虎门大桥抖动被封闭,以科学调查消除民众疑虑|新京报快评

来源: | 发布时间:2020-10-01 01:11

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虎门大桥抖动被封闭,以科学调查消除民众疑虑 | 新京报快评

新京报评论 新京报评论 2020-05-06


虎门大桥现“波浪式起伏”,难免引发部分人的安全顾虑。在此问题上,公众要相信科学,而要让公众相信科学,也需要有关方面在实地调查、认真研判的基础上,给出足够科学的解释,保障民众的出行安全。


虎门大桥抖动如波浪 专家:桥梁有相关设计 范围内不影响安全。视频来源:新京报我们视频。


文 | 张田勘


近日,一段“广东虎门大桥‘波浪式起伏’”的视频引起舆论关注。

据广东省交通集团5月6日凌晨通报,专家组判断,虎门大桥5日发生振动系桥梁涡振现象,并认为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。同时,6日凌晨,在虎门大桥管理中心实时监控画面中仍可看到大桥仍有肉眼可见的轻微振动。目前,为避免意外发生,虎门大桥施行双向封闭,并且虎门大桥管养单位已紧急开始对大桥进行全面检查检测。

桥梁遇到特殊风况会晃动,确实是正常现象

虎门大桥是悬索桥,于1997年6月建成通车,是连接广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥,位于珠江口狮子洋上。由于该桥位置关键,车流量大,它的振动受到人们广泛关注。

在不久前的4月26日,武汉鹦鹉洲长江大桥桥体如波浪般晃动,接连发生的“大桥晃动”。在此情况下,公众自然要关心,类似大桥发生晃动的情况是否会影响安全。而解答这个问题既要依靠随后的科学调查和检测结果,还要从悬索桥的建造历史和科学根据、理论来探寻。


▲资料图


根据专家组的解释,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。正常情况下,大跨径悬索桥在较低风速下都存在涡振现象,但由于振动幅度较小人们不易察觉。不过,在特殊条件(如大风、台风)下会产生较大振幅,才会让通行者有感觉,并影响行车体验感、舒适性,而且容易诱发交通安全事故。但是,这种较大的涡振并不影响桥梁结构安全。

但是,解决公众对大桥安全性的疑虑,还有必要进一步对悬索桥的原理和安全性进行科学的解释。

安全性首先体现在悬索桥是否经受得住桥面上通过的大量车流和人流。

在视觉上相较于硬刚挺立的拱桥、梁桥、斜拉桥,虽然悬索桥显得柔软和不太坚定,但是这种类型的桥梁也是一种高超静定结构,它的承重安全性主要取决于主缆、吊索和跨距。因为悬索桥是以主缆为主承力结构、加劲梁通过吊索吊挂在主缆上的一种桥型。加劲梁采用很多根相隔一定间距的吊索吊挂,其承受的弯矩不会因为跨径增大而增加,跨径对加劲梁的制约比其他桥型好很多,所以悬索桥是跨越能力最大的桥型。当然斜拉桥也可实现较大跨度,但远不及悬索桥。

其次悬索桥的安全性体现在抗风振能力,这个能力取决于梁的截面形式和横向刚度。梁的截面形式是指具有良好的流线型(如带风嘴的扁平钢箱梁)或透风系数(如钢桁梁),横向刚度是指加劲梁的重力、截面特性以及吊索间距等形成的抵抗横风的能力。

无论是以主缆为主承力结构加劲梁通过吊索吊挂以支撑桥梁的安全性,还是抗风振能力,都会在设计时提高保险系数,以确保桥梁的安全性和抗风(振)能力。虎门大桥在5日发生晃动时的风速最高为6级(10.8-13.8米每秒),远远低于其设计的抗风能力。

▲直击虎门大桥封闭检测仍可见轻微振幅 官方:此次振动不影响大桥安全。视频来源:新京报我们视频。


具体情况还需全面检查检测

按照涉事交通集团和专家的研判,现在虎门大桥的振动问题主要是涡激振动(涡振),也就是流体与结构物相互作用的问题。

从流体的角度来分析,任何非流线型物体,在一定的恒定流速下,都会在物体两侧交替产生旋涡,即涡振。桥梁涡振也属于涡振。桥梁遇到特殊风况会晃动,这是正常的,而且遇到涡振桥面晃动会更大,只要在抗风能力范围之内,属于正常现象。

只是,桥梁涡振还比较复杂。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。在桥梁设计时,桥梁涡激共振的有限振幅计算是一个十分关键的问题,但又非常复杂,目前国内外还没有形成一套比较完整的桥梁涡振分析理论。

由于桥梁涡振的计算尚未完全解决,因此桥梁设计和建造后也存在着对抗涡振的不确定因素,这个因素加上其他因素,也有可能造成桥梁的不安全性。

历史上著名的美国第一座塔科马海峡大桥(绰号舞动的格蒂)就是因为在设计时有缺陷,造成在微风中塌陷。1940年7月1日建成通车,四个月后这座桥梁突然塌陷,但当时的风速并不大。

调查结果表明,塔科马海峡大桥空气动力学和结构分析不严谨,其中的空气动力学就可能涉及涡振计算不过关,导致抗风振能力较差。后来,重建的大桥(绰号强壮的格蒂)在加强了抗风振能力后,于1950年通车。

因此,不只是虎门大桥,其他悬索桥也面临着桥梁涡振的计算、抗风振能力,以及其他安全问题,需要更多的研究和实践来解决。

目前,虎门大桥管养单位已紧急开始对大桥进行全面检查检测,交通运输部也已组建专家工作组到现场指导。对于虎门大桥的安全性问题,相信调查组很快就可以给出科学的结论,消除公众疑虑。

说到底,在此问题上,公众的确要相信科学,而要让公众相信科学,也需要有关方面在实地调查、认真研判的基础上,给出足够科学的解释。

张田勘(专栏作者


编辑:胡博阳   校对:危卓


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