桥面振动是因为吊索钢丝断了吗

2020-07-14 06:58
发明与创新 2020年30期
关键词:涡振索塔涡激

流言:2020 年5 月5 日14 时左右,虎门大桥出现了异常振动,桥面以“波浪状”上下晃动。有人认为,桥面振动是由大桥吊索钢丝断裂引发。

真相:虎门大桥建于1992 年,全长4 588 米,是连通广州市南沙区与东莞市虎门镇的一座跨海大桥,同时也是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥。

悬索桥是指以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁,主要由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。相对于其他桥梁,悬索桥可以使用较少的物质建造,且能够跨越较长的距离。在水面上,悬索桥可以造得比较高,大船可以从桥下通过,且在造桥时无需在桥中心建立暂时的桥墩。

不过,作为一种大跨径柔性结构,悬索桥对风的作用十分敏感,抗风稳定性是影响悬索桥设计和施工的关键。其中,桥梁宽跨比、风的特性等都是影响桥的抗风性的重要因素。

在虎门大桥出现异常振动之后,国内多名桥梁专家对该桥进行了研判。5 月6 日凌晨,广东省交通集团通报称:专家组初判,虎门大桥悬索桥振动的主要原因是沿桥跨边护栏连续设置的水马改变了钢箱梁的气动外形,在特定风环境条件下产生了桥梁涡振现象。

涡振又称涡激振动,是桥梁结构的一种风致振动形式。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”现象。

值得注意的是,桥梁涡振不在于风力有多大,它是一种共振效应,这也就解释了在当天风速不大的情况下,虎门大桥却产生大幅振动的原因。由于涡振和气流之间会相互制衡,涡振振幅不会无限增大,因此很少会造成结构的彻底损坏。也就是说,虎门大桥的振动只是偶发事件,不会影响后期使用。

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