给“道路瞭望”加上星标,就不会插肩而过!

作为广深珠高速公路网的主要组成部分,虎门大桥是广东沿海地区重要的交通枢纽,始建于1992年,1997年通车至今,大桥一直都十分平稳。

但是在5月5日下午14时许,虎门大桥悬索桥桥面出现可感知的波浪般晃动,甚至在今日凌晨都有振动。

打开网易新闻 查看精彩图片

出现该情况后,国内相关领域专家奔赴现场进行勘察,给出了目前最可信度最高的说法,初步认定此次虎门大桥的振动主要是因为沿桥跨边护栏连续设置水马(挡墙),破坏了大桥的断面流线型,在特定风环境条件下,产生了桥梁涡振现象。

根据大桥风致理论,悬索桥主梁的风致振动主要包括:

(1)高风速颤振发散;

(2)低风速均匀风场下的涡振;

打开网易新闻 查看精彩图片

悬索桥颤振(Flutter):振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量,当达到临界风速时使振幅逐步增大直至最后使结构破坏的发散性振动。该振动多发生在风速较大的情况,根据节段模型风动试验,虎门大桥的颤振临界风速大于79m/s,远大于现在发生振动的约9m/s,因此可以排除这种情况。

涡激共振(Vortex-excited Resonance):风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱落,出现两侧交替变化的涡激力,当旋涡脱落频率接近结构的自振频率时,所激发出的结构共振现象。多发生在小于25m/s的较低风速,与本桥的情况吻合。

打开网易新闻 查看精彩图片

近日风振现象主要表现为:

(1)主梁发生周期性规律竖向振动;

(2)风振风速大概在4级~5级(风速9m/s左右)风速期间。根据大桥的振动情况,初步判断,本次发生的风振属于主梁竖弯涡振。涡振属于有限幅值的振动,由于主梁的气流旋涡脱落频率与主梁自振频率接近引起的,不会引起大桥的安全问题。同时,本次涡振主要是由于大桥在检修期间,在桥面堆放了施工附属物体(水马等),改变了主梁的气动外形造成的。

幸运的是,专家组表示虎门大桥属于悬索桥,结构安全可靠,不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性。

但是,并不是所有的桥梁公路等基建在对抗外力的情况下都那么幸运。关于大桥因外力坍塌最著名的例子是1940年塔科马海峡大桥,同样是悬索桥,但是在通车4个月后,突然被微风摧毁。回到国内,去年10月台湾省宜兰县21年桥龄的南方澳跨港大桥和无锡高架桥皆因外力发生结构型桥梁垮塌。

由于近几年我国重型汽车数量等带来的交通压力越来越大,同时恶劣天气带来的腐蚀性也越来越高,对于有一定使用年代的桥梁和基建结构产生了不小的负面影响。所以,桥梁的健康检测、结构安全评估以及损耗监测等显得尤为重要。

实际上,虎门大桥作为重要的交通枢纽,其实是有一套监测系统的。根据论文显示,虎门大桥在设计之初就加入了GPS位移、应变实时、长期形变、超限超载等监测系统,通过这些系统的作用,实时获取桥梁在各种情况下的受力、工作状态,以及抗风和抗震等结构参数,实现对桥梁的安全监测。

从虎门大桥监测系统的表现来看,融入物联网的基建监测系统未来的市场将会加速扩大。根据数据显示,国内目前铁路营运里程12.9万公里,桥梁20万座;公路总里程14.26万公里,82.55万座桥梁;还有一些2万余座水电站、200多个机场等大型公共基础设施。在这些大型基建里面,并不是所有的设施都有完整的安全监测系统,同时,在新基建的加持下,相关监测系统的需求和市场只会大幅增加。

打开网易新闻 查看精彩图片

@版权声明:素材来源网络,转载请注明出处。如有侵权,请联系删除。