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“大片”,,著實讓人瘆得慌。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”,,陳政清認為可分“動靜”兩種角度。大橋在設計時,,均會考慮結構承載能力,,即大橋滿載時最大下沉幅度。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“動態(tài)”指標有關。
“目前規(guī)范規(guī)定的渦振加速度,,設計容許最大值為0.1個重力加速度,,高于這個值的振動,,會讓人感到不舒服,。此次振動加速度超過了這個值,,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,,他補充,,渦振振幅不大于0.35米時,,車輛也能限速通行。
同樣是“振”,,但風速高低有別
讓大家害怕的還有風速問題,。無論鸚鵡洲橋還是虎門大橋,始作“風”的風速均不大,。如此溫柔的風,,都能讓大橋“飄”起來,遇上臺風咋辦,?
湖南大學土木研究院副院長華旭剛表示,,橋梁渦振從理論上不能消除,只能通過技術降振,。但不等于風速低能引發(fā)渦振的大橋,,不能抵抗臺風等暴風侵襲,這是兩碼事,。臺風等高風速產(chǎn)生的為“顫振”,,橋梁設計時有對此有周密考量。
不過,,關于虎門大橋渦振,,尚有幾種猜測。
虎門大橋是90年代中期建設的海邊大跨度懸索橋,,為箱梁結構,,橋面呈流線型,其抗風性能理論上良好,,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,,在橋兩側加裝全長段臨時擋板有關,。
歷史上,,有個著名的“小風吹垮大橋”案例,,即美國塔科馬海峽大橋在微風中塌陷,。“塔科馬海峽大橋橋面呈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,與大橋“阻尼比”有關,。通俗說,,“阻尼比”類似病毒抗體,代表其抵抗大橋振動的能力,。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,?
人們都在糾結溫柔的風,,吹動了堅固的橋。但其實風溫柔與否不是重點,,吹的角度才有技術含量,。這個技術叫“攻角”?!按禾鞛樯逗梅棚L箏,?因為氣流從下往上形成‘攻角’。通常攻角不超過3度,,所以風洞試驗是按正負3度進行測試,。如果刮風攻角大于3度,就可能引起振幅高于設計振幅,?!标愓逭f。
風還是溫柔的風,,只是今年“攻角”可能更大,。換言之,不是刮風就會渦振。要引起渦振的條件頗苛刻:如風向基本和橋面正交,,形成“正攻角”,;風要“平穩(wěn)”,紊流度小,,而非風速忽高忽低,。
大跨度橋梁越來越多,渦振問題要重視
“我們的抗風規(guī)范,,主要針對跨度200米以內的橋梁設計,。跨度小的橋梁不存在明顯渦振問題,。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,,因此通常采用風洞試驗測試。”陳政清說,。
全球自上世紀90年代起,,就發(fā)生過多個大跨度懸浮橋的渦振。緣何今日存在這類渦振,?陳政清認為,,面對大跨度橋梁高階模態(tài)渦激共振,存在一個亟需解決的“中國問題”,,即抗風規(guī)范應進一步完善,,考慮大跨度橋梁的多階渦振可能性。
“渦振受風和橋梁自身結構影響,。風不能人為控制,但我們能從橋梁上想辦法,?!标愓逭f。
根據(jù)交通運輸部專家工作組的初步判斷,,虎門大橋此次抖動,主要原因是由于沿橋跨邊護欄連續(xù)設置水馬,,在特定風環(huán)境條件下產(chǎn)生的橋梁渦振現(xiàn)象,。