁。
▲蛇形共振。图源：百度百科
异常抖动的悬索桥
你可能觉得上面提到的两座吊桥之所以会坍塌是因为结构不够牢固，但事实并非如此。
吊桥，又名悬索桥，是主要承重结构由缆索(包括吊杆)、塔和锚碇组成的桥。缆索的几何形状由力的平衡条件决定，单独悬索即为悬链线，加上加劲梁后主缆线形介于悬链线和抛物线之间。从缆索垂下的吊杆将桥面吊住，在桥面处常设置加劲梁，与缆索一起形成组合体系以减小活载挠曲变形。现代悬索桥是由发源于中国的古代索桥演变而来，主要适用于大跨度及特大跨度桥梁，是跨越能力最大的桥型。
因为悬索桥灵活多变且跨度大，能适应大风以及地震，因此在我国广泛建造。但同时，因为大桥比较灵活，不稳重，比较容易出现异常抖动。
2020年5月5日，在珠江上屹立了23年的虎门大桥突然发生了异常晃动现象，大桥呈现小幅度的上下起伏，就像是波浪涌动一样。查询资料可以发现，武汉鹦鹉洲长江大桥、日本的东京湾大桥、俄罗斯的伏尔加河大桥等都曾出现过这样的现象。
▲虎门大桥桥面发生明显振动。图源：央视新闻
悬索桥为何出现异常抖动？
究竟是什么导致了悬索桥的抖动呢？
我们把视角再次拉回到塔科马海峡大桥事件，在1940年塔科马海峡大桥坠毁事件之后，美国人就派出了事故勘测小组去寻找事故原因，其中有一位小组成员是著名的空气动力学家冯·卡门，他在勘测之时发现大桥的坠毁一方面是因为大桥的设计不合理，另一方面是因为在风力的作用下，大桥出现了扭曲变形，振动达到了大桥的固有频率，从而形成共振，最终引起了桥梁坍塌，这个原理也被称为“卡门涡振”。
2020年5月5日，虎门大桥突然发生抖动后，根据12名专家的讨论和分析，虎门大桥发生抖动的原因，同样是涡振现象。
▲图源：网络
涡振又叫涡激振动、涡激共振，是大跨度桥梁在低风速下出现的一种风致振动现象，涡激振动带有自激性质，但振动的结构反过来会对涡脱形成某种反馈作用，使得涡振振幅受到限制，因此涡振是一种带有自激性质的风致限幅振动。它不需要特别强烈的风，反而是在低速风的作用下才会产生。这也体现了共振的一个特点：不需要非常强大的能量，只要足够“精巧”，就能够产生意想不到的效果。
▲2022年6月18日晚，舟山西堠门跨海大桥产生短时涡激共振现象，引起社会关注。图源：大河报网
“就像桥上不能多人齐步走的道理一样。”相关专家介绍，桥梁发生涡振不是因为风有多大，而是风荷载引起的共振效应。钝体截面受到均匀流作用时，在截面背后会形成旋涡脱落，从而产生周期变化的涡激力。如果被绕流的物体是一个振动体系时，周期性的涡激力将引起结构的涡振，并且在旋涡脱落频率与结构的自振周期一致时发生涡振。桥梁遇到特殊风况会晃动是正常的，而遇到旋涡风时，桥面晃动比较大。
结语
悬索桥容易抖动，那还靠谱么？其实大可不必担心。涡振是各种结构最容易出现的振动，包括桥塔、拉索、主梁和高耸建筑物。从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在一定的恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡。但是涡振相对来讲，对于结构的危害有限，因为当结构的振动幅度持续增大时，气流受到结构振动的影响，漩涡的周期性脱落就会被破坏。通俗地说，涡振和气流之间相互制衡，涡振振幅无法无限增大，很少会造成结构的彻底损坏。为了抑制涡激振动，通常的方法是经过风洞试验，选择一个合适的截面来破坏漩涡的脱落，减小涡激振动的响应。
从美国塔科马海峡大桥断裂开始，几乎所有人都认识到了共振的威力，从此之后的桥梁几乎都必须经过风洞实验才能开始建造，因此我们不必担心出现断裂事故，一般的振动都是在正常范围之内的。
| 
京公网安备 11010802022300号
