发生在虎门大桥的涡激共振2020年5月,虎门大桥发生明显振动现象,引起了社会的广泛关注。国际桥梁专家认为主要是由于大桥发生涡激共振引起的,大桥所在地区在春、夏季的主导风向是东南风向,刚好与虎门大桥如图甲接近于垂直,这样的风向容易诱发涡激振动。
什么是“涡激振动”呢?如图乙所示,在一定条件下,流体流过阻碍物时,会在阻碍物的上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡①、②、③、④…,这一现象叫卡门涡街现象。产生旋涡的一侧流速快,另一侧流速慢,交替形成大小不同的压力,使阻碍物产生有规律的振动,即涡激振动。涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v有关,其关系为(为常数)。桥体异常振动是由于桥面上安装了高的临时护栏,在特定风环境条件下产生了涡激振动。当涡振频率与大桥本身的固有频率相近时,大桥就会出现涡激共振,发生较为剧烈的振动。
(1)如图所示的桥与风向的关系中,容易发生涡激振动的是;
A. B.
C. D.
(2)自然界中产生卡门涡街现象的情况很多,下列例子中与此现象相同的是;
A.茶壶盖上钻有小孔
B.云层飘过山峰
C.河水流过礁石
D.用高压锅做饭
(3)风沿着江面吹向大桥,当桥体上侧产生涡旋时,桥体(选填“上”或“下”)侧受到的压力大;
(4)安装临时护栏后,增大了桥体的,使得相同风速下桥体的涡振频率(选填“增大”或“减小”),当涡振频率接近大桥的固有频率时,大桥发生涡激共振。