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施邦 | 虎門(mén)大橋顫動(dòng)超20小時(shí)!專(zhuān)家分析來(lái)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(lái)源:施邦實(shí)業(yè)



4月26日下午,武漢鸚鵡洲長(cháng)江大橋橋體出現可感知的上下晃動(dòng)現象,該橋管養單位武漢市城投集團公司回應稱(chēng),此次橋梁異常振動(dòng)系特定風(fēng)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(shí)許,虎門(mén)大橋懸索橋橋面出現可感知的波浪般晃動(dòng),廣東交通集團通報:振動(dòng)系橋梁渦振現象,并認為懸索橋結構安全可靠,不會(huì )影響虎門(mén)大橋后續使用的結構安全和耐久性。


據虎門(mén)大橋橋梁專(zhuān)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(cháng)江鸚鵡洲大橋也出現類(lèi)似現象。



但直至小編發(fā)稿前,虎門(mén)大橋渦振已持續超20小時(shí)。5月6日,廣東東莞虎門(mén)大橋管理中心召開(kāi)媒體答疑會(huì )。中交公路規劃設計院教授級高工、業(yè)務(wù)總監、著(zhù)名橋梁專(zhuān)家吳明遠,虎門(mén)大橋副總工程師張?chǎng)蚊舻葘?zhuān)家接受采訪(fǎng),專(zhuān)家預估:個(gè)人感覺(jué)橋梁安全性沒(méi)問(wèn)題。而在早前通報中,專(zhuān)家初步判斷此次渦振和橋上連續設置水馬有關(guān),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(mén)大橋公司副總工程師張?chǎng)蚊艚榻B,大跨徑懸索橋在較低風(fēng)速下存在渦振現象,振幅較小時(shí)不易察覺(jué)。由于近期正在針對大橋進(jìn)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(chē)道,在橋梁兩邊放置了臨時(shí)擋墻防止車(chē)撞,也就是俗稱(chēng)的“水馬”,正是它使橋梁產(chǎn)生了渦振。



交通運輸部專(zhuān)家工作組成員、同濟大學(xué)教授 陳艾榮:水馬靠近欄桿以后,本來(lái)透風(fēng)的欄桿就變成了實(shí)體的,流線(xiàn)型的斷面就變成了不流線(xiàn)型的斷面,氣流經(jīng)過(guò)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:現在的共識,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行狀態(tài)下發(fā)生,而是由于臨時(shí)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(dòng)應該就不會(huì )一直存在;如果渦振仍未停止,其原因可能需要有具體觀(guān)測數據才能判斷。一個(gè)上萬(wàn)噸的鋼鐵巨物一旦被發(fā)動(dòng)起來(lái),要完全恢復靜止也是需要時(shí)間的,因為風(fēng)還在不停地吹著(zhù)。




大橋風(fēng)致理論

2

 懸索橋主梁的風(fēng)致振動(dòng)


根據大橋風(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(chǎng)下的渦振;


風(fēng)致振動(dòng)

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


渦激共振(Vortex-excited Resonance):風(fēng)繞流經(jīng)鈍體結構時(shí)可能發(fā)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(shí),所激發(fā)出的結構共振現象。多發(fā)生在小于25m/s的較低風(fēng)速。



交通運輸部專(zhuān)家工作組在5月6日已經(jīng)抵達現場(chǎng)開(kāi)展調查研討,并向媒體回應了社會(huì )關(guān)切。交通運輸部專(zhuān)家工作組專(zhuān)家:虎門(mén)大橋橋梁已基本穩定。

交通運輸部專(zhuān)家工作組成員、中交公路規劃設計院教授 吳明遠:專(zhuān)家會(huì )的意見(jiàn)認為,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,應該說(shuō)這個(gè)渦振對橋梁結構不會(huì )產(chǎn)生大的影響,當然了,如果是長(cháng)時(shí)間地發(fā)生渦振,會(huì )有(橋梁)疲勞的問(wèn)題發(fā)生,當然我們也看到了,就是不到20個(gè)小時(shí)橋梁基本上是穩定了。

根據交通運輸部專(zhuān)家工作組的初步判斷,虎門(mén)大橋此次抖動(dòng),主要原因是由于沿橋跨邊護欄連續設置水馬,在特定風(fēng)環(huán)境條件下產(chǎn)生的橋梁渦振現象。


交通運輸部專(zhuān)家工作組專(zhuān)家:再次發(fā)生明顯渦振可能性較低


專(zhuān)家介紹,虎門(mén)大橋采用的是流線(xiàn)型的斷面設計,本身的風(fēng)阻較小,發(fā)生渦振的概率也比較小。

交通運輸部專(zhuān)家工作組成員、同濟大學(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(chē))23年沒(méi)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(méi)有,也許還有,但是它不會(huì )引起安全問(wèn)題。





安全第一

3

大橋交通管制


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



16點(diǎn)06分,虎門(mén)大橋公司啟動(dòng)《虎門(mén)區域跨江大橋應急保暢通聯(lián)動(dòng)預案》一級響應,太平立交站、威遠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(chē)輛分流至威遠B站出口、往廣深高速方向車(chē)輛分流至南沙A出口下高速。



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


交通運輸部專(zhuān)家工作組成員、同濟大學(xué)教授 陳艾榮:本身風(fēng)的問(wèn)題,這個(gè)角度來(lái)講,我認為通車(chē)是沒(méi)有問(wèn)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(kāi)放是沒(méi)有問(wèn)題的,這是我的觀(guān)點(diǎn)。

不過(guò)專(zhuān)家表示,大橋最終的開(kāi)放還需要綜合考慮各種因素,需要保持穩慎的態(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(shí)間。



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