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施邦 | 虎門大橋顫動超20小時!專家分析來了

發(fā)布時間:2020-05-07 17:46:31發(fā)布作者:施邦實業(yè)文章來源:施邦實業(yè)



4月26日下午,武漢鸚鵡洲長江大橋橋體出現(xiàn)可感知的上下晃動現(xiàn)象,該橋管養(yǎng)單位武漢市城投集團公司回應稱,此次橋梁異常振動系特定風況引起,振幅在設計允許范圍內;橋梁結構運行正常,安全有保障



5月5日下午14時許虎門大橋懸索橋橋面出現(xiàn)可感知的波浪般晃動廣東交通集團通報:振動系橋梁渦振現(xiàn)象,并認為懸索橋結構安全可靠,不會影響虎門大橋后續(xù)使用的結構安全和耐久性。


據(jù)虎門大橋橋梁專業(yè)人員介紹,橋梁遇到特殊風況會晃動是正常的,一般遇到旋渦風橋面晃動比較大。不久前長江鸚鵡洲大橋也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。



但直至小編發(fā)稿前,虎門大橋渦振已持續(xù)超20小時。5月6日,廣東東莞虎門大橋管理中心召開媒體答疑會。中交公路規(guī)劃設計院教授級高工、業(yè)務總監(jiān)、著名橋梁專家吳明遠,虎門大橋副總工程師張鑫敏等專家接受采訪,專家預估:個人感覺橋梁安全性沒問題。而在早前通報中,專家初步判斷此次渦振和橋上連續(xù)設置水馬有關,在撤掉水馬后大橋渦振依舊持續(xù)。





日常

養(yǎng)護

1

日常養(yǎng)護設置水馬


虎門大橋公司副總工程師張鑫敏介紹,大跨徑懸索橋在較低風速下存在渦振現(xiàn)象,振幅較小時不易察覺。由于近期正在針對大橋進行日常養(yǎng)護和檢查工作。管養(yǎng)單位封閉了橋梁南側的一條車道,在橋梁兩邊放置了臨時擋墻防止車撞,也就是俗稱的“水馬”,正是它使橋梁產生了渦振。



交通運輸部專家工作組成員、同濟大學教授 陳艾榮:水馬靠近欄桿以后,本來透風的欄桿就變成了實體的,流線型的斷面就變成了不流線型的斷面,氣流經過鈍體以后,會產生分離,就會形成漩渦,形成一個個的漩渦,它有(振動)頻率,這個頻率跟橋梁的自身頻率比較接近的時候,就會發(fā)生共振,我們叫渦激共振。



西南交通大學教授 廖海黎:現(xiàn)在的共識,是由于大橋這一階段正在做吊索更換,這是一個正常維修,但更換吊索時,橋面上擺放了很多“水馬”,即塑料臨時隔離裝置。我們認為這是誘發(fā)大橋發(fā)生振動的一個原因。


所以這次異常振動,初步判斷并非在正常運行狀態(tài)下發(fā)生,而是由于臨時放置的設施引起。如果撤掉水馬橋梁恢復到以前的正常狀態(tài),這種異常振動應該就不會一直存在;如果渦振仍未停止,其原因可能需要有具體觀測數(shù)據(jù)才能判斷。一個上萬噸的鋼鐵巨物一旦被發(fā)動起來,要完全恢復靜止也是需要時間的,因為風還在不停地吹著。




大橋風致理論

2

 懸索橋主梁的風致振動


根據(jù)大橋風致理論,懸索橋主梁的風致振動主要包括:(1)高風速顫振發(fā)散;(2)低風速均勻風場下的渦振;


風致振動

懸索橋顫振(Flutter):振動的橋梁通過氣流的反饋作用不斷吸取能量,當達到臨界風速時使振幅逐步增大直至最后使結構破壞的發(fā)散性振動。該振動多發(fā)生在風速較大的情況,根據(jù)節(jié)段模型風動試驗,虎門大橋的顫振臨界風速大于79m/s,遠大于現(xiàn)在發(fā)生振動的約9m/s。


渦激共振(Vortex-excited Resonance):風繞流經鈍體結構時可能發(fā)生旋渦的脫落,出現(xiàn)兩側交替變化的渦激力,當旋渦脫落頻率接近結構的自振頻率時,所激發(fā)出的結構共振現(xiàn)象。多發(fā)生在小于25m/s的較低風速。



交通運輸部專家工作組在5月6日已經抵達現(xiàn)場開展調查研討,并向媒體回應了社會關切。交通運輸部專家工作組專家:虎門大橋橋梁已基本穩(wěn)定。

交通運輸部專家工作組成員、中交公路規(guī)劃設計院教授 吳明遠:專家會的意見認為,這個是渦振產生的,懸索橋會有兩種震動,一種是會影響舒適性的叫渦振,另外一種就是會影響橋梁安全的叫顫振,我們這次發(fā)生主要是影響舒適性的渦振,應該說這個渦振對橋梁結構不會產生大的影響,當然了,如果是長時間地發(fā)生渦振,會有(橋梁)疲勞的問題發(fā)生,當然我們也看到了,就是不到20個小時橋梁基本上是穩(wěn)定了。

根據(jù)交通運輸部專家工作組的初步判斷,虎門大橋此次抖動,主要原因是由于沿橋跨邊護欄連續(xù)設置水馬,在特定風環(huán)境條件下產生的橋梁渦振現(xiàn)象。


交通運輸部專家工作組專家:再次發(fā)生明顯渦振可能性較低


專家介紹,虎門大橋采用的是流線型的斷面設計,本身的風阻較小,發(fā)生渦振的概率也比較小。

交通運輸部專家工作組成員、同濟大學教授 陳艾榮:發(fā)生的概率很低,(橋梁的)斷面選擇比較好,但不能保證(不發(fā)生),(通車)23年沒發(fā)生,不是23年以后就不發(fā)生,這個不能百分之百保證,但是發(fā)生像這種明顯的振動,可能性比較低,但不是百分之百就沒有,也許還有,但是它不會引起安全問題。





安全第一

3

大橋交通管制


從15點20分開始,虎門大橋公司聯(lián)合交警對主線、太平立交站、威遠A站、南沙B站入口實施全封閉交通管制;并對廣珠東線、廣珠北段、廣深沿江高速、廣深高速等相關路段進行遠端分流。



16點06分,虎門大橋公司啟動《虎門區(qū)域跨江大橋應急保暢通聯(lián)動預案》一級響應,太平立交站、威遠A站、南沙B站入口均實施全封閉交通管制,往廣珠東高速方向車輛分流至威遠B站出口、往廣深高速方向車輛分流至南沙A出口下高速。



從5月5日下午2點虎門大橋發(fā)生渦振以后,這一路段一直處于交通管制狀態(tài)。現(xiàn)在是否具備通車條件呢?


交通運輸部專家工作組成員、同濟大學教授 陳艾榮:本身風的問題,這個角度來講,我認為通車是沒有問題的,即使在橋上發(fā)生這樣的振動,大家也別慌張,大橋開放是沒有問題的,這是我的觀點。

不過專家表示,大橋最終的開放還需要綜合考慮各種因素,需要保持穩(wěn)慎的態(tài)度,在全面完成橋梁檢測之后,才能夠確定具體恢復通行的時間。



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