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施邦 | 虎門大橋顫動(dòng)超20小時(shí)!專家分析來了

發(fā)布時(shí)間:2020-05-07 17:46:31發(fā)布作者:施邦實(shí)業(yè)文章來源:施邦實(shí)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(dòng)現(xiàn)象,該橋管養(yǎng)單位武漢市城投集團(tuán)公司回應(yīng)稱,此次橋梁異常振動(dòng)系特定風(fēng)況引起,振幅在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi);橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)行正常,安全有保障



5月5日下午14時(shí)許虎門大橋懸索橋橋面出現(xiàn)可感知的波浪般晃動(dòng)廣東交通集團(tuán)通報(bào):振動(dòng)系橋梁渦振現(xiàn)象,并認(rèn)為懸索橋結(jié)構(gòu)安全可靠,不會(huì)影響虎門大橋后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)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(fēng)況會(huì)晃動(dòng)是正常的,一般遇到旋渦風(fēng)橋面晃動(dòng)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(shí)。5月6日,廣東東莞虎門大橋管理中心召開媒體答疑會(huì)。中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院教授級高工、業(yè)務(wù)總監(jiān)、著名橋梁專家吳明遠(yuǎn),虎門大橋副總工程師張鑫敏等專家接受采訪,專家預(yù)估:個(gè)人感覺橋梁安全性沒問題。而在早前通報(bào)中,專家初步判斷此次渦振和橋上連續(xù)設(shè)置水馬有關(guān),在撤掉水馬后大橋渦振依舊持續(xù)。





日常

養(yǎng)護(hù)

1

日常養(yǎng)護(hù)設(shè)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(fēng)速下存在渦振現(xiàn)象,振幅較小時(shí)不易察覺。由于近期正在針對大橋進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)和檢查工作。管養(yǎng)單位封閉了橋梁南側(cè)的一條車道,在橋梁兩邊放置了臨時(shí)擋墻防止車撞,也就是俗稱的“水馬”,正是它使橋梁產(chǎn)生了渦振。



交通運(yùn)輸部專家工作組成員、同濟(jì)大學(xué)教授 陳艾榮:水馬靠近欄桿以后,本來透風(fēng)的欄桿就變成了實(shí)體的,流線型的斷面就變成了不流線型的斷面,氣流經(jīng)過鈍體以后,會(huì)產(chǎn)生分離,就會(huì)形成漩渦,形成一個(gè)個(gè)的漩渦,它有(振動(dòng))頻率,這個(gè)頻率跟橋梁的自身頻率比較接近的時(shí)候,就會(huì)發(fā)生共振,我們叫渦激共振。



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


所以這次異常振動(dòng),初步判斷并非在正常運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生,而是由于臨時(shí)放置的設(shè)施引起。如果撤掉水馬橋梁恢復(fù)到以前的正常狀態(tài),這種異常振動(dòng)應(yīng)該就不會(huì)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(gè)上萬噸的鋼鐵巨物一旦被發(fā)動(dòng)起來,要完全恢復(fù)靜止也是需要時(shí)間的,因?yàn)轱L(fēng)還在不停地吹著。




大橋風(fēng)致理論

2

 懸索橋主梁的風(fēng)致振動(dòng)


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


風(fēng)致振動(dòng)

懸索橋顫振(Flutter):振動(dòng)的橋梁通過氣流的反饋?zhàn)饔貌粩辔∧芰浚?dāng)達(dá)到臨界風(fēng)速時(shí)使振幅逐步增大直至最后使結(jié)構(gòu)破壞的發(fā)散性振動(dòng)。該振動(dòng)多發(fā)生在風(fēng)速較大的情況,根據(jù)節(jié)段模型風(fēng)動(dòng)試驗(yàn),虎門大橋的顫振臨界風(fēng)速大于79m/s,遠(yuǎn)大于現(xiàn)在發(fā)生振動(dòng)的約9m/s。


渦激共振(Vortex-excited Resonance):風(fēng)繞流經(jīng)鈍體結(jié)構(gòu)時(shí)可能發(fā)生旋渦的脫落,出現(xiàn)兩側(cè)交替變化的渦激力,當(dāng)旋渦脫落頻率接近結(jié)構(gòu)的自振頻率時(shí),所激發(fā)出的結(jié)構(gòu)共振現(xiàn)象。多發(fā)生在小于25m/s的較低風(fēng)速。



交通運(yùn)輸部專家工作組在5月6日已經(jīng)抵達(dá)現(xiàn)場開展調(diào)查研討,并向媒體回應(yīng)了社會(huì)關(guān)切。交通運(yùn)輸部專家工作組專家:虎門大橋橋梁已基本穩(wěn)定。

交通運(yùn)輸部專家工作組成員、中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院教授 吳明遠(yuǎn):專家會(huì)的意見認(rèn)為,這個(gè)是渦振產(chǎn)生的,懸索橋會(huì)有兩種震動(dòng),一種是會(huì)影響舒適性的叫渦振,另外一種就是會(huì)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(yīng)該說這個(gè)渦振對橋梁結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生大的影響,當(dāng)然了,如果是長時(shí)間地發(fā)生渦振,會(huì)有(橋梁)疲勞的問題發(fā)生,當(dāng)然我們也看到了,就是不到20個(gè)小時(shí)橋梁基本上是穩(wěn)定了。

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


交通運(yùn)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(shè)計(jì),本身的風(fēng)阻較小,發(fā)生渦振的概率也比較小。

交通運(yùn)輸部專家工作組成員、同濟(jì)大學(xué)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(gè)不能百分之百保證,但是發(fā)生像這種明顯的振動(dòng),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(huì)引起安全問題。





安全第一

3

大橋交通管制


從15點(diǎn)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(yuǎn)A站、南沙B站入口實(shí)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(guān)路段進(jìn)行遠(yuǎn)端分流。



16點(diǎn)06分,虎門大橋公司啟動(dòng)《虎門區(qū)域跨江大橋應(yīng)急保暢通聯(lián)動(dòng)預(yù)案》一級響應(yīng),太平立交站、威遠(yuǎn)A站、南沙B站入口均實(shí)施全封閉交通管制,往廣珠東高速方向車輛分流至威遠(yuǎn)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(diǎn)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(yùn)輸部專家工作組成員、同濟(jì)大學(xué)教授 陳艾榮:本身風(fēng)的問題,這個(gè)角度來講,我認(rèn)為通車是沒有問題的,即使在橋上發(fā)生這樣的振動(dòng),大家也別慌張,大橋開放是沒有問題的,這是我的觀點(diǎn)。

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(fù)通行的時(shí)間。



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