悬索桥靠谱吗？为何悬索大桥总是异常抖动？其构造和原理是什么

无论在那个时代修桥铺路，都是颠扑不破的致富真理，毕竟只有交通通畅，人们才能交流、才能通商、才能致富。我国古人深谙其中的道理，所以才有赵州桥、通惠桥、卢沟桥等名桥的诞生。但是，到了现代之后，人们讲究效率，并且大桥的长度也愈发增长，因此精美的石拱桥逐渐退出了舞台，转而开始建设现代大桥。

卢沟桥

其中，悬索大桥就是其中的佼佼者。从上世纪60年代开始，我国就开始攻关悬索桥技术，到如今悬索大桥已经遍布四海八方。虎门大桥是我国第一座大型悬索大桥，至今屹立23年，但是在2020年5月时却发生了大桥异常抖动事件，而这也并非是国内悬索大桥的第一起抖动事件。

虎门大桥

为何悬索大桥总是出现异常抖动？其中的原理是什么？与大桥的构造有关吗？

悬索大桥的诞生

桥，从字面上来看就知道这是由木头制作的工具，是架在水面上的木质通道，后来引申为架在悬崖峭壁之间的栈道。我国幅员辽阔，山川河流遍布全国，这些河流虽然哺育了无数的华夏儿女，但是它们也成为阻碍人们交流的“天堑”，一片江水将人分割两地。不过办法总比困难多，聪明的古代人将木头架在水上，形成了独木桥，完美的解决了江水阻隔的问题。

独木桥

从此之后，桥这样交通设施就在大江南北铺排开来，我国也成为远近闻名的“桥的国度”，总体来说我国的桥分三种木桥、石桥、索桥，而今天我们要讲的就是索桥。索桥，在我国的历史十分久远，因为只需要些许竹子或者木板在再加上一些藤蔓或者绳索就能架设，在云贵川等多山、多水的地方十分常见。

索桥

在战国时代四川就出现了竹索桥，秦取巴蜀正是利用了竹索桥，而四川的百米铁索桥最早见于汉宣帝年间。同一时间段云南建造了兰津铁索桥，贵州也在十七世纪出现了百米铁索桥，而自诩为现代桥梁发源地的西方却一直到17世纪才从中国了解到悬索桥，可见我国古代悬索桥是独一无二的。近代以来，西方工业化革命他们在技术上超越了我们，在吸收了我国悬索桥的基础上，将其改良成为现代悬索桥。

竹索桥

在我国古代悬索桥的长度一直都没有突破150米，赫赫有名的泸定桥也只有百米出头，这对于我国的庞大河流而言，简直是杯水车薪，长江、黄河、淮河等大河仍旧是天然的屏障，这严重阻隔了南北两地的交流，不利于经济、文化的发展。

泸定桥

新中国成立之后，为了建设一个繁荣、有活力的国家，就需要将全国各地连接起来，给死水增添活力，因此打掉长江、黄河等大河的阻隔势在必行。现代悬索桥的构造，在19世纪被发明出来，脱胎于我国的索桥，不同于其他桥梁，悬索桥的受力装置不是桥墩，而是悬索来承受拉力，因此一般使用钢筋来制作。

异常抖动的悬索桥

悬索桥，因为灵活多变跨度大，能适应大风以及地震，因此在我国广泛建造，重庆朝阳大桥、鹅公岩大桥，广东虎门大桥，鹦鹉洲长江大桥等大桥都是悬索桥。这些桥飞架南北，将天堑变通途，架起了我国的文化、经济发展之路。不过，悬索大桥也并非是完美的，因为大桥比较灵活，不稳重，比较容易出现异常抖动。

鹅公岩大桥

在去年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。许多桥上的车辆感到明显的抖动，现场十分的恐怖，让人质疑大桥是不是要晃断了，是世界末日来了吗？虽然在大桥发生故障之后，广东交管部门立即采取了行动，将大桥进行了管制，但是这并不能解开我们的疑问。

虎门大桥抖动

事实上，这并不是我国第一次也不是历史第一次出现悬索大桥抖动现象，大桥的异常抖动事件可以追溯到上世纪40年代美国的塔科马海峡大桥，这架全长1524米的大桥命运十分悲惨，在通车不久之后，大桥就在出现异常凶猛的抖动，整座桥左右抖动，远看就像一根麻花一样，最终整座桥在强力的振动之下坠毁。无独有偶，日本的东京湾大桥、俄罗斯的伏尔加河大桥、我国的鹦鹉洲长江大桥，都曾发生过这样的现象。

塔科马海峡大桥

为何，悬索桥如此爱抖动呢？它们是有“多动症”吗？究竟是什么导致了桥梁抖动？

大桥为何出现异常抖动？

在1940年，出现第一例桥梁抖动导致的坠毁事件之后，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，另一方面的原因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”。

卡门涡振

虎门大桥的抖动事件也是由“卡门涡振”引起的，在当天虎门大桥迎来了6到7级的大风，风速达到28.8千米/小时，过大的风速导致大桥的主体出现了“涡振”，同时安装在大桥两侧的水马（用于分割路面的塑料障碍物），导致气流变化异常，两者作用之下使大桥出现抖动。不过，由于本次振动的振幅还处于正常范围之内，所以影响不大。并且，由于虎门大桥属于柔性大桥，在面对风速过大的风时，出现这种状况是正常的。