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昨日两次异常晃动,曾获多项创新大奖的虎门大桥怎么了

admin 2020-05-06 455 浏览 0 评论

昨天下午,广东虎门大桥发生异常抖动,不少过往群众表示整个大桥像波浪一样“起起伏伏”地摇晃,引发热议。


随后,大桥管理部门封闭了大桥。下午3点32分,交通管理部门对虎门大桥进行了交通管制,提醒途经车辆绕道行驶。


佛山电视台报道,5月5日晚19时46分,虎门大桥再次发生异常抖动。据广东省公安厅交管局的消息,当天下午,虎门大桥发生异常抖动。为确保安全,虎门大桥已实施双向交通管制,附近水域已暂时封航。


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。6日凌晨,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。


据了解,相关领域专家已赶赴现场。在综合了哈尔滨工业大学深圳校区柳成荫、肖仪清和顾磊等老师意见后,专家分析认为,现场风速达到8m/s左右,引发桥梁限幅涡振。


据悉,因为虎门大桥正在维修施工中,桥面加了1.2米高的挡墙,从而破坏了断面流线型引发涡振。目前,挡墙正在拆除。


桥梁涡振是一种兼有自激振动和强迫振动特性的有限振幅振动,它在一个相当大的风速范围内,可保持涡激频率不变,产生一种“锁定”(lock-on)现象。桥梁涡激共振的有限振幅计算是一个十分重要但又异常困难的问题,目前国内外还没有形成一套比较完整的桥梁涡振分析理论。


对此,我国著名桥梁结构专家葛耀君称,虎门大桥的震动并不会对桥体的刚性结构产生影响,也在安全范围之内。同时武汉大学土木建筑学院教授方正也表示,悬索桥在设计时会有一个抖动的安全范围,“肉眼可见的上下起伏,也是正常的,只要在一定范围内就不会影响行车安全”。

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广深北行61转虎门大桥匝道全封闭,导致该路段行车缓慢1公里。


虎门大桥是广东省境内一座连接广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥,是广深珠高速公路网的主要组成部分,因其连接珠江两岸,沟通深圳、珠海等重要城市,是广东沿海地区的重要交通枢纽。虎门大桥于1992年动工建设;1997年建成通车;1999年通过竣工验收。


虎门大桥系国家重点工程


多项技术曾获创新大奖


投资近30亿元的虎门大桥是国家重点工程,拥有多项国内或国际先进水平工程技术和工艺,是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥,被认为标志着二十世纪中国桥梁建设的最高成就。


“尽管虎门大桥地处台风多发地带,但是在设计之初已经充分考虑这一因素,抗风系数肯定是很高的。众所周知,桥梁安全最怕的是发生共振,但是这些因素在设计之初也都已经充分考量并避免”。深圳移步设计公司建筑设计师贾永曾长期从事桥梁设计工作,他告诉科技日报记者,“虎门大桥到现在不过20年的时间,我国的桥梁大部分都会按百年规划来设计,所以不太可能是设计缺陷”。


虎门大桥建设期间,我国的大跨径现代悬索桥技术可以说是空白阶段,没有现成的施工技术标准和设计规范。诸如悬索桥的设计、抗风稳定、大型铸件的制造、簿板超宽型加劲钢箱梁的制作与焊接、大型施工专用设备、施工架设、施工控制等都需要靠中国团队自主设计、解决。虽然中国早期曾有大跨连续刚构桥的设计施工经验,但面对虎门大桥的更大跨径,还需解决设计中结构轻型化带来的某些关键技术。


从后来的情况来看,中国的工程师们很好地完成了设计和建造工作,业内普遍认为虎门大桥在我国桥梁史上有特殊的地位,不仅因为它重要的地理位置,更是因为其建设规模大,结构新颖,受外界环境影响大,无论是设计还是施工均为国内首次尝试。正因为如此,虎门大桥项目不仅获得詹天佑土木工程大奖,更有数项技术获广东省科技进步奖和国家科技进步奖。


桥梁实时监测系统不可或缺


但维护有好有坏


桥梁的安全,包括抗震和抗风都是在设计和建造中的关键要素。一般情况下,桥梁有轻微的晃动是正常的,但是如果幅度非常大就要引起注意。为了实时了解桥梁的安全要素,现代桥梁一般都有健康监测与评估系统。这是一套软硬件结合的系统,对桥梁的裂缝、航道、车流量等多方面情况,进行数据采集和分析,同时对大桥的环境温度、混凝土应力应变、震动情况、移位情况等进行实时监测预警。


业内人士告诉科技日报,虎门大桥也有一套这样的监测系统,通过对桥的连续位移实时监测,了解桥梁结构在各种作用下的实际受力状态和工作状况,评价结构的力学特性和在设计荷载作用下的工作性能。同时通过对监测结果分析得到结构的振动参数,验证结构的抗风、抗震设计,实现对大跨桥梁的安全实时监测。


值得一提的是,这位业内人士表示,建筑的监测系统维护起来并不容易,一般十年左右软硬件都需要更新,有些项目并不一定能及时置换更新,但他也强调,桥梁监测是所有建筑中最为重要的,像虎门大桥这样的重要枢纽监测系统应该会保持良好运转。


美国塔科马海峡大桥曾被微风摧毁


对于此次虎门大桥异常抖动,一开始许多人认为是当时主桥风速过大造成的。但也有当地民众表示当时虽然风挺大,却也“没有特别夸张”。


说起来,历史上还真有风不大,但桥晃塌了的案例发生。最著名的便是美国塔科马海峡大桥在微风中塌陷。


塔科马海峡大桥是位于美国华盛顿州塔科马的悬索桥。在施工时就曾发生过摆动,桥竣工通车后,摇摆得更加厉害。据说,在某些日子里,桥身上下振动的幅度竟达1.5米,使得驾驶员看不见在它前面行驶的汽车。当地民众称它为舞动的格蒂。1940年,在通车四个月后这座桥梁突然塌陷。据记载,当时的风速并不高,照理这样的风速本应对大桥够不成威胁,但大桥还是戏剧性地被微风摧毁。


这次坍塌被认为是空气动力学和结构分析不严密所致,对后续的桥梁设计和建造产生深远影响,后来所有的桥梁,无论是整体还是局部,都必须通过严格的数学分析和风洞测试。空气动力学和共振实验成为了建筑工程学的必修课。


综合来源:科技日报、佛山电视台、新华网


栏目主编:顾万全


本文作者:宗和


文字编辑:李林蔚


题图来源:视觉中国


图片编辑:笪曦

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