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封闭10天后虎门大桥恢复通车

专家组认为,悬索桥结构安全,整体情况平稳,抑振效果良好

来源:南方都市报     2020年05月16日        版次:GA04    作者:蒋臻

昨日上午9时,虎门大桥恢复通行。 南都记者 何玉帅 摄

南都讯 记者蒋臻 广东省交通集团昨日发布消息,封闭交通10天的虎门大桥于15日9时恢复交通。

5月5日下午,虎门大桥悬索桥发生明显竖向弯曲振动现象,大桥管理方迅速启动应急预案,联合交警部门及时采取了双向交通管制措施。

5月6日上午,交通运输部专家工作组及时赴虎门大桥现场指导。广东省交通运输厅、省交通集团先后多次邀请国内知名专家对悬索桥全面检查、检测和安全评估报告进行审查,分析研判振动原因,研讨抑振方案。

大桥管理方立即组织设计、检测、施工等单位对悬索桥进行全面检查、检测和安全评估,委托三所高校平行开展抗风研究,并由设计单位牵头会同检测、三所高校、施工等单位对悬索桥振动原因进行深入分析,研究论证抑振措施。

检测单位综合近三年及此次检测、监测数据对虎门大桥悬索桥结构安全出具了评估报告,评估结果表明桥梁结构技术状况和承载性能保持稳定,此次振动未影响结构安全,桥梁关键构件钢箱梁、吊索、主索鞍、散索鞍、支座、伸缩缝等均未发现异常。特邀专家组经过认真评审,认为检测、监测项目较为齐全,方法合理规范,数据可信,同意检测单位和设计单位的评估结论,虎门大桥悬索桥结构安全。

特邀专家组对提交的悬索桥振动原因分析和抑振措施研究报告进行了认真评审,认为振动原因基本查明:虎门大桥是大跨度钢箱梁悬索桥,属于典型柔性结构,沿桥梁边护栏连续设置的水马改变了钢箱梁气动外形,在特定的风况条件下,诱发悬索桥发生竖向涡激共振;持续较长时间、较大振幅的涡振导致桥梁结构阻尼下降,即使水马拆除,特定风况下空载桥梁又发生了涡振。

根据研究成果和专家组建议,大桥管理方及时采取抑振措施,主要包括在外侧护栏上安装抑流板、改善钢箱梁气动外形,增设水箱压重提高阻尼比。目前,虎门大桥悬索桥整体情况平稳,抑振效果良好。

5月13日晚,在虎门大桥悬索桥恢复交通评估会上,特邀专家组认为,虎门大桥悬索桥结构安全,大桥管理方已采取抑振措施,并落实恢复交通前的准备工作,同意恢复交通运营。

虎门大桥位于珠江口狮子洋上,连接广州市南沙区和东莞市虎门镇,全长约16公里,双向6车道。主桥长4.6公里,主跨为888米的钢箱梁悬索桥。业内人士表示,虎门大桥主桥是我国自主设计建造的第一座大跨度钢箱梁悬索桥,是当时规模最大的公路现代悬索桥,在中国桥梁建造史上有诸多技术创新。此次对特定风况下涡振的应急处置,将为悬索桥的设计和管养等方面积累经验。

  焦点

  专家回应大桥安全等热点问题 涡振后虎门大桥会受台风影响吗?

封闭交通10天后,虎门大桥昨日恢复通车。虎门大桥为何会持续振动?现在恢复通车桥梁安全吗?昨日上午,国际桥梁与工程协会主席、同济大学教授葛耀君,西南交通大学教授廖海黎两位专家组成员,以及广东虎门大桥有限公司总经理助理黄先泉在虎门大桥管理中心回应了振动原因和桥梁安全等热点问题。。

  为什么撤了“水马”后桥梁还会振动?

此前初步判断,5月5日下午的振动是“水马”改变钢箱梁气动外形,在特定风况下诱发涡激共振,为什么撤了“水马”之后,桥梁还在继续振动?

葛耀君:涡振的产生主要和风向、风速两个因素有关,广州地区在春夏季相交的时候,特别是3-5月,主导风向是东南风向,刚好与建成的虎门大桥垂直,这样的风向容易诱发涡振,加上当天下午风速大概在4-6级,悬索桥在5日下午2点多出现了涡激共振现象。下午4点,把水马放倒拆除后,振动明显减少,到晚上7点,振动基本停止。但晚上9点左右,桥梁又可见到振动,我们花了很长时间研究。

后面再发生的涡振现象和第一次不同,振动的频率不一样。5日下午一开始的振动频率是0.37赫兹,平均3秒钟振动一次;到后面降到0.275赫兹,4秒钟振动一次;再到0.225赫兹,5秒钟振动一次,可以看出是一个逐渐消耗的过程。再次振动的原因是什么?我们分析是持续较长时间、较大振幅的涡振导致了结构阻尼下降,相当于摩擦力随着振动被耗散,即使水马拆除,特定风况下空载桥梁又发生了涡振。类似连续涡振现象在中国桥梁史上还没出现过。

  采取了哪些抑振措施?以后还会振动吗?

廖海黎:大桥出现涡振后,主要采取了空气动力学和动力学两个方面的措施,一个是在外侧护栏上安装抑流板、改善钢箱梁气动外形,还有就是增设水箱压重提高阻尼比,现在看这些措施是比较有效的。

大跨度悬索桥都会有振动,不振动是不正常的,振动的原因可能是风,也可能是车等多方面因素,但振动一定要在可控范围之内,不影响桥梁安全,不影响桥上行车人的感受。

虎门大桥这次涡振不会导致桥梁结构破坏,现在虎门大桥的振动一直是存在的,但不会危及行车安全,影响行车人的感受。

  涡振后大桥有无受损?进入台风季能让车主放心吗?

葛耀君:任何桥梁都会有自然损耗,比如虎门大桥去年确定更换寿命期为20年的吊索,西行38号吊索个别钢丝就出现了锈蚀断丝现象,所以桥梁的检测、监测、养护和维修要到位、规范。

目前因为涡振导致桥塌等事故的发生率是零,主要是要考虑司乘人员的舒适性,虎门大桥的振动幅度也借鉴了国际标准,控制在20厘米以内就符合通车的标准。现在恢复开通大桥,说明桥梁没有安全问题,而且舒适性也没有问题。

廖海黎:台风对大跨度悬索桥的影响是另一种类型的振动:颤振。在虎门大桥20多年设计建设的时候,抗风设计主要就是防止桥梁颤振,在这方面做了充分考虑,保证运营的时候不会发生(颤振)。这次抑制涡振采取的措施是否可能引起颤振,我们也做了试验,显示是台风条件下不会导致危险性颤振。

  维修是否不能再放水马了?以后有何保障措施?

葛耀君:不是不能设置水马,而是不能连续大规模地设置,不能改变钢箱梁气动外形。

黄先泉:在确定恢复交通之前,交警、路政、海事、气象、应急等单位共同会商,研究制定了加强管理和做好应急准备的方案。

下一步我们将进一步完善桥梁相关应急预案,并组织应急演练,提高应急处置能力;进一步完善桥梁结构运营实时监测系统,持续做好大桥的实时监测工作;加强各相关单位联动,及时发布交通管控指引信息。

要特别提醒的是,虎门大桥继续全天禁止货车及40座以上的客车通行。过往的车辆要安全驾驶,特别是不要超速,不要在桥上停留。

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