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橋面振動是因為吊索鋼絲斷了嗎

2020-07-14 06:58
發(fā)明與創(chuàng)新 2020年30期
關鍵詞:渦振索塔渦激

流言:2020 年5 月5 日14 時左右,虎門大橋出現(xiàn)了異常振動,橋面以“波浪狀”上下晃動。有人認為,橋面振動是由大橋吊索鋼絲斷裂引發(fā)。

真相:虎門大橋建于1992 年,全長4 588 米,是連通廣州市南沙區(qū)與東莞市虎門鎮(zhèn)的一座跨海大橋,同時也是我國第一座真正意義上的大規(guī)模現(xiàn)代化懸索橋。

懸索橋是指以通過索塔懸掛并錨固于兩岸(或橋兩端)的纜索(或鋼鏈)作為上部結構主要承重構件的橋梁,主要由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成。相對于其他橋梁,懸索橋可以使用較少的物質(zhì)建造,且能夠跨越較長的距離。在水面上,懸索橋可以造得比較高,大船可以從橋下通過,且在造橋時無需在橋中心建立暫時的橋墩。

不過,作為一種大跨徑柔性結構,懸索橋對風的作用十分敏感,抗風穩(wěn)定性是影響懸索橋設計和施工的關鍵。其中,橋梁寬跨比、風的特性等都是影響橋的抗風性的重要因素。

在虎門大橋出現(xiàn)異常振動之后,國內(nèi)多名橋梁專家對該橋進行了研判。5 月6 日凌晨,廣東省交通集團通報稱:專家組初判,虎門大橋懸索橋振動的主要原因是沿橋跨邊護欄連續(xù)設置的水馬改變了鋼箱梁的氣動外形,在特定風環(huán)境條件下產(chǎn)生了橋梁渦振現(xiàn)象。

渦振又稱渦激振動,是橋梁結構的一種風致振動形式。橋梁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范圍內(nèi)可保持渦激頻率不變,產(chǎn)生一種“鎖定”現(xiàn)象。

值得注意的是,橋梁渦振不在于風力有多大,它是一種共振效應,這也就解釋了在當天風速不大的情況下,虎門大橋卻產(chǎn)生大幅振動的原因。由于渦振和氣流之間會相互制衡,渦振振幅不會無限增大,因此很少會造成結構的徹底損壞。也就是說,虎門大橋的振動只是偶發(fā)事件,不會影響后期使用。

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