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虎门大桥结构设计,虎门大桥承建单位

关键词:虎门大桥 来源:神速兔游记 发布时间:2023-02-01 19:30:46

虎门大桥

虎门大桥由中国桥梁工程奠基人、同济大学校长李国豪和葛耀君教授的导师、先驱项海帆共同参加建成中国抗风研究进展.

2020年5月5日15时,连结珠江两岸的广东虎门大桥发生特殊震动。15时20分,虎门大桥开始实施双向全关闭,车辆不准通行。

据专家说,虎门大桥选择了流线型截面设计,风阻小,涡振几率小。虎门大桥主跨888米,涡振最高值约50厘米。本次涡振幅度小于限值,不会影响虎门大桥悬索桥后续使用的结构安全性和耐用性。

涡旋振动是种限幅振动,不能无限发散。并且,由于大跨度桥梁的固有频度常常较低,涡振一般只在风速不大时才会发生。然而,桥梁涡激的有限幅值是多少,国际上尚未产生比较完善的剖析理论。学术界只是对圆柱体等少数样子反复试验后,才得出比较准确的公式。在现实设计和修筑桥梁时,选择半理论半试验的办法进行预测。

这介绍桥的构成。桥梁一般可分为三种结构,或由三部分构成。

最重要的部分我们称之为桥梁结构,它是超越阻碍物的结构通道。为了支持这种结构通道,我们须要在阻碍物两侧和通道结构下方进行一些支持。这种结构称为桥基,也称为桥墩或桥台。

除了这点以外,为了方便通道结构的使用,我们在上面还有些所谓的桥面设备,包含护栏、照明、交通标记、标线等等.这对我们构成了一个完整地桥梁。

根据桥梁结构的强度,我们可以将桥梁分为四完美无缺。它包含梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥。

梁桥超载最小,约300米。拱桥超载稍大,500米。斜拉桥的超限更大,1000米。悬索桥超载最大,现在已经到达近2000米。

要是是天灾,怎样预防?尤其像狂风,像台风,像飓风,大跨度的桥梁怎么抵挡得住?让我们来瞧一瞧1940年秋天发生在美国华盛顿州塔科马大桥上的恐怖事件。1940年:

在一场不是很强的八级大风的影响下,塔科马大桥发生了强烈的震动,而且震动的幅度不断加大,最终导致整座桥倒塌上层建筑,震惊世界。从此,也拉开了桥梁抗风研究的序幕,后来发展成为风工程研究的序幕。

这座桥是抗风的

那么怎么会发生这样的灾难呢?当桥梁结构的跨度达到一定水平时,自然风会引起桥梁结构的振动。这种振动的主要模式有垂直弯曲振动、旋转振动和横向弯曲振动三种。

但正是这种震动是致命的,或者导致了塔科马大桥的倒塌。我们称之为颤振,它的振幅会随着时间的推移不断增加。

除了我们提到的颤振,风振还可以表现在另外两种方式:涡振和颤振。让我们从一个例子开始。

比如大家熟悉的上海卢浦大桥。上海卢浦大桥跨度为550米。刷新了封存30多年的拱桥跨度世界纪录。此前的世界纪录是在美国巴约讷大桥创造的513米。嗯,这是550米,所以这种桥肯定有很多创新。当然,它也获得过很多世界大奖,这里就不一一列举了。

上海卢浦大桥抗风设计

大家可以看到这是卢浦大桥的拱肋,断面好像是矩形的,所以学术上称之为A非常钝钝的身躯,就像一把不锋利的刀子,当然是和我们所谓的流线型身躯相比。

为了克服这个钝体形成的漩涡振动,我们想了几种方法,分析了数字后发现最后一种方法效果最好,因此我们把它叫做a分频器。

为什么分离器效果这么好?在没有隔断板的钝体上形成两个大涡,最后合成一个更大更强的涡,使两个拱肋发生振动,叫做涡激振动。

有无流量分区的对比

那么我们添加这个流量分区之后是什么情况呢?虽然还是有两个漩涡,但是上下两个漩涡形成了一个更大的漩涡,而且上面的漩涡顺时针旋转,下面的漩涡逆时针旋转,部分抵消了它的漩涡振动。

正是由于这种机制和创造,我们在桥梁技术上取得了很大的突破,这项技术在广州新光大桥和肇庆西江特大桥上得到了很好的应用。

第二个例子是舟山大陆的连岛工程。舟山陆岛互联工程中段有五座桥梁。我们要说的桥就是连接金塘岛和策子岛的西堠门大桥。舟山的西堠门大桥不通航,因为它横跨的水道很深。

舟山西堠门大桥的抗风设计

我们要把这个跨度做的很大。按照那时世界的经验,我国的润扬长江大桥跨度为1490米,颤振临界风速仅为52米/s。而丹麦的海藻桥高1624米,风速65米/s。我们西堠门大桥的跨度是破记录的1650米。

因为大桥位于中国东南沿海台风多发区,其设计风速特别高,到达78.4米/s,现实为78米/s。也创下了那时世界上全部桥梁的抗风能力记录。

为了了解决此类问题,我们建议在原整体箱梁中间开槽,使其成为分体箱梁,以抵挡风荷载的影响。之后经过大量的风洞实验,证实6米和10.6米的中槽宽度都能满足要求。

最后我们选择了比较经济的中间槽宽6米的分体式钢箱梁来应对抗风的问题。四年后,这一项技术被韩国李舜臣海军上将大桥选中。最近,丹麦的一个跨海大桥也将选取这种技术。

这只是我们所谓的抗风中间两个所谓的技术开创的一个很简单的列举,所以你一定会问,刚刚讲了港珠澳大桥,为什么不说说港珠澳大桥的抗风能力呢?

港珠澳大桥事实上是由三座斜拉桥构成的。对于大桥非通航桥,选用根据橡胶隔震支座和摩擦摆隔震支座的隔震技术,有效减少了桥梁的地震回应;通航桥梁选用粘性液体阻尼器优化设计,降低了地震效果下桥塔底端和桥墩底端的内力回应。桥墩上部设置塑性铰链,缩减海上桥墩的检查问题;处理了隔震设备在大海环境中的耐用性问题;确认抗台风隔震设备初始刚度,确保桥梁按120年设计寿命能承受8级地震、16级台风。

桥梁抗风工程任重而道远对台风、山风、异风的认识成熟。这须要风工程研究人员在掌控第一手资料的基础上,经过长时间、大量的现场实测。对风的特质有了深入的认识,为桥梁的抗风设计理论提供了更加靠谱的根据。

超大跨度桥梁和海桥的发展需要抗风设计理论的不断开创。非线性和湍流对桥梁风致回应的影响不可低估。一些传统的设计是守旧的,原则上也须要改良;还须要开发更经济实用的风振控制技术,开发更好的桥梁气动外表和结构方法,以适应超大跨度桥梁的发展。