首先開(kāi)門見(jiàn)山，第一個(gè)問(wèn)題

虎門大橋渦振后將來(lái)還會(huì)振嗎？

如果不采取適當(dāng)措施，將來(lái)一定還會(huì)發(fā)生振動(dòng)，而且會(huì)成為常態(tài)。

1）這次報(bào)道的渦振事件，從相關(guān)視頻來(lái)看，振幅非常明顯，如果說(shuō)這次渦振產(chǎn)生這么大的振幅是橋梁建成以來(lái)所發(fā)生的最大振幅，這個(gè)表述我覺(jué)得是合理的也說(shuō)得通（原因也找到了）；但如果像有些媒體所說(shuō)的這是這座橋建成以來(lái)第一次發(fā)生渦振，這個(gè)說(shuō)法我覺(jué)得站不住腳。水馬應(yīng)僅僅是稍微改變橋梁側(cè)向風(fēng)作用下的氣動(dòng)效應(yīng)，但不會(huì)是根本性原因。我覺(jué)得這個(gè)橋在過(guò)去投入使用的幾十年間，應(yīng)該是經(jīng)常發(fā)生這種“類渦振”的低頻振動(dòng)，只不過(guò)振幅沒(méi)有此次明顯而已。之所以這么說(shuō)是因?yàn)樗R對(duì)Vortex Shedding的頻率的影響不會(huì)大到不發(fā)生共振到共振的幅度區(qū)間，這一點(diǎn)常識(shí)對(duì)稍微了解渦振頻率理論計(jì)算公式以及做過(guò)結(jié)構(gòu)FRP分析的朋友應(yīng)該都有體會(huì)，真正的原因應(yīng)該是橋梁自身的自振頻率應(yīng)該處于誘發(fā)“渦振”的敏感頻率區(qū)間，水馬的出現(xiàn)僅僅應(yīng)該是“微調(diào)”了Vortex Shedding的頻率從而大幅增大了振動(dòng)的幅度而已。

2）如果上述理解成立，那么結(jié)論就自然應(yīng)該是：移除水馬，大橋恢復(fù)到以前的幾何形狀，大幅振動(dòng)消除，但依然會(huì)有一定幅度的振動(dòng)，而且在不改變橋梁的剛度、質(zhì)量和阻尼的前提下（假定橋梁結(jié)構(gòu)在此次渦振中未造成內(nèi)部損傷），這種小幅振動(dòng)應(yīng)該會(huì)成為將來(lái)的常態(tài)。

那么由以上問(wèn)題的分析解答很自然地會(huì)引出另一個(gè)問(wèn)題：

在這次渦振后，橋梁的剛度和阻尼改變了嗎？此次渦振是否會(huì)對(duì)橋梁造成內(nèi)部損傷？

我個(gè)人對(duì)這個(gè)問(wèn)題的理解如下：

1）如果這是一座全新的鋼懸索橋，我覺(jué)得這樣幅度的渦振對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼影響應(yīng)該不大。因?yàn)檫@樣的振幅不應(yīng)該導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的主要受力體系（懸索、吊桿以及橋主鋼梁及橋面deck系統(tǒng)）進(jìn)入非彈性破壞，因此主受力體系應(yīng)該仍處于彈性狀態(tài)，不會(huì)對(duì)橋梁的主受力體系的構(gòu)件造成什么損傷；對(duì)局部次要構(gòu)件的螺栓連結(jié)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)造成一定程度的破壞，但這對(duì)主體結(jié)構(gòu)的安全性、剛度和阻尼的影響應(yīng)可忽略不計(jì)。

2）但是對(duì)于虎門大橋這樣一座已投入使用二十幾年的鋼箱梁橋梁，我認(rèn)為像這次這樣如此幅度的渦振對(duì)橋梁的吊索與主鋼箱梁的連結(jié)節(jié)點(diǎn)，以及鋼箱梁以及橋面deck的焊接及螺栓連結(jié)等容易在正常使用階段銹蝕的部件位置一定會(huì)造成不可忽視的損害。因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)或部件應(yīng)該很多都有相當(dāng)程度的銹蝕（這種現(xiàn)象是非常普遍的，這也是一般橋梁都要做周期性維護(hù)的原因），經(jīng)過(guò)此次渦振后，可能會(huì)有很多的銹蝕部件或鋼絞線經(jīng)不住這樣幅度的變形而斷裂。有些與疲勞相關(guān)的焊縫或節(jié)點(diǎn)也可能會(huì)有較大程度的裂縫開(kāi)展，而這種損傷或破壞的程度或發(fā)展必須要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的專業(yè)檢測(cè)來(lái)確定，是無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單外觀目測(cè)而得到的。但這樣的損傷對(duì)橋梁剛度和阻尼的負(fù)面影響卻是肯定的。即它會(huì)降低橋梁的剛度和阻尼，即降低橋梁體系的自振頻率。具體降低的幅值需基于檢測(cè)結(jié)果結(jié)合數(shù)值模擬方可確定。但此次渦振使虎門大橋的結(jié)構(gòu)剛度變?nèi)踹@一定性結(jié)論是可以得出的。并且這個(gè)結(jié)論是基于虎門大橋已進(jìn)行合理的一般性周期性維護(hù)工作的假設(shè)，如果周期性維護(hù)工作做得好，那么這個(gè)負(fù)面影響就會(huì)較小，反之這個(gè)負(fù)面影響就會(huì)更大。

因此，為避免將來(lái)發(fā)生相關(guān)事故，個(gè)人建議有關(guān)部門應(yīng)對(duì)這座大橋做一個(gè)系統(tǒng)性的全面檢測(cè)，尤其是對(duì)受此次渦振影響大的區(qū)域，比鋼箱梁的拼接節(jié)點(diǎn)、橋面板和鋼箱梁的連結(jié)節(jié)點(diǎn)、豎向吊索同橋鋼箱梁的連結(jié)節(jié)點(diǎn)，尤其是橋跨中區(qū)域的豎向吊索與橋鋼主梁的連結(jié)節(jié)點(diǎn)（由于橋跨中區(qū)域豎向吊索的長(zhǎng)度短，其連結(jié)節(jié)點(diǎn)對(duì)橋面的波動(dòng)變形更敏感），以排除隱患。

至于有朋友問(wèn)主懸索是否會(huì)有事，考慮到懸索橋的一大特點(diǎn)就是主索無(wú)法替換，所以我覺(jué)得主懸索在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)已留有充分的承載力余量，所以應(yīng)該不會(huì)有問(wèn)題。但是如果主懸索有問(wèn)題的話可就是大家都不愿意面對(duì)的大問(wèn)題了。這個(gè)話題就不在本文討論的范圍了。