5月5日下午,虎門大橋懸索橋橋面發(fā)生明顯振動,專家初步判斷,本次振動主要原因是由于沿橋跨邊護(hù)欄連續(xù)設(shè)置水馬改變了鋼箱梁的氣動外形,在特定風(fēng)環(huán)境條件下產(chǎn)生了橋梁渦振現(xiàn)象。
5月6日凌晨虎門大橋仍見振動。
目前,虎門大橋?qū)⒗^續(xù)封閉雙向交通,有關(guān)單位正全力加快檢測。
虎門大橋安全通行備受關(guān)注,此次抖動是否意味著虎門大橋出現(xiàn)質(zhì)量問題?南都記者采訪了哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)土木與環(huán)境工程學(xué)院教授肖儀清,以期解釋市民關(guān)注的十個話題。
肖儀清博士是哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院土木與環(huán)境工程學(xué)院副院長、教授,也是土木工程學(xué)會結(jié)構(gòu)與橋梁分會風(fēng)工程專業(yè)委員會委員、振動工程學(xué)會隨機(jī)振動專業(yè)委員會理事、中國建筑學(xué)會抗震防災(zāi)分會結(jié)構(gòu)減震控制專業(yè)委員會委員。在5日虎門大橋出現(xiàn)振動后,肖教授接受人民日報采訪時就表示,振動原因是因?yàn)樗R改變斷面流線引發(fā)渦激共振。
何時停止抖動,目前還無法確定。
Q1:據(jù)新華社報道,虎門大橋6日凌晨仍見振動,為何虎門大橋后續(xù)還出現(xiàn)振動?
肖儀清:懸索橋?qū)儆谌嵝詷?,大跨徑懸索橋出現(xiàn)小幅振動屬于正?,F(xiàn)象,這次產(chǎn)生渦振的虎門大橋主跨徑達(dá)888米。懸索橋有時在較低風(fēng)速下產(chǎn)生振動,幅度較小眼睛不能分辨,在特殊條件下會產(chǎn)生較大振幅,5日下午出現(xiàn)的振動是由于沿橋跨邊護(hù)欄連續(xù)設(shè)置水馬改變了鋼箱梁的氣動外形,在特定風(fēng)環(huán)境條件下產(chǎn)生了橋梁渦振現(xiàn)象。如果水馬拆除之后還有顯著振動,則需要做專門性的檢測和研究。
Q2:橋何時能停止抖動?
肖儀清:這個無法確定。如果水馬完全拆除仍有顯著振動,則需要對虎門大橋做一次全面的檢測評估,包括橋面結(jié)構(gòu)的整體性、懸索和吊桿的張力等各個關(guān)鍵性構(gòu)件,評估之后才能放心。
振動不是因?yàn)椋褂媚晗捱^長
Q3:為什么有的橋抖動會倒塌?虎門大橋現(xiàn)在卻沒事?
肖儀清:橋的振幅有一個安全界限,如果超過這個界限就會出現(xiàn)問題,同時它還有個正常使用界限,是指振幅沒有超過安全界限,但不適宜行使車輛,昨天虎門大橋就屬于這個情況。虎門大橋這次振動是渦激共振,它是一種限幅振動,即在穩(wěn)定的條件下產(chǎn)生較為穩(wěn)定的振幅;但是像1940年美國塔科馬大橋倒塌,是顫振和馳振偶合的結(jié)果,這是一種發(fā)散型振動?;㈤T大橋沒有倒塌風(fēng)險,是因?yàn)闇u激共振的振幅還遠(yuǎn)未達(dá)到倒塌的臨界值。
Q4:虎門大橋主體結(jié)構(gòu)未受損,這是基于哪些來判斷的?
肖儀清:主要就是依據(jù)橋梁振幅沒有達(dá)到相關(guān)限值。比如,一把塑料尺子,你想給他掰得變形,它是會變形,但并不會斷。但如果再用力掰,過了限值它就斷掉了,這個限值就是我們判斷的一個依據(jù)。當(dāng)然,這個結(jié)論還需要根據(jù)現(xiàn)場掌握的數(shù)據(jù)和觀測到的現(xiàn)象綜合分析。
Q5:出現(xiàn)振動是因?yàn)榛㈤T大橋使用年限過長嗎?
肖儀清:出現(xiàn)渦振的因素是多方面的,但不會是因?yàn)槭褂昧?0多年年限過長的緣故。大橋的修建都有一個設(shè)計使用壽命,一般都是100年,一些特大型重點(diǎn)橋梁的設(shè)計使用年限還會更長。但不是說一個橋梁100年它都不會壞,橋梁一定要正常設(shè)計、正常施工、正常使用、正常維護(hù),在這四個正常的情況下才可以保證它的安全。
振動不代表有質(zhì)量問題。需要嚴(yán)格的檢測和評定
Q6:所以,虎門大橋振動,并非是它質(zhì)量出現(xiàn)問題?
肖儀清:渦振產(chǎn)生有特定的條件,柔性懸索橋出現(xiàn)振動是正常的,并不是能說看到振動就代表橋有問題,橋梁究竟是否有質(zhì)量問題,需要嚴(yán)格的檢測和評定。
Q7:虎門大橋是否存在長時間封閉修整的可能?恢復(fù)通車需要很長時間嗎?
肖儀清:如果水馬拆除之后,顯著振動現(xiàn)象可以消除,則可以較快通車。否則,需要先找出問題,再制定合理可行的改進(jìn)方案,然后予以實(shí)施,找出問題并且系統(tǒng)性地去研究它,都是需要一定的時間。
Q8:像發(fā)生這種晃動,車主是有危險的?
肖儀清:首先是體驗(yàn)感很差,行駛在晃動的橋上覺得心里不托底,我們都是希望腳踏實(shí)地,開車也希望車踏實(shí)地,如果行使的時候會晃,即便安全車主心里都是很不安的。其次橋梁較大幅值振動還會影響行車軌跡,導(dǎo)致交通事故風(fēng)險增加。
Q9:以后遇到這種類似的情況的概率大嗎?
肖儀清:不太大?,F(xiàn)在相關(guān)單位已經(jīng)組織專家研究,研究之后如果發(fā)現(xiàn)問題,肯定是會有技術(shù)整改或者加固措施。
Q10:通過這次事件,是不是以后懸索橋的修整都進(jìn)行更嚴(yán)格的前期評估?
肖儀清:以后如果要做全橋的維護(hù),整個橋面都要用水馬阻擋,還會改變斷面氣動特性,應(yīng)該盡量先評估一下,這種評估現(xiàn)在也比較好做,就是采用CFD計算流體動力學(xué)軟件平臺當(dāng)中進(jìn)行一些模擬分析,就可以得出一些基本的參考結(jié)果。此外,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的推廣應(yīng)用,也可以收集掌握橋梁全壽命的運(yùn)行信息,可以更好地用于橋梁結(jié)構(gòu)安全預(yù)警和事件之后的安全評估與原因排查。