突然“呼吸”的虎門(mén)大橋，將打開(kāi)另一個(gè)千億級(jí)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)

就在舉國(guó)歡慶勞動(dòng)節(jié)之時(shí)，虎門(mén)大橋“虎軀一震”給全國(guó)人民來(lái)了個(gè)“深呼吸”。

作為廣深珠高速公路網(wǎng)的主要組成部分，虎門(mén)大橋是廣東沿海地區(qū)重要的交通樞紐，始建于1992年，1997年通車(chē)至今，大橋一直都十分平穩(wěn)。

但是在5月5日下午，虎門(mén)大橋發(fā)生異常抖動(dòng)，甚至在今日凌晨都有振動(dòng)。出現(xiàn)該情況后，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶几艾F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，給出了目前最可信度最高的說(shuō)法，初步認(rèn)定此次虎門(mén)大橋的振動(dòng)主要是因?yàn)檠貥蚩邕呑o(hù)欄連續(xù)設(shè)置水馬（擋墻），破壞了大橋的斷面流線(xiàn)型，在特定風(fēng)環(huán)境條件下，產(chǎn)生了橋梁渦振現(xiàn)象。

橋梁渦振現(xiàn)象是如何產(chǎn)生形成？

公開(kāi)資料顯示，虎門(mén)大橋于1992年10月28日動(dòng)工建設(shè)；于1997年6月9日建成通車(chē)；于1999年4月20日通過(guò)竣工驗(yàn)收。大橋全長(zhǎng)4588米，雙向6車(chē)道，日均飽和標(biāo)準(zhǔn)車(chē)流量為8萬(wàn)輛，主孔通航凈高60米，橋下可雙向通行5萬(wàn)噸海輪。虎門(mén)大橋主橋?yàn)榭鐝?88米的鋼箱梁懸索橋，為我國(guó)第一座大規(guī)模大跨度的現(xiàn)代懸索橋；輔航道橋?yàn)橹骺?70米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，是當(dāng)時(shí)同類(lèi)型橋梁世界之最，被譽(yù)為“世界鋼構(gòu)第一橋”。橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)，連欄桿等物件都要慎重考慮它對(duì)整體的影響。此次，虎門(mén)大橋上的水馬高1.5米，連續(xù)長(zhǎng)度達(dá)到800多米，改變了橋梁的氣動(dòng)外形。

橋梁的截面呈流線(xiàn)型，迎風(fēng)面的風(fēng)吹過(guò)之后，是不會(huì)產(chǎn)生旋渦的，但是，當(dāng)這個(gè)形狀改變了，風(fēng)通過(guò)橫截面之后，會(huì)在背側(cè)形成漩渦，從而加大橋梁的壓力。在橋梁上加一個(gè)水馬等小型物件，沒(méi)有很大影響，連續(xù)性的物體，會(huì)使整個(gè)橫截面形狀被改變。

抖動(dòng)幅度處于設(shè)計(jì)安全范圍內(nèi)

大跨徑懸索橋在較低風(fēng)速下存在渦振現(xiàn)象，振動(dòng)幅度較小不易察覺(jué)，僅在特殊條件下會(huì)產(chǎn)生較大振幅，不影響橋梁結(jié)構(gòu)安全，會(huì)影響行車(chē)體驗(yàn)感、舒適性，易誘發(fā)交通安全事故。

6日凌晨，廣東省交通集團(tuán)通報(bào)專(zhuān)家組研判意見(jiàn)時(shí)說(shuō)，虎門(mén)大橋的橋梁渦振現(xiàn)象不會(huì)影響大橋后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。

虎門(mén)大橋運(yùn)行已經(jīng)20多年了，車(chē)流量大，虎門(mén)大橋抖動(dòng)雖然對(duì)行車(chē)造成影響，但是渦振現(xiàn)象在懸索橋設(shè)計(jì)的安全范圍內(nèi)，是可控的。比如，4月底，武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋就發(fā)生過(guò)晃動(dòng)，但是橋梁振幅在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，目前橋梁運(yùn)行正常。

目前，虎門(mén)大橋管養(yǎng)單位已緊急開(kāi)始對(duì)大橋進(jìn)行全面檢查檢測(cè)，大橋繼續(xù)施行雙向封閉。交通運(yùn)輸部已組建專(zhuān)家工作組到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

如何避免類(lèi)似虎門(mén)大橋這樣的肉眼可見(jiàn)渦振事件？

與虎門(mén)大橋類(lèi)似，橋都重慶也有不少大跨境的懸索橋，比如重慶的鵝公巖長(zhǎng)江大橋和鵝公巖軌道專(zhuān)用橋、江津幾江長(zhǎng)江大橋、重慶江津至貴州習(xí)水高速公路筍溪河特大橋等。其實(shí)，每一座懸索橋都有發(fā)生渦振的可能，不同的是振動(dòng)幅度的大小而已。

在給橋梁維修加固時(shí)，不能自作主張，橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)，做了很多風(fēng)洞等試驗(yàn)，每個(gè)細(xì)節(jié)都經(jīng)過(guò)考慮，擅自改變了橋梁形狀，可能會(huì)出現(xiàn)意想不到的情況。但是，橋梁也不會(huì)那么嬌氣，偶然放置些小物件不會(huì)有影響，但放置連續(xù)性大物件，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通。

但是，并不是所有的橋梁公路等基建在對(duì)抗外力的情況下都那么幸運(yùn)。關(guān)于大橋因外力坍塌最著名的例子是1940年塔科馬海峽大橋，同樣是懸索橋，但是在通車(chē)4個(gè)月后，突然被微風(fēng)摧毀。回到國(guó)內(nèi)，去年10月臺(tái)灣省宜蘭縣21年橋齡的南方澳跨港大橋和無(wú)錫高架橋皆因外力發(fā)生結(jié)構(gòu)型橋梁垮塌。

由于近幾年我國(guó)重型汽車(chē)數(shù)量等帶來(lái)的交通壓力越來(lái)越大，同時(shí)惡劣天氣帶來(lái)的腐蝕性也越來(lái)越高，對(duì)于有一定使用年代的橋梁和基建結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不小的負(fù)面影響。所以，橋梁的健康檢測(cè)、結(jié)構(gòu)安全評(píng)估以及損耗監(jiān)測(cè)等顯得尤為重要。

實(shí)際上，虎門(mén)大橋作為重要的交通樞紐，其實(shí)是有一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的。根據(jù)論文顯示，虎門(mén)大橋在設(shè)計(jì)之初就加入了GPS位移、應(yīng)變實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期形變、超限超載等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)這些系統(tǒng)的作用，實(shí)時(shí)獲取橋梁在各種情況下的受力、工作狀態(tài)，以及抗風(fēng)和抗震等結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的安全監(jiān)測(cè)。

從虎門(mén)大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的表現(xiàn)來(lái)看，融入物聯(lián)網(wǎng)的基建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的市場(chǎng)將會(huì)加速擴(kuò)大。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)目前鐵路營(yíng)運(yùn)里程12.9萬(wàn)公里，橋梁20萬(wàn)座；公路總里程14.26萬(wàn)公里，82.55萬(wàn)座橋梁；還有一些2萬(wàn)余座水電站、200多個(gè)機(jī)場(chǎng)等大型公共基礎(chǔ)設(shè)施。在這些大型基建里面，并不是所有的設(shè)施都有完整的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)，在新基建的加持下，相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求和市場(chǎng)只會(huì)大幅增加。

物聯(lián)網(wǎng)在橋梁監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

事實(shí)上，早已經(jīng)有類(lèi)似的解決方案在上海、武漢等地施行，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例也屢見(jiàn)不鮮。