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不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

新聞 俊杰 3周前 (05-08) 59次浏览

5 月 5 日,廣東虎門大橋發生異常抖動,全橋路段已實施雙向全封閉,禁止通行。而在 4 月 26
日,武漢鸚鵡洲長江大橋也出現過波動搖晃的現象。

不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

▲虎門大橋發生異常抖動。圖據網絡

不到 10
天,一連兩座懸索橋發生振動,這些振動是如何形成的?兩者之間是否有關聯?紅星新聞記者專訪虎門大橋鋼梁的設計者之一,西南交通大學土木工程學院教授鄭凱鋒。

虎門大橋首次出現嚴重異常振動

不排除接下來一兩日還會有輕微振動

虎門大橋是廣東省境內一座連接廣州市南沙區與東莞市虎門鎮的跨海大橋,位於珠江獅子洋之上,為珠江三角洲地區環線高速公路南部聯絡線的組成部分。該橋梁於
1992 年 10 月 28 日動工建設,於 1997 年 6 月 9 日建成通車。線路全長 15.76 千米,主橋全長 4.6
千米。

不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

該橋鋼梁的設計者之一、西南交通大學土木工程學院教授鄭凱鋒告訴紅星新聞記者,該橋梁從 1997 年 6 月通車至今近 23
年,期間經曆多次強台風,沒有發生過如此嚴重的異常振動。而此次異常振動,在於近期橋梁維修施工,橋麵兩側靠近護欄處擺放了隔離帶(俗稱 ”
水馬 “),” 這相當於在橋麵增設兩排矮牆,雖然不重,卻影響了護欄的通透性,容易使特定風場作用在梁體產生渦振。2014 年 10
月,韓國李舜臣懸索橋也發生過因擺放隔離帶誘發的渦振。”

究竟什麽是渦振呢?鄭凱鋒解釋,通俗地說,風經過一個斷麵受阻後,會產生風的漩渦,在梁體局部形成風的漩渦後,由漩渦力的積累導致的梁體振動,即為渦振。

他認為,特定風場在特定梁體截麵導致渦振是根本問題。特定風場無從控製,但是特定梁體截麵一定程度上可控,此次異常振動與梁體截麵上的施工隔離帶有很大程度的關聯,盡快拆除施工隔離帶便能逐步減緩梁體振動。

據央視網消息,截至 6
日,虎門大橋的橋麵已看不到明顯的抖動。不過,大橋仍然處於雙向交通管製狀態,具體恢複通行的時間還沒有確定,同時虎門大橋下的水域也已實行封航。


當天撤掉隔離帶後,直到晚上橋麵有小幅度振動,都是正常的,因為之前渦振產生的能力還沒有完全消散,不排除接下來一兩日還會有輕微振動。”
鄭凱鋒說。

兩座懸索橋相繼振動:

一個為豎向彎曲振動 一個為扭轉振動

廣東交通集團 5 月 6 日發布通報稱,5 月 5
日,廣東虎門大橋發生異常振動,此次振動主要原因,是沿橋跨邊護欄連續設置水馬,改變了鋼箱梁的氣動外形,在特定的風環境條件下,產生的橋梁渦振現象,懸索橋結構安全。

國內橋梁發生渦振並不是首次,就在 4 月 26
日,武漢市鸚鵡洲長江大橋也曾出現上下晃動。有武漢網友反映,在經過武漢鸚鵡洲大橋時感覺橋體如波浪般晃動。隨後,該橋管養單位武漢市城投集團公司回應稱,此次橋梁異常振動係特定風況引起,振幅在設計允許範圍內;橋梁結構運行正常,安全有保障。

據了解,鸚鵡洲長江大橋是湖北省武漢市連接漢陽區與武昌區的過江通道,為武漢二環線組成部分之一。該橋始建於 2010 年 8 月,於
2014 年 12 月 28 日通車運營,線路全長 3.42 千米。

不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

兩座懸索橋前後發生振動,是否有關聯呢?鄭凱鋒告訴紅星新聞記者,兩次振動純屬偶爾,沒有任何關聯。他稱鸚鵡洲長江大橋振動較輕,

並表示兩者的區別在於,虎門大橋梁體是豎向彎曲振動,而鸚鵡洲長江大橋梁體是輕微扭轉。

據鄭凱鋒進一步分析,武漢鸚鵡洲長江大橋梁體為開口截麵組合梁,抗扭剛度較小,風致振動,出現的為輕微扭轉振動;而虎門懸索橋屬於閉口截麵鋼箱梁,梁體扭轉剛度較大,發生扭轉振動的可能性小,同時梁很寬、橫向彎曲剛度大,也不可能發生橫向彎曲振動,但是其梁高小,豎向彎曲剛度較低,容易發生豎向彎曲振動,此次異常振動就是這種情況。

虎門橋梁體扭轉剛度遠大於塔科馬橋

極大概率不可能發生風致橋毀事件

近段時間,橋梁渦振相關話題備受關注,一段 ” 塔科馬海峽吊橋風致橋毀 ” 的視頻在網上熱傳。視頻顯示,在 1940
年,塔科馬海峽吊橋建成,但在四個月後,刮起一陣大風,橋麵如海浪般不斷波動,頃刻間垮塌。

不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

▲塔科馬海峽吊橋垮塌。圖據《商業內幕》

對此,鄭凱鋒稱,如前麵所述,

虎門橋梁體扭轉剛度遠大於塔科馬橋的剛度,所以,極大概率不可能發生風致橋毀事件,公眾無需緊張和恐慌,更不必引發極端聯想。

不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

不到10天一連兩座懸索橋發生波浪振動 是巧合?

▲一個攝製組正好拍下塔科馬海峽吊橋波浪起伏的畫麵。圖據 VICE

鄭凱鋒表示,特定風場導致梁體振動有三種可能:第一,如果梁體抗扭剛度大,就不會發生扭轉振動,但可能出現豎向彎曲或橫向彎曲振動;第二,如果梁體抗扭剛度較弱,則可能出現扭轉振動;第三,個別梁體抗扭剛度更弱,則可能出現扭轉振動進一步擴散,導致梁體由局部斷裂發展為整體垮塌。第三種則為塔科馬海峽吊橋出現的情況。

” 渦振是一種偶然現象,隻要振幅在設計允許範圍內,橋梁結構運行便正常。”

鄭凱鋒稱,而風致橋梁振動是相對複雜的空氣動力學問題,世界多座橋梁都出現過,為此,在 1993
年橋梁設計中,設計部門公規院委托北京大學和同濟大學等進行鋼箱梁截麵風洞試驗研究,結果均表明其空氣動力性能良好。

但是鄭凱鋒認為,此次梁體異常振動也提醒其它橋梁的管理部門,類似於擺放施工隔離帶、改變梁體斷麵特性的臨時措施需要慎重。

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