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"涡振"对虎门大桥影响大吗?专家给出答案!

发表于:2020-05-07 来源:建筑时报   浏览次数:

  5月5日14时许,虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动。

  桥面振幅过大影响行车舒适性和交通安全,大桥管理部门迅速启动应急预案,联合交警部门及时采取了双向交通管制措施。

  19时46分

  实时监控视频显示

  虎门大桥再次发生异常抖动

  今天凌晨

  记者在虎门大桥管理中心

  实时监控画面看到

  大桥仍有肉眼可见的轻微振动

  网友关心的问题:

  虎门大桥为何发生振动?

  是否会对桥梁造成损害吗?

  官方最新回应来了

  广东省交通运输厅、广东省交通集团连夜组织国内12位知名桥梁专家召开专题视频会议进行了研判。

  广东省交通集团6日凌晨通报称,专家组判断,虎门大桥5日发生振动系桥梁涡振现象,并认为悬索桥结构安全可靠,不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性。

  专家组初步判断,虎门大桥悬索桥本次振动主要原因是,由于沿桥跨边护栏连续设置水马,改变了钢箱梁的气动外形,在特定风环境条件下,产生的桥梁涡振现象。

  大跨径悬索桥在较低风速下存在涡振现象,振动幅度较小不易察觉,仅在特殊条件下会产生较大振幅,不影响桥梁结构安全,会影响行车体验感、舒适性,易诱发交通安全事故。

  目前,虎门大桥桥面已基本恢复常态。为确保大桥交通安全万无一失,虎门大桥管养单位已紧急开始对大桥进行全面检查检测,同时交通运输部已组建专家工作组到现场指导,虎门大桥将继续封闭双向交通,有关单位正全力加快检测,以争取尽早开放交通。

  大修团队见解

  虎门大桥大修办公室副总工程师张鑫敏5日晚接受央视新闻采访时表示,大跨径悬索桥,由于风的作用,会有颤振和涡振。简单来说,颤振可能产生扭转,对桥梁结构有破坏作用,而涡振对桥梁结构不会有影响,只会对行车舒适度有影响,其最明显的特征是,桥面上下振动。而涡振产生的原因是,风作用在桥面上,跟桥的自振频率一致,产生共振,且是有限幅度的振动,一定范围内的振动,在低风速的振动。风速的变化,如大小、方向等,涡振会慢慢消除。

  对于为何后续还会发生抖动,张鑫敏表示,虎门大桥是大跨径悬索桥,属于柔性结构,抖动发生后,把桥面的水马清理了,风速也减小了,涡振就小了很多,之所以仍有抖动,可能是惯性的原因,涡振会慢慢自动消除。

  张鑫敏介绍说,虎门大桥颤振临界风速为79m/s。经检测,5日下午,桥面的风速为10-12m/s,约为5级风速;当晚,桥面风速大约9m/s。当前,工作人员正在对虎门大桥检测,主要对风速、振幅、大桥结构物等进行检测,同时也邀请了对业内权威专家开会研究,会对涡振的原因、大桥的抗风性等进行研究论证。

  桥梁专家见解

  桥梁专家、同济大学土木工程学院桥梁工程系教授葛耀君在接受媒体采访时解释说,因为虎门大桥在修吊杆和主缆,桥梁两边放置了临时挡墙防止车撞,也就是俗称的“水马”。原来桥梁结构是非常流线型,加了水马就变得非常钝体,容易引起涡振。

  葛耀君通过现场视频研判,估计5月5日的振动幅度为几厘米或十几厘米,这样的振动看上去很大,但对新桥验收时,需要用满载车辆测试桥梁承载力。虎门大桥主跨880米,就要下降四百分之一,也就是向下发生位移和变形2米多。

  因此,他认为此次振动不会对虎门大桥产生强度与安全性问题,但振动会让人不舒服,车开上去会有危险,交通还不能通。

  延伸阅读:

  悬索桥颤振(Flutter):振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量,当达到临界风速时使振幅逐步增大直至最后使结构破坏的发散性振动。该振动多发生在风速较大的情况,根据节段模型风动试验,虎门大桥的颤振临界风速大于79m/s,远大于现在发生振动的约9m/s,因此可以排除这种情况。

  涡激共振(Voxtex-excited Resonance):风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱落,出现两侧交替变化的涡激力,当旋涡脱落频率接近结构的自振频率时,所激发出的结构共振现象。多发生在小于25m/s的较低风速,与本桥的情况吻合。

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