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施邦 | 虎門大橋顫動超20小時!專家分析來了

發布時間:2020-05-07 17:46:31發布作者:施邦實業文章來源:施邦實業



4月26日下午,武漢鸚鵡洲長江大橋橋體出現可感知的上下晃動現象,該橋管養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:振動系橋梁渦振現象,并認為懸索橋結構安全可靠,不會影響虎門大橋后續使用的結構安全和耐久性。


據虎門大橋橋梁專業人員介紹,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類似現象。



但直至小編發稿前,虎門大橋渦振已持續超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。中交公路規劃設計院教授級高工、業務總監、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設置水馬有關,在撤掉水馬后大橋渦振依舊持續。





日常

養護

1

日常養護設置水馬


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護和檢查工作。管養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,就會發生共振,我們叫渦激共振。



西南交通大學教授 廖海黎:現在的共識,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。我們認為這是誘發大橋發生振動的一個原因。


所以這次異常振動,初步判斷并非在正常運行狀態下發生,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,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據才能判斷。一個上萬噸的鋼鐵巨物一旦被發動起來,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散性振動。該振動多發生在風速較大的情況,根據節段模型風動試驗,虎門大橋的顫振臨界風速大于79m/s,遠大于現在發生振動的約9m/s。


渦激共振(Vortex-excited Resonance):風繞流經鈍體結構時可能發生旋渦的脫落,出現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,所激發出的結構共振現象。多發生在小于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定。

交通運輸部專家工作組成員、中交公路規劃設計院教授 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,如果是長時間地發生渦振,會有(橋梁)疲勞的問題發生,當然我們也看到了,就是不到20個小時橋梁基本上是穩定了。

根據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設置水馬,在特定風環境條件下產生的橋梁渦振現象。


交通運輸部專家工作組專家:再次發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:發生的概率很低,(橋梁的)斷面選擇比較好,但不能保證(不發生),(通車)23年沒發生,不是23年以后就不發生,這個不能百分之百保證,但是發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

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大橋交通管制


從15點20分開始,虎門大橋公司聯合交警對主線、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《虎門區域跨江大橋應急保暢通聯動預案》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點虎門大橋發生渦振以后,這一路段一直處于交通管制狀態。現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,需要保持穩慎的態度,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。



—END—


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