「虎门大桥」有点“飘”的大桥，该如何“定”下来( 二 ) 湖南大学

人们都在纠结温柔的风，吹动了坚固的桥。但其实风温柔与否不是重点，吹的角度才有技术含量。这个技术叫“攻角” 。 “春天为啥好放风筝？因为气流从下往上形成‘攻角’ 。通常攻角不超过3度，所以风洞试验是按正负3度进行测试。如果刮风攻角大于3度，就可能引起振幅高于设计振幅。 ”陈政清说。
风还是温柔的风，只是今年“攻角”可能更大。换言之，不是刮风就会涡振。要引起涡振的条件颇苛刻：如风向基本和桥面正交，形成“正攻角”；风要“平稳” ，紊流度小，而非风速忽高忽低。
大跨度桥梁越来越多，涡振问题要重视
“我们的抗风规范，主要针对跨度200米以内的桥梁设计。跨度小的桥梁不存在明显涡振问题。但大跨度桥梁，特别是悬索桥及连续梁桥，都易遇涡振问题，因此通常采用风洞试验测试。” 陈政清说。
全球自上世纪90年代起，就发生过多个大跨度悬浮桥的涡振。缘何今日存在这类涡振？陈政清认为，面对大跨度桥梁高阶模态涡激共振，存在一个亟需解决的“中国问题” ，即抗风规范应进一步完善，考虑大跨度桥梁的多阶涡振可能性。
“涡振受风和桥梁自身结构影响。风不能人为控制，但我们能从桥梁上想办法。 ”陈政清说。
办法主要有两种：加大阻尼比，或改变桥梁气动形状。国外内大量调查研究表明，多数桥梁实际阻尼比，低于规范阻尼比。因此可借助增加阻尼器，来增大桥梁阻尼比。如湖南大学研究团队考量桥梁阻尼器“长寿”因素，发明的电涡流阻尼器，能将震动转为电力消耗掉，变相增大阻尼比。同时，在对大跨度桥梁进行风洞试验时，适度调低测试阻尼比。
桥梁结构也很重要。湖南杭瑞高速动力谷大桥、矮寨桥等大跨度桥梁，均采用桁架桥结构，抗涡振能力更强。不过，对已成型的桥梁，进行气动外形改良也是研究热点。这些研究包括桥位风环境数值模拟、大桥动力特性识别、健康监测系统升级及涡振大数据分析、大比例节段模型风洞试验及减振措施、风-车-桥耦合振动分析等。
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来源：科技日报
编辑：张爽
审核：管晶晶
终审：冷文生