桥梁长期振动,桥梁抖动怎么解决

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-17 22:08:17

近日,大桥晃动事件进入人们的视野。先是武汉鹦鹉洲长江大桥桥体,于4月26日发生波浪形晃动。5月5日,广东虎门大桥悬索桥也来了一波类似的“抖动”,大桥会“飘”引发全民关注。

大桥“飘”了以后,对安全而言存在哪些问题?记者就此采访两位省内专家,解读如何让“飘”的桥稳定下来。

大桥为何会“飘”

5月5日,广州虎门大桥突发波浪形抖动,车辆上下起伏,肉眼可见桥面在晃动。不过,专家均表示,安全没问题。

虎门大桥于1999年竣工正式投入使用,全长4588米,至今已经运营20余年。这一大桥是广深珠高速公路上的特大桥梁,主航道桥是我国第一座现代化公路悬索桥。

大桥为什么会“飘动”?湖南大学风工程试验研究中心华旭刚教授表示,一般这种现象,我们称之为“涡振”,特殊风况加上柔性桥梁,就容易产生这种晃动,幅度有大有小。

通俗地说,人们把风(气流)比作水流,当水流流过一个障碍物后,在尾部就会产生一个一个的漩涡。这种漩涡在结构上产生动态的力,从而引起结构的振动。

华旭刚分析,同样地,当风流经桥面时,桥面两侧也会脱落漩涡,那么在一定的风速下,如果漩涡脱落的频率正好和结构的频率相同,就会发生共振,也叫涡振,也就是大家看到的虎门大桥的振动。世界上其他地方的大桥也曾出现过类似振动,比如被媒体广泛报道的俄罗斯伏尔加河大桥蛇形共振。

“共振”,外力的频率和物体的固有频率相近时,物体就会产生共振,其振动幅度会大大的加强,打比方,我们推秋千,当秋千每次到达最高点的时候,我们推一下,秋千就会越荡越高,这就是我们的推力和秋千共振的结果。特殊风况加上柔性桥梁,就容易产生这种晃动,振动幅度有大有小。

是否存在安全问题

涡振是个“怪东西”,只有在特定的风况下发生。

华旭刚解释,涡振只有在特定的风况下才会发生,而且它是一种限幅振动。在不利的情况下桥梁涡振的最大位移也只有几十公分,不会对结构安全产生影响,也不会造成结构倒塌。但由于它是一个动态变化的位移,如果司机在运动的桥面上开车,会有坐过山车的感觉,影响行车体验感、舒适性,造成晕车,也易诱发交通安全事故。

如果桥梁长期发生这种振动,就可能会产生疲劳问题。就好比一个人长期扭动腰部,可能会造成肌肉损伤。

有人会担心桥梁在8-10m/s下就能发生几十公分的振动,那么桥梁能不能抵御更大的台风。华旭刚认为这里包含三层含义:特定风速大小范围,特定的风向,以及特定的很平稳的风,也就是风速不能忽高忽低。在高风速下,桥梁可能会发生另外一种振动“颤振”,我们有可靠理论和风洞试验技术防治桥梁发生颤振。

桥梁工程研究所所长、湖南大学教授邵旭东解释道,悬索桥是所有桥型里面受风影响最大的一种。如果涡振经常发生,会引发哪些问题?邵旭东分析说,如果经常发生振幅较大的涡振,就有可能会引起“结构疲劳”,对桥梁结构是有害的。但是,虎门大桥已经运营20多年,并没有经常出现涡振现象,所以,不至于产生涡振累积疲劳问题。但本次振幅会影响行车体验感、舒适性,易诱发交通安全事故,但总体是安全的。

湖南的悬索桥会出现这种涡振吗

中国现有公路桥总数超80万座,桥梁在建设发展上是比较成熟的。

华旭刚分析,目前湖南省内大跨度的桥梁有5座。湖南省洞庭湖大桥、矮寨大桥等也都是悬索桥,由湖南省交通规划勘察设计院设计,它们的主梁采用钢桁架,由成千上万的小杆件连接组成。相比于虎门大桥的整体钢箱梁相比,桁架结构不容易出现大尺度的漩涡,也就不容易出现涡振。

潇湘晨报实习记者李琼皓长沙报道

【来源:潇湘晨报】

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