5月5日下午,BIMer们的朋友圈,肯定都被“虎门大桥在风中摇晃”的视频刷屏了吧?虎门大桥被发现发生异常抖动,抖动幅度很大,呈波浪式,在对大桥进行封锁后,晚上大桥又发生了波浪式的抖动。看到这个视频的时候,大家都懵得一头雾水,朋友圈有人笑称难道这就是传说中的“渣桥大波浪”?大家一定都想知道是什么原因使如此量级的大桥发生这样巨大幅度的抖动?是建筑质量问题还是设计问题?下面益韧BIM培训小编就来为大家解答。
虎门大桥是中国第一座大型悬索桥,其主航道跨径888米,线路全长15.76千米,主桥全长4.6千米,被誉为“中国第一跨”,已通车23年。据统计,“五一”假期首日,虎门大桥车流量达到约10.61万车次。
抖动问题发生后,相关部门迅速组织了专家对抖动原因进行了分析和判断。专家初步判断,本次大桥抖动的主要原因,是由于由于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的桥梁涡振现象。
所谓涡振,就是在低频风速下风对结构物产生的振动。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地产生脱离结构物表面的旋涡。对于海洋工程上普遍采用的圆柱形断面结构物,这种交替发放的泻涡又会在柱体上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动压力。如果此时柱体是弹性支撑的,或者柔性管体允许发生弹性变形,那么脉动流体力将引发柱体(管体)的周期性振动,这种规律性的柱状体振动反过来又会改变其尾流的泻涡发放形态。这种“流体一结构物”相互作用的问题被称作“涡激振动”。
这次振动产生的主要原因是桥面的风跟主桥的钢箱梁自振频率重合了,产生了共振现象,造成了涡振。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。
桥梁风工程研究专家葛耀君解释了桥梁出现涡振的原因:当前虎门大桥正在修吊杆和主缆,桥梁两边为防止车撞放置了临时挡墙,也就是俗话说的水马,水马改变了桥梁外形,原来桥梁结构是非常流线型的,加了(水马)就变得非常钝体了,所以容易引起涡振。
在这次事故中,水马改变了大桥的共振特性,当一定速度的风吹过,不大不小,刚刚好是昨天的风速8m/s,共振就产生了。共振越强,大桥摆动扭曲的幅度便会越大,幸亏桥管人员及时拆卸了水马,没有酿成桥毁人亡的事故。
大家看完了益韧BIM培训小编的科普之后,想必也对虎门大桥稍微放点心了吧,其实究其本质,虎门大桥出现晃动背后就是因为流体力学在作怪!