▲ 4月26日武汉鹦鹉洲长江大桥晃动现场视频
看到这个新闻,不禁让人想起1940年美国塔科马海峡大桥坍塌事件:
塔科马大桥是一座跨海悬索桥,号称当时世界第三;大桥于1940年7月1日建成通车,却于1940年11月7日,在风速为19m/s的情况下,加劲梁经受70 min的剧烈振动后垮塌,振动中主跨1/4点附近扭角振幅约±35°。
随着计算机仿真的日趋成熟,有研究人员运用计算机仿真程序做出了最新的研究,模拟考虑了频率为0.2 Hz的反对称扭转振型(塔科马桥损毁时出现过该振型)及相应的频率为0.13 Hz的竖向弯曲振型,同时也运用了水洞实验来验证数值结果。研究表明,塔科马海峡大桥坍塌时存在大型旋涡沿桥面板移动,现已知扭转失稳由旋涡脱落引起,故提高气动稳定性以防止大型旋涡的形成为目标,并进一步表明如能有效防止大型旋涡的形成,一个自由度的扭转失稳在一定程度上是可以控制的。

实际上,塔科马海峡大桥自建成后就经常晃动,且程度较大,而武汉鹦鹉洲大桥平时晃动的程度非常小,在桥上几乎感觉不到;此次鹦鹉洲大桥晃动特别厉害,或许就是风经过桥塔或主梁后产生的“卡门涡街”造成的桥梁共振。但是,在前人悲惨的教训和众多科研成果的支撑下,桥梁设计师们已经考虑到了这些因素的影响,并在以安全为要素的前提下,设计出了这座宏伟的鹦鹉洲长江大桥,所以市民们无需恐慌。
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感兴趣的朋友可在SOLIDWORKS中自行建立悬索桥模型,再运用SOLIDWORKS Simulation对该悬索桥进行风荷载分析,也可进行频率分析、动态分析等模拟,来测试桥梁的安全性。
本文参考文献:《60年后塔科马大桥的空气动力研究》