廣東虎門大橋驚悚抖動,原因初步查明

虎門大橋是連接廣州市南沙區與東莞市虎門鎮的跨海大橋,位於珠江口獅子洋上,於1997年建成通車。虎門大橋車流量大,常處於飽和狀態。

5月5日下午14時許,虎門大橋懸索橋橋面出現可感知的波浪般晃動,自通車23年以來從未發生如此振動。

專家組初步判斷,虎門大橋懸索橋本次振動的主要原因是:沿橋跨邊護欄連續設置水馬,改變了鋼箱梁的氣動外形,在特定風環境條件下,產生了橋樑渦振現象。

廣東省交通集團通報說,大跨徑懸索橋在較低風速下存在渦振現象,振動幅度較小不易察覺,僅在特殊條件下會產生較大振幅,不影響橋樑結構安全,會影響行車體驗感、舒適性,易誘發交通安全事故。

目前,虎門大橋管養單位已緊急開始對大橋進行全面檢查檢測,大橋繼續施行雙向封閉。交通運輸部已組建專家工作組到現場指導。


廣東虎門大橋驚悚抖動,原因初步查明

根據大橋風致理論,懸索橋主樑的風致振動主要包括:(1)高風速顫振發散;(2)低風速均勻風場下的渦振;

廣東虎門大橋驚悚抖動,原因初步查明

懸索橋顫振(Flutter):振動的橋樑通過氣流的反饋作用不斷吸取能量,當達到臨界風速時使振幅逐步增大直至最後使結構破壞的發散性振動。該振動多發生在風速較大的情況,根據節段模型風動試驗,虎門大橋的顫振臨界風速大於79m/s,遠大於現在發生振動的約9m/s,因此可以排除這種情況。


渦激共振(Voxtex-excited Resonance):風繞流經鈍體結構時可能發生旋渦的脫落,出現兩側交替變化的渦激力,當旋渦脫落頻率接近結構的自振頻率時,所激發出的結構共振現象。多發生在小於25m/s的較低風速,與本橋的情況吻合。


廣東虎門大橋驚悚抖動,原因初步查明

近日風振現象主要表現為:(1)主樑發生週期性規律豎向振動;(2)風振風速大概在4級~5級(風速9m/s左右)風速期間。根據大橋的振動情況,初步判斷,本次發生的風振屬於主樑豎彎渦振。渦振屬於有限幅值的振動,由於主樑的氣流旋渦脫落頻率與主樑自振頻率接近引起的,不會引起大橋的安全問題。同時,本次渦振主要是由於大橋在檢修期間,在橋面堆放了施工附屬物體(水馬等),改變了主樑的氣動外形造成的。

廣東虎門大橋驚悚抖動,原因初步查明

廣東虎門大橋驚悚抖動,原因初步查明

橋樑渦振是一種兼有自激振動和強迫振動特性的有限振幅振動,它在一個相當大的風速範圍內,可保持渦激頻率不變,產生一種“鎖定”(lock-on)現象。橋樑渦激共振的有限振幅計算是一個十分重要但又異常困難的問題,目前國內外還沒有形成一套比較完整的橋樑渦振分析理論。實用上,採用一種半理論半實驗的方法,以近似地估算渦激共振的振幅。


分享到:


相關文章: