涡振虎门大桥的“涡振”是什么?风速更大后会发生什么?( 二 )
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涡激振动
广东省交通集团通报称 , 大跨径悬索桥在较低风速下存在涡振现象 , 振动幅度较小不易察觉 , 仅在特殊条件下会产生较大振幅 , 不影响桥梁结构安全 , 会影响行车体验感、舒适性 , 易诱发交通安全事故 。
不过 , 桥梁涡激的有限振幅到底是多少 , 目前国内外还没有形成一套比较完整的分析理论 。 学术界也仅对圆柱等少数形状经过反复实验后形成较为精确的公式 。 在实际设计建造桥梁时 , 采用一种半理论半实验的方法进行近似估算 。
而美国塔科马海峡大桥的致命原因并非涡振 , 而是颤振 。 颤振是长的条带状结构在横向气流作用下发生的大幅振动 , 并且具有以扭转振动为主的特征 , 最早在飞机机翼的失速上引起人们的注意 。
颤振是一种典型的气流与结构振动强烈耦合的效应 。 即气流导致结构振动 , 结构振动反过来又导致气动力增强 , 于是振动更加剧烈 , 最终导致振动发散结构毁坏 。 可以理解为 , 涡振中气流和结构相互制衡 , 形成锁定 , 而颤振则是互为借力 , 越演越烈 。
虎门大桥动工建设时间是1992年 , 是中国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥 。 经过半个世纪多的技术发展 , 加上广东是台风多发地区 , 像塔科马大桥这样致命的“颤振”问题早已在设计之初就被重点排除 。
长期监测
因此 , 短期内桥梁涡振并不影响结构安全 , 长期上应注意对主梁支座和主缆、吊索的疲劳损伤检测监测 。
现代桥梁往往有一套软硬件结合的系统 , 对桥梁的裂缝、航道、车流量、大桥的环境温度、振动情况、移位情况等进行实时监测预警 。
据《科技日报》报道 , 虎门大桥确有一套这样的监测系统 , 通过对桥的连续位移进行实时监测 , 了解桥梁结构在各种作用下的实际受力状态和工作状况;同时通过分析监测结果得到结构的振动参数 , 验证结构的抗风、抗震设计 , 实现对大跨桥梁安全的实时监测 。
业内人士透露 , 建筑的监测系统维护起来并不容易 , 一般10年左右软硬件都需要更新 , 有些项目并不一定能及时置换更新 , 但像虎门大桥这样的重要枢纽监测系统应该会保持良好运转 。
【涡振虎门大桥的“涡振”是什么?风速更大后会发生什么?】截至发稿 , 虎门大桥管养单位仍在对对大桥进行紧急全面检查检测 , 同时交通运输部已组建专家工作组到现场指导 , 虎门大桥将继续封闭双向交通 。
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