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如何让有点“飘”的虎门大桥“定”下来?

来源:中国公路 时间:2020-05-11

近日,我国大桥似乎有点“飘”。4月26日,武汉鹦鹉洲长江大桥桥体发生波浪形晃动。9天后,广东虎门大桥悬索桥产生了一场抖动。两座大桥相继出现“抖动”,几乎吓坏了全国人民。

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武汉鹦鹉洲大桥是湖北省武汉市连接汉阳区与武昌区的过江通道,为武汉二环线组成部分之一。

两座悬索桥先后发生振动,

是否有关联呢?

9天内,一连两座悬索桥发生抖动,是巧合吗?

虎门大桥钢梁设计者之一郑凯锋表示,两次振动纯属偶然,没有任何关联。他称,鹦鹉洲长江大桥振动较轻,两者的区别在于,虎门大桥梁体是竖向弯曲振动,而鹦鹉洲长江大桥梁体是轻微扭转。虎门大桥的异常振动,在于近期桥梁维修施工,桥面两侧靠近护栏处摆放了隔离带(俗称”水马”),“这相当于在桥面增设两排矮墙,虽然不重,却影响了护栏的通透性,容易使特定风场作用在梁体产生涡振。2014年10月,韩国李舜臣悬索桥也发生过因摆放隔离带诱发的涡振。”

究竟什么是涡振呢?郑凯锋解释,通俗地说,风经过一个断面受阻后,会产生风的漩涡,在梁体局部形成风的漩涡后,由漩涡力的积累导致的梁体振动,即为涡振。

虎门大桥再次发生明显涡振可能性多大?

交通运输部专家工作组成员、同济大学教授陈艾荣表示,虎门大桥再次发生明显涡振的概率很低,(桥梁的)断面选择比较好,也许以后还会发生类似情况,但是它并不会引起安全问题。

虎门大桥发生涡振以后,

一直处于交通管制状态。

现在是否具备通车条件呢?

交通运输部专家工作组专家表示,大桥最终的开放还需要综合考虑各种因素,需要保持稳慎的态度,在全面完成桥梁检测之后,才能够确定具体恢复通行的时间。

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如何让有点“飘”的虎门大桥“定”下来?

“涡振受风和桥梁自身结构影响。风不能人为控制,但我们能从桥梁上想办法。”中国工程院院士陈政清说。

他提出的办法主要有两种:加大阻尼比,或改变桥梁气动形状。

国外内大量调查研究表明,多数桥梁实际阻尼比,低于规范阻尼比。因此可借助增加阻尼器,来增大桥梁阻尼比。如湖南大学研究团队考量桥梁阻尼器“长寿”因素,发明的电涡流阻尼器,能将震动转为电力消耗掉,变相增大阻尼比。同时,在对大跨度桥梁进行风洞试验时,适度调低测试阻尼比。

桥梁结构也很重要。湖南杭瑞高速动力谷大桥、矮寨桥等大跨度桥梁,均采用桁架桥结构,抗涡振能力更强。不过,对已成型的桥梁,进行气动外形改良也是研究热点。这些研究包括桥位风环境数值模拟、大桥动力特性识别、健康监测系统升级及涡振大数据分析、大比例节段模型风洞试验及减振措施、风-车-桥耦合振动分析等。

同是桥梁涡振,

为啥塔科马海峡吊桥毁了?

桥梁涡振的讨论,让“塔科马海峡吊桥坍塌事故”再次进入大众视野。

塔科马海峡吊桥(英语:Tacoma Narrows Bridge)是位于美国华盛顿州塔科马的两条悬索桥。第一座塔科马海峡大桥,绰号舞动的格蒂,于1940年7月1日通车,四个月后戏剧性地被微风摧毁。

那么,虎门大桥会不会重蹈它的覆辙?

对此,郑凯锋称,虎门大桥桥体扭转刚度远大于塔科马桥,极大概率不可能发生风致桥毁事件,公众无需紧张和恐慌,更不必引发极端联想。

郑凯锋表示,特定风场导致梁体振动有三种可能:第一,如果梁体抗扭刚度大,就不会发生扭转振动,但可能出现竖向弯曲或横向弯曲振动;第二,如果梁体抗扭刚度较弱,则可能出现扭转振动;第三,个别梁体抗扭刚度更弱,则可能出现扭转振动进一步扩散,导致梁体由局部断裂发展为整体垮塌。第三种就是塔科马海峡吊桥出现的情况。

“涡振是一种偶然现象,只要振幅在设计允许范围内,桥梁结构运行便正常。”郑凯锋称,而风致桥梁振动是相对复杂的空气动力学问题,世界多座桥梁都出现过,为此,在1993年桥梁设计中,设计部门公规院委托北京大学和同济大学等进行钢箱梁截面风洞试验研究,结果均表明其空气动力性能良好。

但是郑凯锋认为,此次梁体异常振动也提醒其它桥梁的管理部门,类似于摆放施工隔离带、改变梁体断面特性的临时措施需要慎重。


【编辑:任燕 QQ:360638367;TEL:13146474233】
【审核:耿茁、孙婧】

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