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武汉鹦鹉洲大桥晃动(鹦鹉洲大桥震动)

阿立指南 生活指南 2022-12-12 21:12:15 194 0

大桥晃动预兆什么现象?

大桥晃动预兆什么现象?很明显,4.26日武汉鹦鹉洲长江大桥的桥体发生晃动,以及5月5日虎门大桥发生异常抖动暂时禁止通行,这两件事的确引起了不少人的担忧,大家都很想弄清大桥晃动到底会不会预兆某种现象。

为什么大家看到桥面晃动会感到恐慌?

第一,虽然大桥晃动也不是第一次发生,但晃动的幅度大小直接决定了大家的担忧程度,我们可以直接从视频中看出,虎门大桥的异常抖动情况明显比鹦鹉洲长江大桥强烈得多,难免会引起很多人对桥体是否还能安全运营担忧。

第二,就目前的城市建设来说,桥梁本就是一种普遍存在的交通线路,几乎每天我们都会穿梭在各个大大小小的桥梁结构上,毫无疑问,每个人都会不由自主地关心自己的生命安全。

鹦鹉洲长江大桥:这座大桥目前已经正常通行,专业人员也解释了桥面的晃动幅度,的确是在被允许的设计范围之内。之所以桥面会发生像波浪一样的晃动,主要是因为当时的特定风况所导致。

第三,对于普通人来说,我们对大桥为什么会发生晃动并不了解,毕竟也很少会有人在日常生活中去了解这些。但桥面发生异常抖动的时候,大多数人的第一反应不会是去关心当时是否有特殊风况引起所谓的涡振,再加上对桥梁振幅的安全范围一无所知,于是就会担心桥梁目前的状况还能否安全通行。

最近发生异常抖动的大桥目前是什么情况?

鹦鹉洲长江大桥

首先,我们先来说说连接武昌区复兴路和汉阳区马鹦路的鹦鹉洲长江大桥,这座主桥长度2.1千米的桥梁,其修建时间距离现在特别近,从2010年8月开工到2014年12月正式通车,直到2020年也才运行了五年多的时间。

从结构组成上来说,鹦鹉洲长江大桥有三座桥塔来保护桥体的稳定性,不仅做到了视觉上不遮挡城市景观,而且安全性也通过各个桥塔分别取材得到了加强,比如,呈人字形的上塔所采用的就是钢塔柱。

正如我们目前所了解到的这样,在4月26日的时候,鹦鹉洲长江大桥的确发生了异常抖动,而刚好从桥上经过的网友,则描述桥体的抖动特点跟波浪晃动有一些相像。很快,专业人员就对当天大桥发生抖动的原因进行了公布。

原来,当天下去的特定风况导致了桥梁结构发生摆动,但这个振动的幅度尚在设计被允许的范围之内。简而言之,这座大桥的结构不存在安全问题,并已恢复正常通行。

虎门大桥

而位于广东省境内全长15.76千米的虎门大桥,早在1997年6月的时候就已经建成通车,其中引道段的长度达到了11.16千米,主路段的长度大约4.6千米。虎门大桥的主桥横跨了珠江狮子洋水域,整个路段上有23座大小不等的桥梁,还有两座大型互通立交桥、三座隧道,以及大型收费站一座。

5月5日下午,与虎门大桥发生异常抖动的视频被疯传,不同于鹦鹉洲长江大桥的抖动程度,可以直接从视频中看出虎门大桥抖动的十分明显。尽管目前专业人员已经对该异常抖动的原因进行了公布(涡振现象),悬索桥的结构是安全的。

当然,由于此次虎门大桥表现出的异常抖动幅度的确比较大,并偶尔会出现幅度较小的轻微震动,所以,出于安全考虑,目前虎门大桥暂时没有恢复通行,实施了双向全封闭措施。

好好的大桥为什么会发生涡激振动?

虎门大桥之所以会发生比鹦鹉洲长江大桥更明显的震动幅度,专家组已经给出初步答案,我们可以看到虎门大桥上连续设置了水马,而特定风况和这些水马共同导致了钢箱梁的气动外形被改变,于是发生了视频中桥面剧烈抖动的现象,也就是所谓的桥梁涡振现象。

并且,专家组还表示,其实平时风力较小的时候,这种体型较大的桥梁也存在涡振现象,只是因为摆动的幅度比较小,所以一般很难让人察觉。

事实上,对于所有非流线型的物体来说,只要达到一定的恒定流速,便可以导致物体的两侧产生脱离结构物体编码的漩涡,而鹦鹉洲长江大桥和虎门大桥发生异常抖动的本质原因都与此有关。所以,当我们了解清楚这些现象背后的真实原因之后,就直到为什么专业人员会说桥梁涡振现象并不影响之后大桥的使用耐久性和结构安全性,也就不会给自己带来不必要的恐慌了。

武汉鹦鹉洲大桥晃动(鹦鹉洲大桥震动) 第1张

虎门大桥为什么会晃动?专家称没有安全风险,到底是什么原因?

一辈子走过的桥比你走过的路都多,这是我们调侃别人资历不够的俗语,但话是怎么说,无论是谁桥都是经常走的,除非走过晃悠悠的吊桥,那些钢筋水泥桥晃动确实令人害怕,这宁折不弯的钢筋水泥还能像波浪一样起伏?

武汉鹦鹉洲长江大桥和虎门大桥发生异常抖动

4月26日的武汉鹦鹉洲长江大桥异常抖动时可能大家的关注度并不高,毕竟也不是特别严重,但5月5日虎门大桥的晃动就令人害怕了,笔者第一次看到虎门大桥那起伏波浪式的运动,即使对钢筋水泥结构性能有些了解的情况下仍然有些心有余悸,而且还从监控镜头中看到刚开始时还有车辆通过,不禁为他们捏了把汗,幸亏大桥维管单位迅速反应,立即停止通行,在这里要为他们点个赞!

大桥为什么会晃动?

大桥是由钢筋水泥架构的,在我们的印象中,钢筋水泥都是宁折不弯,但其实完全不是这样,钢筋水泥结构的形变程度可达1%,而且不会影响结构强度,也就是说我们建设的大桥有那么一点点变形,其实所有材料都会有一个形变范围,比如弯曲、拉伸和压缩,这些指标都不一样,而大桥的起伏正是材料弯曲形变的范畴!

那么有几个因素会造成大桥的弯曲呢?首先当然是重力效应了,所以悬索桥都会有一条条钢索把桥面拉住,避免它超过形变范围而垮塌!

另一个因素则是车辆经过的震动,如果冲击力够大,当然也可能造成桥面垮塌

还有一个则是风力因素,大桥遭遇强侧风时,会有两个效应,一个是涡振,另一个是颤振!涡振的全称涡激振动(vortex induced vibration,VIV),原因气流经过物体截面后,在物体背后产生周期性的漩涡脱落,由此产生对结构的周期性强迫力。我们看到的大风中横幅疯狂的上下波动,就是涡振,这是我们能见到的最常见现象。

涡震效应

涡振的频率与幅度与物体的气动结构外形有关,基本上会通过截面的形状来破坏涡旋的脱落,因此大部分条件下涡旋会提早脱落不至于引起连续的振幅与桥面共振频率一致。

设计的时候不能避免这种情况吗?

桥梁设计时候会有一个风洞模型数据采集过程,即将大桥将要建成的形状按比例缩小,在风洞中施以各种风速,看看桥梁是否会在常见气象条件下发生共振而危害桥梁安全,一座理论上安全的的桥梁应该在所有风速上都不会出现这种状况,但理论上往往是一个各方妥协的过程,即保证绝大部分条件下桥梁安全!

但设计者会尽可能将这个绝大部分比例提高的百年一遇或者千年一遇,那为什么虎门大桥几十年都没有发生让桥面明显欺负的涡振,为什么今年就很特别呢?据公开报道的资料,虎门大桥在维护过程中在桥跨边护栏连续设置水马,改变了原初设计时的气动外形,因此在某种风速下,这个气动效应就会诱发涡振,导致桥面起伏。

大桥晃动为危及桥梁安全吗?

从结构强度上来看,如果不超过设计标准,那么短期的涡振并不会对结构产生破坏,但长期可能会造成材料结构疲劳,最终寿命提前到来、强度降低而毁坏桥梁,因此当务之急是恢复虎门大桥的气动外形,如果仍然有震动的话,模型再吹风洞,看在哪些位置增加一些设计破坏这个气动效果而使大桥更安全。

虎门大桥的专家组称,大跨度悬索桥都会存在大小不一的涡震现象,幅度较小的我们不易察觉,5月5日的振幅比较大,尽管还不至于破坏结构,但可能影响行车安全!

广东省交通运输厅、省交通集团连夜组织中国内地12位知名桥梁专家召开专题视频会议进行了研判。根据现有掌握的数据和观测到的现象分析,虎门大桥悬索桥结构安全可靠,此次振动也不会影响虎门大桥悬索桥后续使用的结构安全和耐久性。

基于理由是振幅有限,涡震的振幅不会无限加大,因为在一定风速范围内会产生锁定现象,即空气的阻尼作用会阻止振幅增加,但风速增加后频率会脱离固有频率,那么共振消失,涡振带来的振动消失,所以专家组的结论是可信的。

历史上因为共振而坍塌的桥梁

因为共振被摧毁的大桥,美国塔柯姆大桥不是第一座,但绝对是最著名的一座,每次说到桥梁共振垮塌,那么1940年美国塔柯姆大桥共振被毁必须一提,因为它在大风中被吹到上下起伏,最后越来越严重,然后桥面断裂掉入河中的整个过程,被记录了下来,作为桥梁设计界的反面典型,学习桥梁设计的朋友这段录像是必看的保留节目。

桥面扭转作用非常明显

但引发塔柯姆大桥坍塌的不是涡振,而是颤振,颤振是条带状结构在横向气流作用下发生的大幅振动,并且具有以扭转振动为主的特征,最后断裂时现象是扭转断裂坠入河中,这镜头绝对令人记忆犹新!

风洞吹建筑物

所以从此以后,所有大型建筑,吹风洞是必须的,包括哪些上百层的高楼,因为空气动力效应下的变形,同样可能会引发共振,即使没到倒塌标准,那摇晃也会导致高层办公的人员头晕脑胀!

101大楼的抗震大球

另外还有抗震需要,会在大楼高层设置主动抗震来应对地震和大风的空气动力效应,比如上海大厦的慧眼,台北101大楼的抗震大球等,都是主动抗震措施!

异常抖动时间超过20个小时,虎门大桥将会如何解决呢?

虽然,虎门大桥出现的振动幅度,明显大于4月底武汉鹦鹉洲长江大桥出现的桥面抖动程度。但是,在桥梁专家们将虎门大桥抖动原因归结与水马和风况所致,并将大桥上的全部水马拆除之后,悬索桥却在6日继续出现了桥面抖动现象,只是不如第一次大家在视频中看到的那么剧烈罢了。

所以,很多人都关注虎门大桥的“二次异常抖动”到底是怎么回事,倘若与第一次并无关联,接下来虎门大桥又将如何解决?截至目前,虽然虎门大桥持续实施双向交通管制,但桥面的异常抖动现象已经基本平息,而从专家们对大桥整体结构的专业检测来看,也并没有在此次异常抖动事件中受到影响。

当然,由于虎门大桥在6日持续发生幅度较小的异常抖动,所以,难免会有不少人对桥梁专家们第一次给出的判断结果存有疑惑。所以,为了消除大家的恐慌,虎门大桥的副总工程师对此作出解释:之所以虎门大桥会在第一次剧烈震动之后,短时间内不间断的再次发生小幅度异常抖动,主要是因为惯性和风力的双重作用,能量的消耗需要一定的时间。

换而言之,当虎门大桥的桥体结构发生大幅震动之后,桥体本身也需要足够的时间来把该过程中产生的所有能量消耗掉。而且,桥梁专家们表示:可以确定的是,虽然异常抖动需要一定的时间来缓解和消失,但这一系列因桥梁涡振而导致的异常现象,并不会对桥梁结构的安全构成威胁。

正如大家现在所了解到的这样,在最近这段时间里,大桥发生异常抖动已不是第一次发生。而且,武汉鹦鹉洲长江大桥发生异常抖动的原因也是特定风况导致,只不过桥梁专家当时就表示,大桥呈现出的上下波形晃动幅度尚在桥梁设计的允许范围之内,再加上在之后的时间里也没有继续出现这样的情况,所以,这座大桥已经恢复通行。

事实上,当5月5日下午虎门大桥发生大幅度震动之后,12位桥梁专家在当晚就对此次异常抖动是否会影响大桥的安全通行做出评估,并于次日凌晨发布了虎门大桥悬索桥之所以会发生桥面波动,主要是因为沿桥连续设置的水马在风力作用下导致了钢箱梁的气动外形发生变化,于是才出现了大家在视频中看到的剧烈抖动,用专家们的专业术语来讲也就是所谓的桥梁涡振现象。

其实,很多人之所以会对大桥发生异常抖动感到恐惧,一方面是担忧生命安全无法得到保障,另一方面则是自己对大桥为什么会这样抖动并不了解。所以,对于我们大多数对大桥建设一无所知的人来说,很容易将专家口中的桥面涡振和我们以为的颤振混为一谈。然而,我们其实可以从涡振和颤振的定义上就简单直接的将两者区别开来。

简单来说,大桥涡振离不开风力的作用,这些大桥的桥梁一般都具有较大的跨度,大桥出现涡激振动其实就是风致振动现象中的一种。而作为气动弹力学重要问题之一的颤振就有所不同了,这种现象的发生与风力没有直接关联,指的是只要具有弹性的结构,当其受到空气或液体动力、惯性力和弹性力的耦合作用时,发生了剧烈的大幅振动便是所谓的颤振。

当然,像虎门大桥这样的大型桥体,的确具备了发生颤振或涡激振动的条件,但这两者所产生的影响却是完全不同的。涡激振动影响的是桥面通行车辆的舒适性,而颤振现象则危及桥梁的主体安全。虽然长时间维持涡激振动现象可能会导致大桥疲劳,但就目前的情况而言,虎门大桥整体已经趋于平静。之所以目前尚未公示确切的通车时间,主要是为了进一步对这座大桥进行更全面的检测,所以,大家也不要太过着急。

武汉鹦鹉洲斜拉桥遇大风晃动正常吗?

此次桥梁异常振动系特定风况引起,振幅在设计允许范围内;桥梁结构运行正常,安全有保障。

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