2020年05月07日10:07 來源:科技日報
橋面晃成波浪引發熱議,專家判斷——
虎門大橋結構安全可靠 不影響后續使用
虎門大橋懸索橋橋面發生明顯振動引發熱議。5月6日,廣東交通集團官方回應稱,已經對大橋進行了全面檢測,據專家組判斷,虎門大橋之所以發生振動,是因為橋梁渦振現象,而懸索橋結構安全可靠,不會影響大橋后續使用的安全和耐久性。
為什么說虎門大橋是安全的?
“懸索橋對風非常敏感,因此在設計上就要做許多抗風的安全措施,并進行全面風洞試驗,驗證橋梁的抗風穩定性。”中交公路規劃設計院副總經理、總工程師劉曉東說,對鋼箱梁的形狀基本是做流線形設計,抗風性能最優,而虎門懸索橋設計就采用了寬度35.6米、高度3.0米、兩側為梭形風嘴的流線型扁平鋼箱梁。
虎門大橋鋼梁設計者之一、西南交通大學教授鄭凱鋒說,風導致橋梁振動是相對復雜的空氣動力學問題,世界多座橋梁出現過這種現象。虎門大橋是我國沿海地區第一座大跨懸索結構橋梁,1993年在橋梁設計過程中,設計部門就委托北京大學和同濟大學等單位進行鋼箱梁截面風洞試驗研究,結果均表明其空氣動力性能良好。
虎門大橋主橋是一座單跨888米的超大跨徑懸索橋,是我國首座加勁鋼箱梁懸索橋,經歷了10多年的設計、研究和施工后建成通車,是我國早期建設的超大跨徑橋梁的代表作。
“從1997年6月通車至今近23年,期間經歷多次強臺風,虎門大橋沒有發生如此嚴重的異常振動,證明橋梁設計結構安全性能有保證。”劉曉東說,此次發生渦振,現場風力也僅5級左右,只是因為懸索橋吊索在進行定期更換,橋面兩側靠近護欄處擺放著隔離帶(俗稱“水馬”,相當于在橋面增設兩排矮墻),破壞了橋鋼梁的流線形狀,剛巧遇到一個合適的風速,在梁體局部形成風的漩渦,由漩渦力導致梁體振動。
鄭凱鋒分析說,這種特定風場導致梁體振動有幾種可能。第一,如果梁體抗扭剛度大,就不會發生扭轉振動,但可能出現豎向彎曲或橫向彎曲振動;第二,如果梁體抗扭剛度較弱,則可能出現扭轉振動(如4月26日發生的武漢鸚鵡洲橋風致輕微振動);第三,個別梁體抗扭剛度更弱,則可能出現扭轉振動進一步擴散,導致梁體由局部斷裂發展為整體垮塌(如1940年11月發生的美國塔科馬橋風致橋毀事件)。
“虎門懸索橋屬于閉口截面鋼箱梁,梁體扭轉剛度較大,發生扭轉振動的可能性小;同時梁很寬、橫向彎曲剛度大,也不可能發生橫向彎曲振動;但由于其梁高度較小,豎向彎曲剛度較低,容易發生豎向彎曲振動,此次異常振動就是這種情況,但不會擴散,所以橋梁的結構是安全的。”鄭凱鋒說。
“一個大橋的設計方案要經過周密的理論驗算、模型驗證、專家審核等環節,越是大工程,流程越嚴格,設計越安全。”劉曉東認為,發生這樣的渦振現象,不會對虎門大橋的結構產生影響,但因為晃動不穩,會導致人車行駛的不適。
目前許多橋梁都加裝了安全監測系統,這些系統能否提前對渦振進行預警?虎門大橋為什么沒有這樣的監測系統?
“大橋的設計方案經過了最嚴密的力學計算和風洞試驗驗證,發生渦振是十分罕見的,加裝監測系統是一種更保險的方式。”劉曉東說,相比加裝監測系統,平時更應該注意不要改變橋鋼梁的流線設計。
虎門大橋于1997年建成通車,是我國第一座懸索結構橋梁,在劉曉東看來,20多年前其未安裝結構渦振監測系統,是因為當時信息監測技術水平尚不是很先進,更是因為橋梁的設計方案科學嚴謹,保證梁體具備好的抗風安全性。
“近年來,有許多大橋加裝了安全監測系統,可以更好地獲取振頻數據,以便提前采取一些預防措施,比如暫時關閉通行、對橋鋼梁流線進行調節等,讓車輛行駛體驗更舒適。”劉曉東說。
對這次虎門大橋發生的渦振應采取什么措施應對?5月6日,鄭凱鋒向相關部門提出的建議認為,此次梁體異常振動對橋梁安全沒有實質性影響,但是,需要重點檢查梁端4個豎向支座、2個抗風支座和伸縮縫是否局部損傷,梁體個別鋼板原有少量裂紋是否加劇等。“建議在檢查和必要處置后盡快恢復橋梁交通。”鄭凱鋒說。(記者 矯 陽)
5月15日上午9時起,臨時關閉10天的廣東虎門大橋恢復交通。虎門大橋連接廣州市南沙區與東莞市虎門鎮,于1992年動工建設,1997年建成通車,是我國自主設計建造的第一座大跨度鋼箱梁懸索橋。
5月5日下午,虎門大橋懸索橋發生明顯豎向彎曲振動現象,大橋管理方迅速啟動應急預案,聯合交警部門及時采取了雙向交通管制措施。5月13日晚,在虎門大橋懸索橋恢復交通評估會上,特邀專家組認為,虎門大橋懸索橋結構安全,大橋管理方已采取抑振措施,并落實恢復交通前的準備工作,同意恢復交通運營。
5月5日下午,虎門大橋懸索橋發生明顯豎向彎曲振動現象,大橋管理方迅速啟動應急預案,聯合交警部門及時采取了雙向交通管制措施。5月13日晚,在虎門大橋懸索橋恢復交通評估會上,特邀專家組認為,虎門大橋懸索橋結構安全,大橋管理方已采取抑振措施,并落實恢復交通前的準備工作,同意恢復交通運營。
5月5日下午,虎門大橋懸索橋發生明顯豎向彎曲振動現象,大橋管理方迅速啟動應急預案,聯合交警部門及時采取了雙向交通管制措施。5月13日晚,在虎門大橋懸索橋恢復交通評估會上,特邀專家組認為,虎門大橋懸索橋結構安全,大橋管理方已采取抑振措施,并落實恢復交通前的準備工作,同意恢復交通運營。
5月10日,廣東省交通運輸廳在虎門大橋管理中心組織召開虎門大橋懸索橋結構安全評估報告評審會,來自國內檢測、設計、科研、施工
針對網傳虎門大橋38號吊索鋼絲斷裂引發該橋振動的消息,虎門大橋管理方11日對外通報稱,網傳消息不實,管理方已于2019年對38號吊索完成更換。2019年2月,虎門大橋管理方在對橋梁進行巡檢時,發現西行38號吊索外側一根吊索局部異常,立即組織專業檢測單位到場檢測,對該吊索及周邊區域吊索進行詳細檢查。
今日,9時據微博@交通發布,據專家分析,水馬是渦振誘因,虎門大橋結構安全,相關抑振措施正在研究實施中。此前報道,5月5日14時
對于網絡熱傳的虎門大橋“38號吊索鋼絲繩索斷裂”“主纜腐蝕嚴重”等說法和圖片資料等,5月11日上午,大橋運營公司廣東虎門大橋有限公司工作人員回復澎湃新聞表示,這些是以前的資料,“不是今年的”。
新華社廣州5月7日電5日下午,虎門大橋因發生異常抖動,已施行雙向全封閉。記者采訪了解到,振動發生時,大橋管理部門正在進行懸索橋吊索更換養護,確實在大橋的跨邊護欄設置了水馬。
從5月5日下午開始,廣東虎門大橋出現大幅度振動,基于安全考慮,大橋實施了雙向交通管制并請專家組到現場進行指導。截至今天(5月7日)早上,大橋仍在封閉。