最近大桥有点“飘” 如何让大桥“淡定”下来

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“涡振是个‘怪东西’。其实桥上有车行走,它的涡振(涡激振荡)振幅比无车状况还会小些。换句话说,虎门大桥限速通车,也安全。” 6日,长沙,我国工程院院士陈政清一开口,就让科技日报记者愣了一下。

近期,我国大桥好像有点“飘”。4月26日,武汉鹦鹉洲长江大桥桥体发作波浪形晃动。9天后,广东虎门大桥悬索桥也来了一波相似“神晃动”,让大桥“飘”上了热搜。

大桥为啥如此“飘”,怎样才能让桥“淡定”下来?科技日报记者就此到访湖南大学土木工程学院、风工程实验研讨中心。

大桥“飘”得很安全  为啥人们“瘆得慌”

抖音视频里虎门大桥的动摇“大片”,着实让人瘆得慌。不过,专家均标明,虽然大桥“飘”得显着,但仍安全。

怎么看大桥的“飘动”,陈政清以为可分“动态”两种视点。大桥在规划时,均会考虑结构承载才能,即大桥满载时最大下沉起伏。据预算,虎门大桥最大下沉起伏为2米,此次大桥“飘”幅0.5米左右。从这一静力概念看,大桥很安全。

如此安全,为啥大桥涡振要封桥?这与“动态”目标有关。

“现在标准规则的涡振加速度,规划容许最大值为0.1个重力加速度,高于这个值的振荡,会让人感到不舒服。此次振荡加速度超越了这个值,人的感触就很显着了。”陈政清揭秘了虎门大桥涡振给人的视觉“大片感”。不过,他弥补,涡振振幅不大于0.35米时,车辆也能限速通行。

同样是“振”  但风速凹凸有别

让咱们惧怕的还有风速问题。不管鹦鹉洲桥仍是虎门大桥,始作“风”的风速均不大。如此温顺的风,都能让大桥“飘”起来,遇上飓风咋办?

湖南大学土木工程学院副院长华旭刚标明,关于某些断面外形,涡振很难彻底消除,只能经过方法尽或许下降。但不等于风速低能引发涡振的大桥,不能反抗飓风等暴风侵袭,这是两码事。飓风等高风速发作的为“颤振”,桥梁规划时有对此有缜密考量。

不过,关于虎门大桥涡振,尚有几种猜想。

虎门大桥是90年代中期建造的海滨大跨度悬索桥,为箱梁结构,桥面呈流线型,其抗风性能理论上杰出,此前也未呈现过显着涡振。此次呈现,或因近期大桥施工,在桥两边加装全长段暂时挡板有关。

历史上,有个闻名的桥梁风毁事例,即美国塔科马海峡大桥在八级大风中崩塌。“塔科马海峡大桥桥面呈H型,是最不能反抗涡振的形状。虎门桥在施工中全线装置挡板后,也就从流线型变成了H型,相似塔科马海峡大桥桥面。”陈政清说。

专家还有种猜想,与大桥“阻尼比”有关。浅显说,“阻尼比”相似病毒抗体,代表其反抗大桥振荡的才能。阻尼比越小,大桥抗震才能就越低。虎门大桥存在23年之久,是否有或许阻尼比变小,影响到抗涡振才能?

人们都在纠结温顺的风,吹动了巩固的桥。但其实风温顺与否不是要点,吹的视点才有技能含量。这个技能叫“攻角”。“春天为啥好放风筝?由于气流从下往上构成‘攻角’。一般攻角不超越3度,所以风洞实验是按正负3度进行测验。假如刮风攻角大于3度,就或许引起振幅高于规划振幅。”陈政清说。

风仍是温顺的风,仅仅本年“攻角”或许更大。换言之,不是刮风就会涡振。要引起涡振的条件颇严苛:如风向根本和桥面正交,构成“正攻角”;风要“平稳”,紊流度小,而非风速忽高忽低。

大跨度桥梁越来越多  涡振“我国问题”要注重

“咱们的抗风标准,首要针对跨度200米以内的桥梁规划。跨度小的桥梁不存在显着涡振问题。但大跨度桥梁,特别是悬索桥及接连梁桥,都易遇涡振问题,因而一般选用风洞实验测验。”陈政清说。

全球自上世纪90年代起,就发作过多个大跨度悬索桥的涡振。缘何今天存在这类涡振?陈政清以为,面临大跨度桥梁高阶模态涡激共振,存在一个亟需处理的“我国问题”,即抗风标准应进一步完善,考虑大跨度桥梁的多阶涡振或许性。

“涡振受风和桥梁本身结构影响。风不能人为操控,但咱们能从桥梁上想方法。”陈政清说。

方法首要有两种:加大阻尼比,或改动桥梁气动形状。国外内很多调查研讨标明,大都桥梁实践阻尼比,低于标准阻尼比。因而可凭借添加阻尼器,来增大桥梁阻尼比。如湖南大学研讨团队考量桥梁阻尼器“长命”要素,创造的电涡流阻尼器,能将振荡转为电力消耗掉,变相增大阻尼比。一起,在对大跨度桥梁进行风洞实验时,适度调低测验阻尼比。

桥梁结构也很重要。湖南杭瑞高速洞庭湖大桥、矮寨桥等大跨度桥梁,均选用桁架桥结构,抗涡振才能更强。不过,对已成型的桥梁,进行气动外形改进也是研讨热门。要处理涡振问题,这些研讨还包含桥位风环境数值模仿、大桥动力特性辨认、健康监测系统升级及涡振大数据剖析、大比例节段模型风洞实验及减振方法、风-车-桥耦合振荡剖析等。

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