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施邦 | 虎门大桥颤动超20小时!专家分析来了

发布时间:2020-05-07 17:46:31发布作者:施邦实业文章来源:施邦实业



4月26日下午,武汉鹦鹉洲长江大桥桥体出现可感知的上下晃动现象,该桥管养单位武汉市城投集团公司回应称,此次桥梁异常振动系特定风况引起,振幅在设计允许范围内;桥梁结构运行正常,安全有保障



5月5日下午14时许虎门大桥悬索桥桥面出现可感知的波浪般晃动广东交通集团通报:振动系桥梁涡振现象,并认为悬索桥结构安全可靠,不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性。


据虎门大桥桥梁专业人员介绍,桥梁遇到特殊风况会晃动是正常的,一般遇到旋涡风桥面晃动比较大。不久前长江鹦鹉洲大桥也出现类似现象。



但直至小编发稿前,虎门大桥涡振已持续超20小时。5月6日,广东东莞虎门大桥管理中心召开媒体答疑会。中交公路规划设计院教授级高工、业务总监、著名桥梁专家吴明远,虎门大桥副总工程师张鑫敏等专家接受采访,专家预估:个人感觉桥梁安全性没问题。而在早前通报中,专家初步判断此次涡振和桥上连续设置水马有关,在撤掉水马后大桥涡振依旧持续。





日常

养护

1

日常养护设置水马


虎门大桥公司副总工程师张鑫敏介绍,大跨径悬索桥在较低风速下存在涡振现象,振幅较小时不易察觉。由于近期正在针对大桥进行日常养护和检查工作。管养单位封闭了桥梁南侧的一条车道,在桥梁两边放置了临时挡墙防止车撞,也就是俗称的“水马”,正是它使桥梁产生了涡振。



交通运输部专家工作组成员、同济大学教授 陈艾荣:水马靠近栏杆以后,本来透风的栏杆就变成了实体的,流线型的断面就变成了不流线型的断面,气流经过钝体以后,会产生分离,就会形成漩涡,形成一个个的漩涡,它有(振动)频率,这个频率跟桥梁的自身频率比较接近的时候,就会发生共振,我们叫涡激共振。



西南交通大学教授 廖海黎:现在的共识,是由于大桥这一阶段正在做吊索更换,这是一个正常维修,但更换吊索时,桥面上摆放了很多“水马”,即塑料临时隔离装置。我们认为这是诱发大桥发生振动的一个原因。


所以这次异常振动,初步判断并非在正常运行状态下发生,而是由于临时放置的设施引起。如果撤掉水马桥梁恢复到以前的正常状态,这种异常振动应该就不会一直存在;如果涡振仍未停止,其原因可能需要有具体观测数据才能判断。一个上万吨的钢铁巨物一旦被发动起来,要完全恢复静止也是需要时间的,因为风还在不停地吹着。




大桥风致理论

2

 悬索桥主梁的风致振动


根据大桥风致理论,悬索桥主梁的风致振动主要包括:(1)高风速颤振发散;(2)低风速均匀风场下的涡振;


风致振动

悬索桥颤振(Flutter):振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量,当达到临界风速时使振幅逐步增大直至最后使结构破坏的发散性振动。该振动多发生在风速较大的情况,根据节段模型风动试验,虎门大桥的颤振临界风速大于79m/s,远大于现在发生振动的约9m/s。


涡激共振(Vortex-excited Resonance):风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱落,出现两侧交替变化的涡激力,当旋涡脱落频率接近结构的自振频率时,所激发出的结构共振现象。多发生在小于25m/s的较低风速。



交通运输部专家工作组在5月6日已经抵达现场开展调查研讨,并向媒体回应了社会关切。交通运输部专家工作组专家:虎门大桥桥梁已基本稳定。

交通运输部专家工作组成员、中交公路规划设计院教授 吴明远:专家会的意见认为,这个是涡振产生的,悬索桥会有两种震动,一种是会影响舒适性的叫涡振,另外一种就是会影响桥梁安全的叫颤振,我们这次发生主要是影响舒适性的涡振,应该说这个涡振对桥梁结构不会产生大的影响,当然了,如果是长时间地发生涡振,会有(桥梁)疲劳的问题发生,当然我们也看到了,就是不到20个小时桥梁基本上是稳定了。

根据交通运输部专家工作组的初步判断,虎门大桥此次抖动,主要原因是由于沿桥跨边护栏连续设置水马,在特定风环境条件下产生的桥梁涡振现象。


交通运输部专家工作组专家:再次发生明显涡振可能性较低


专家介绍,虎门大桥采用的是流线型的断面设计,本身的风阻较小,发生涡振的概率也比较小。

交通运输部专家工作组成员、同济大学教授 陈艾荣:发生的概率很低,(桥梁的)断面选择比较好,但不能保证(不发生),(通车)23年没发生,不是23年以后就不发生,这个不能百分之百保证,但是发生像这种明显的振动,可能性比较低,但不是百分之百就没有,也许还有,但是它不会引起安全问题。





安全第一

3

大桥交通管制


从15点20分开始,虎门大桥公司联合交警对主线、太平立交站、威远A站、南沙B站入口实施全封闭交通管制;并对广珠东线、广珠北段、广深沿江高速、广深高速等相关路段进行远端分流。



16点06分,虎门大桥公司启动《虎门区域跨江大桥应急保畅通联动预案》一级响应,太平立交站、威远A站、南沙B站入口均实施全封闭交通管制,往广珠东高速方向车辆分流至威远B站出口、往广深高速方向车辆分流至南沙A出口下高速。



从5月5日下午2点虎门大桥发生涡振以后,这一路段一直处于交通管制状态。现在是否具备通车条件呢?


交通运输部专家工作组成员、同济大学教授 陈艾荣:本身风的问题,这个角度来讲,我认为通车是没有问题的,即使在桥上发生这样的振动,大家也别慌张,大桥开放是没有问题的,这是我的观点。

不过专家表示,大桥最终的开放还需要综合考虑各种因素,需要保持稳慎的态度,在全面完成桥梁检测之后,才能够确定具体恢复通行的时间。



—END—


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