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虎门大桥为什么会“发抖”?专家组给出原因了

时间:2020-05-08 11:32:14 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

最近,虎门大桥和武汉英武洲长江大桥都经历了地震事件。如下图所示,虎门大桥剧烈摇晃,有点像船在波浪中的感觉。

根据交通部的初步判断,虎门大桥发生晃动的主要原因是在特定的风环境条件下,沿桥跨边缘护栏连续安装水车造成的桥梁涡振现象。

目前,水车已被紧急移走,虎门大桥的摇晃在昨天下午12: 30后基本恢复正常。

一阵微风吹倒了桥。

虽然虎门大桥摇晃的原因已经找到,但现在已经恢复正常。然而,人们的疑虑并没有得到缓解,因为事故当天虎门大桥的风力不是很强,只有6级,6级的风速为每秒10.13.8米。然而,据公开资料显示,虎门大桥的抗风等级为每秒61米。

也就是说,那天的风速远远达不到虎门大桥所能承受的标准,但即使如此,虎门大桥仍然经历了可见的摇晃。所以有人担心虎门大桥会在下一次强风中被吹倒。

事实上,人们的担忧是有一定原因的,因为历史上曾发生过小风吹倒桥梁的事件。在美国华盛顿州的塔科马,有一座塔科马海峡吊桥,绰号“舞动的盖蒂”。

然而,大桥在通车四个月后被微风摧毁,导致超过120米的大桥坍塌并坠入大海。

后来冯·卡门发现了塔科马海峡吊桥的模型。风实验证明,当振动频率达到模型的固有频率时,会发生共振。

此外,塔科马海峡悬索桥的设计中也存在许多错误。例如,桥面是H形的,这种形状不能抵抗涡流振动。桥面过窄,桥梁承载力不足等。

正是由于上述错误,加上风的作用,卡门涡街引起的桥梁共振导致了桥梁的倒塌。

塔科马海峡吊桥事故后,桥梁设计者意识到卡门涡街的问题,并在设计桥梁时进行了结构调整。例如,塔科马海峡吊桥的两侧是不可穿透的挡板,但是虎门大桥采用了空气泄漏设计,这使得风能够平稳地通过并且不容易引起卡门涡街。

事故发生时,大桥正在建设中,桥的两侧安装了挡板,使得原本通风的栏杆变成了坚固的“墙”,这导致流线型的部分变成了非流线型的部分,非常类似于塔科马海峡悬索桥的H形结构。

当气体通过这个“壁”时,就会发生分离,分离后会形成涡流。每个漩涡都有自己特定的频率。当涡流频率接近桥梁本身的频率时,就会发生共振,导致桥梁振动。换句话说,虎门大桥的振动与风速无关,而是与放置的水马和风涡的频率有关。

水车移走后仍然会发生摇晃的原因是,桥梁在摇晃过程中会产生能量和惯性,在能量完全消耗掉之前不会恢复到以前的状态。

虎门大桥安全吗?

交通部专家组成员吴明远表示,悬索桥通常有两种振动,一种是影响舒适度的涡流振动,另一种是影响桥梁安全的颤振。

本次振动主要是涡流振动,影响舒适度,对桥梁结构影响不大。当然,如果长时间发生旋涡振动,也会对桥梁结构造成破坏,但振动持续时间不到20小时,产生的振动在桥梁的设计范围内,对虎门大桥的安全影响不大。

专家组还表示,从设计角度来看,虎门大桥的最大下沉量为2米,但这一次桥梁下沉量约为0.5米,远非理论最大值。然而,由于桥的不舒服的感觉和难以控制汽车在颠簸的桥上行走,采取了局部道路封闭措施。

然而,道路封闭并不意味着在路上开车必然会导致事故。事实上,在目前的情况下,也有可能允许汽车在不关闭道路的情况下限速通过。

摘要

大型项目的每一项改进都是从以往事故的经验中分析出来的。通过对塔科马海峡悬索桥的事故分析,工程师们在设计当代大型桥梁时,充分考虑了该桥能承受的最大风力、地震水平和冲击力。

然而,在极其偶然的情况下,例如,风力引起的涡流振动也会发生在放置在这种结构中的水车中。然而,只要及时清除障碍物,它不会对桥梁造成很大的损害。

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