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虎门大桥发生异常抖动原因分析,虎门大桥异常抖动到底怎么回事

关键词:虎门大桥 来源:神速兔游记 发布时间:2023-02-01 15:41:03

虎门大桥

昨日(5月5日)午后,广东虎门大桥发生特殊震感,导致全网留意。

5月6日白天,根据“广东省交通集团”微信公众号通知,广东省交通运输厅、省交通集团组织12位国内著名桥梁专家举办视频专场通宵召开议会,进行研判。

通报称,专家组初步判断,虎门大桥悬索桥振动的关键原因是沿桥侧栏杆不断安装水马,转变了钢箱梁的气动外观。在环境条件下,形成桥梁的涡振。

按照已有控制数据和观察情况,虎门大桥悬索桥结构安全靠谱,本次振动不会影响后续使用的结构安全性和耐用性虎门大桥悬索桥。

震动发生后,桥梁管理单位立即将桥梁关闭,并拆掉了护栏两侧的挡土墙(水马)。只是,据@新华视频讯息,在过去的23小时里,虎门大桥经历了数次振幅加大的时段。截止5月6日14时30分,虎门大桥震动开始削弱。

作为参加以上专题视频议会的专家之一,西南交通大学廖海丽教授和其队伍负责全部通航桥梁和钢箱梁非通航桥梁的抗风功能研究港珠澳大桥抗风设计及克止风振举措提供科学根据。

为什么虎门大桥还没有中止震动?有没有安全隐患?针对众多热门问题,廖海丽接受了《每天经济新闻》(以下简称《新报》)记者采访,并进行了具体分析。

虎门大桥

虎门大桥于1997年建成通车,是广深珠高速公路网的主要构成部分,连结珠江两岸。该桥投资近30亿元,是国家重点工程,也是中国首座大跨度钢箱梁悬索桥。不管是设计还是施工,都是国内首创。在中国桥梁史上占有特别的位置,多个技术获得开创性奖项。

1.震动过大是异常的

NBD:虎门大桥之前有桥梁专业人士回复过,碰到特别风况,桥梁晃动是正常的。桥面在涡风中晃动很大,能具体说明一下吗?

廖海丽:桥梁结构的振动是正常的,不会有振动。无论是风的影响还是车辆的影响,都会有振动。只要震动不大,人感觉不到,这种震动是无害的。

虎门大桥是一座大跨度悬索桥,属于柔性桥。悬索桥灵活,具有承载力强、跨度大的优点,但问题是在风的效果下容易产生振动。振动是正常的,但过度振动是异常的。过大的振动起码会影响驾驶的舒服性;要是振动过大,也会影响行车安全。

2.完全恢复平静须要时间

NBD:虎门大桥昨日的特震算大震动吗?有人提出,以前虎门大桥遭遇超强台风“山竹”并没有震动得如此强烈,那么您觉得此次虎门大桥的特殊震动原因是什么?

廖海丽:从视频来看,震动幅度比较大,属于特殊震动。

昨日,我们在专家会议上也议论过。目前的共振是因为该桥现阶段正在进行悬索调换。这是一次正常的修理,但在调换悬索时,桥面放置了不少“水马”,即塑料暂时隔离设备。我们觉得这是桥梁振动的一个原因。

因此这一次的特殊振动,初步判断不是在正常运转情况下发生的,而是设备暂时搁置造成的。要是拆除水马桥,恢复之前的正常状态,这种特殊的振动应当不会一直存在;要是旋涡振动还没有中止,原因或许须要详细的观察数据来判断。如果发射一万多吨的钢铁巨人,要完全恢复平静还须要时间,因为风还在吹。

3.涡激振动不耽误桥梁结构安全

NBD:世界上同类桥梁是否存在特殊振动共性?原因是不是类似?

廖海丽:从丹麦的海藻桥,到日本的东京湾大桥,俄罗斯的伏尔加河大桥,再到武汉之前的悬索桥,鹦鹉洲大桥,不管是国内的还是外国的,风致振动的发生还有些报道。

这些桥梁的振动一般都是由同一类别引起的,即涡激振动。涡激振动是一种风激振动,其特征是在较低的风速下,如3、4、5级风时或许发生振动。这也代表着这种振动的频度会比较高;涡激振动的另外一个特征是振幅有限。这种振动不会影响桥梁结构本身的安全,影响主要是对人的影响。舒服性和驾驶安全性。

4.不要惊慌虎门大桥被“炸毁”

NBD:有人担忧这次震动是是否会越做越大,甚至演化成外国出现过的桥梁被“炸毁”的局面?

廖海丽:这种情况在国外确实发生过。美国塔科马海峡吊桥于1940年7月通车,四个月后被风吹倒。桥先是轻微的震动,之后风大了,震动也越来越大,桥就被毁了。

只是,对于虎门大桥,我应当说我不担忧。桥梁的风振有多种类别。我们比较留意两种振动,一种是涡激振动,一种是颤振。颤振是在非常高的风速下的剧烈振动,会损坏桥梁结构。虎门大桥发生颤动的风速居然比超强台风还要大。

1940年美国塔科马吊桥倒塌后,颤振被认为是大跨度桥梁设计中最重要的元素。目前的科学技术方法可以确保桥梁在使用寿命期间不发生颤振。因此,对于通过专项抗风实验的大跨度桥梁,只要在实验、设计、施工等环节没有差错,抗风安全是完全有保障的。

塔科马吊桥倒塌后,世界上没有座桥因颤振而出现问题。虎门大桥那时肯定做过涡激振动和颤振实验,而这一次发生的涡激振动是异常要素引起的偶然振动。

5.不用担心“老桥”的抗风能力

NBD:虎门大桥于1997年建成通车,然后是大桥的抗风设计和风振约束举措仍在推进。很多人关注以前的“老桥”抗风能力是不是比较差?以后长时间经营安全吗?

廖海丽:虎门大桥通车20来年,包含抗风设计技术在内的各方面技术都有长足进步,但“老桥”不要恐慌。

一方面,过去的技术和知识一定与现在不同,但在设计虎门大桥时,抗风能力已经可以确保桥梁的安全。之后因为想让大桥运转的更安全、更好,我们就继续做一些新技术的研究。比如桥梁减振技术,应当说比20年前有了很大的进步。

另一方面,虎门大桥是中国首座大跨度钢箱梁悬索桥,拥有里程碑意义。在此以前,中国的桥梁一般都不是悬索桥、斜拉桥等所谓的柔性桥梁。我国柔性桥梁的发展经历了近20年。

在此以前,一些较老的桥梁,如1957年建成的武汉长江大桥,都是桁架梁,属于梁桥。梁桥的跨度没有柔性桥大,但抗风能力比柔性桥差,因此那些“老桥”不用担忧抗风问题。

6.港珠澳大桥战胜台风问题

NBD:这样一来,在桥梁抗风方面,国际上是不是存在技术瓶颈?港珠澳大桥规模更大。它的抗风性有哪些冲破或开创?

廖海丽:超大跨度桥梁的发展已经开始,对柔性桥梁的抗风能力提出了更高的要求。

事实上,土耳其已经在建设一座跨度超2000米的悬索桥,中国也在计划一座跨度超2000米的大桥。超大跨度悬索桥大概会带来一些新的问题,如非线性问题,须要在设计理论、办法和技术上有新的发展以满足需要。

港珠澳大桥全长约50公里。虽然基本上是一座很长的桥,但有一半以上是一般的小跨度桥。航道上有通航孔的桥梁为数不多,属于大跨度柔性桥梁——斜拉桥。从斜拉桥的跨度比较来看,世界上这些桥梁的跨度其实都不算大,世界上还有很多跨度更大的斜拉桥。

但港珠澳大桥的位置比较特别,本地常常发生台风,因此那时在这些通航的抗风设计上不得不攻克一些技术难关桥梁。那时,我队关于这些问题专门进行了抗风实验,并对涡激振动、颤振等选用了一些技术举措,确保了桥梁运转的安全性和舒服性。