大橋“飄”得很安全,,為啥人們“瘆得慌”
抖音視頻里虎門大橋的波動(dòng)“大片”,著實(shí)讓人瘆得慌,。不過,,專家均表示,盡管大橋“飄”得明顯,,但仍安全,。
如何看大橋的“飄動(dòng)”,陳政清認(rèn)為可分“動(dòng)靜”兩種角度,。大橋在設(shè)計(jì)時(shí),,均會(huì)考慮結(jié)構(gòu)承載能力,即大橋滿載時(shí)最大下沉幅度,。據(jù)估算,,虎門大橋最大下沉幅度為2米,此次大橋“飄”幅0.5米左右,。從這一靜力概念看,,大橋很安全。
如此安全,,為啥大橋渦振要封橋?這與“動(dòng)態(tài)”指標(biāo)有關(guān),。
“目前規(guī)范規(guī)定的渦振加速度,,設(shè)計(jì)容許最大值為0.1個(gè)重力加速度,高于這個(gè)值的振動(dòng),,會(huì)讓人感到不舒服,。此次振動(dòng)加速度超過了這個(gè)值,人的感受就很明顯了?!标愓褰颐亓嘶㈤T大橋渦振給人的視覺“大片感”,。不過,他補(bǔ)充,,渦振振幅不大于0.35米時(shí),,車輛也能限速通行。
同樣是“振”,,但風(fēng)速高低有別
讓大家害怕的還有風(fēng)速問題,。無論鸚鵡洲橋還是虎門大橋,始作“風(fēng)”的風(fēng)速均不大,。如此溫柔的風(fēng),,都能讓大橋“飄”起來,遇上臺(tái)風(fēng)咋辦,?
湖南大學(xué)土木研究院副院長(zhǎng)華旭剛表示,,橋梁渦振從理論上不能消除,只能通過技術(shù)降振,。但不等于風(fēng)速低能引發(fā)渦振的大橋,,不能抵抗臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)侵襲,這是兩碼事,。臺(tái)風(fēng)等高風(fēng)速產(chǎn)生的為“顫振”,,橋梁設(shè)計(jì)時(shí)有對(duì)此有周密考量。
不過,,關(guān)于虎門大橋渦振,,尚有幾種猜測(cè)。
虎門大橋是90年代中期建設(shè)的海邊大跨度懸索橋,,為箱梁結(jié)構(gòu),,橋面呈流線型,其抗風(fēng)性能理論上良好,,此前也未出現(xiàn)過明顯渦振,。此次出現(xiàn),或因近期大橋施工,,在橋兩側(cè)加裝全長(zhǎng)段臨時(shí)擋板有關(guān),。
歷史上,,有個(gè)著名的“小風(fēng)吹垮大橋”案例,,即美國塔科馬海峽大橋在微風(fēng)中塌陷?!八岂R海峽大橋橋面呈H型,,是最不能抵抗渦振的形狀。虎門橋在施工中全線安裝擋板后,,也就從流線型變成了H型,類似塔科馬海峽大橋橋面,?!标愓逭f。
專家還有種猜測(cè),,與大橋“阻尼比”有關(guān),。通俗說,“阻尼比”類似病毒抗體,,代表其抵抗大橋振動(dòng)的能力,。阻尼比越小,大橋抗震能力就越低,?;㈤T大橋存在25年之久,是否有可能阻尼比變小,,影響到抗渦振能力,?
人們都在糾結(jié)溫柔的風(fēng),吹動(dòng)了堅(jiān)固的橋,。但其實(shí)風(fēng)溫柔與否不是重點(diǎn),,吹的角度才有技術(shù)含量。這個(gè)技術(shù)叫“攻角”,?!按禾鞛樯逗梅棚L(fēng)箏?因?yàn)闅饬鲝南峦闲纬伞ソ恰?。通常攻角不超過3度,,所以風(fēng)洞試驗(yàn)是按正負(fù)3度進(jìn)行測(cè)試。如果刮風(fēng)攻角大于3度,,就可能引起振幅高于設(shè)計(jì)振幅,。”陳政清說,。
風(fēng)還是溫柔的風(fēng),,只是今年“攻角”可能更大。換言之,,不是刮風(fēng)就會(huì)渦振,。要引起渦振的條件頗苛刻:如風(fēng)向基本和橋面正交,形成“正攻角”,;風(fēng)要“平穩(wěn)”,,紊流度小,而非風(fēng)速忽高忽低。
大跨度橋梁越來越多,,渦振問題要重視
“我們的抗風(fēng)規(guī)范,,主要針對(duì)跨度200米以內(nèi)的橋梁設(shè)計(jì)??缍刃〉臉蛄翰淮嬖诿黠@渦振問題,。但大跨度橋梁,特別是懸索橋及連續(xù)梁橋,,都易遇渦振問題,,因此通常采用風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試。”陳政清說,。
全球自上世紀(jì)90年代起,,就發(fā)生過多個(gè)大跨度懸浮橋的渦振。緣何今日存在這類渦振,?陳政清認(rèn)為,,面對(duì)大跨度橋梁高階模態(tài)渦激共振,存在一個(gè)亟需解決的“中國問題”,,即抗風(fēng)規(guī)范應(yīng)進(jìn)一步完善,,考慮大跨度橋梁的多階渦振可能性。
“渦振受風(fēng)和橋梁自身結(jié)構(gòu)影響,。風(fēng)不能人為控制,但我們能從橋梁上想辦法,?!标愓逭f。