近日，深圳355米高的賽格大廈連續(xù)發(fā)生晃動，有專家指出，可能是刮風引發(fā)大樓產生共振（渦振）。去年廣東虎門大橋懸索橋發(fā)生橋面晃動，也是由渦振現(xiàn)象引起的。事件也再次引發(fā)人們對“風致振動與高層建筑”的關注：風力如何引起高層建筑振動？

　　被稱為“川藏第一橋”的雅康高速瀘定大渡河大橋橫跨大渡河，在峽谷紊亂的風場中經受相當于12級臺風的瞬間風速。該橋主跨長達1100米、索塔高達188米，橋塔頂至水面高差達364米。該橋迄今已是通車運營第3個年頭，在經常狂風大作的西部山區(qū)，如何確保大橋穩(wěn)穩(wěn)屹立？記者就此專訪了四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院。

　　顫振和渦振：

　　橋梁安全兩大“殺手”

　　參與研究的公司董事、副總經理蔣勁松從事橋梁設計30余年，曾任公司橋梁勘察設計分院總工程師。他向記者介紹，抗風設計主要運用于懸索橋和斜拉橋這樣的大跨度、相對柔性的橋梁。風力作用下產生的風致振動——如顫振和渦振，則是影響橋梁結構安全的兩大“殺手”。

　　顫振是大跨度橋梁在極端風速下可能出現(xiàn)的一種風致振動現(xiàn)象。在風場作用下，橋梁結構的振動行為與周圍風場的變化形成耦合，作為空間結構的橋梁系統(tǒng)，從流動的空氣中不斷吸收能量，從而出現(xiàn)發(fā)散性自激振動。

　　顫振問題一直都是橋梁風工程研究的焦點。這種不收斂的振動，是橋梁結構風致振動中最危險的振動形式。渦振則是大跨度橋梁在低風速下容易出現(xiàn)的一種風致振動現(xiàn)象。在風場作用下，當空氣繞流橋梁構件后，交替脫落的渦旋引起橋梁振動。由于渦振屬于較低風速區(qū)內的有限振幅振動，并非發(fā)散性振動，雖然對結構的安全影響較小，但是振動產生的不舒適感可能影響橋上車輛的行駛安全。

　　試驗了幾十種措施

　　終于找到抗風三大“法寶”

　　蔣勁松告訴記者，與海面上的風幾乎平吹不同，大渡河峽谷之中氣象多變、風場紊亂，瞬間風速能達到32.6米/秒，相當于12級臺風風速。受復雜地形地貌影響，橋址區(qū)易出現(xiàn)大風攻角來流，也就是說風的來流方向與橋梁橫斷面所夾角度大。橋位處的來流主要是兩岸雪山和谷底之間的溫差形成的山風，山風大部分均是從上往下流動，從而使得橋位處的風攻角以負攻角居多。

　　相關研究課題從2012年開始啟動。在確定實際結構發(fā)生渦振的可能性較低之后，設計人員將主要精力投向防顫振，試驗了幾十種措施，最后組合了試驗驗證最優(yōu)的方案，運用氣動措施、結構措施和機械措施三大“法寶”。

　　蔣勁松表示，其中最可靠的措施便是氣動措施。瀘定大渡河橋的設計采用了部分封閉中央開槽，并在橋面板中央上、下側設置穩(wěn)定板，進行氣動優(yōu)化。同時，還在側向風較大的區(qū)域防撞護欄上方設置了防風屏障，以保證橋上行車的安全性和舒適性。

　　在結構措施方面，瀘定大渡河大橋首次采用了鉸接式耗能型中央扣，限制主梁和主纜縱向錯位，提高結構的扭轉剛度，從而提高橋梁抗顫振性能，達到抗風目的。同時，防屈曲支撐的中央扣，又能在強烈地震中首先“屈服”，桿件退出工作，減少反作用力，從而保護主梁不被破壞。

　　所謂機械措施，則是安裝輔助裝置增大結構阻尼，或在結構上附加一定質量的重物來提高結構的氣動穩(wěn)定性，從而降低風振響應。瀘定大渡河大橋則是在主梁兩端各安置了兩個粘滯阻尼器，當油通過節(jié)流孔時產生節(jié)流阻力，等于給橋梁裝上了“安全氣囊”。

　　公司橋梁勘察設計分院副總工程師陶齊宇告訴記者，常規(guī)風攻角作用下，大于90m/s的風速才可能引起瀘定大渡河大橋的顫振。但目前看來，橋址現(xiàn)場還達不到其顫振臨界風速。

　　記者 嚴丹