解讀虎門大橋震動事件！

來源：11.3-5 上海緊固件展 2020-05-08 瀏覽：3583

【緊固件工業(yè)網(wǎng)】2020年5月5日下午14時許，廣東虎門大橋發(fā)生明顯振動，懸索橋橋面晃動比較大，振幅較為明顯。

不少網(wǎng)友反映虎門大橋“晃動”，一位司機吳先生表示當(dāng)時就像蕩秋千一樣。另一位司機潘女士表示，感覺像開船一樣感到頭暈害怕，一度以為自己出現(xiàn)了幻覺。

19時46分，實時監(jiān)控視頻顯示，虎門大橋再次發(fā)生異常抖動。

大橋為什么會振動？橋梁是否受損？

官方回應(yīng)：因受主橋風(fēng)速大影響，產(chǎn)生渦振。

虎門大橋橋梁專業(yè)人員：遇到特殊風(fēng)況橋梁晃動屬正常，橋梁主體結(jié)構(gòu)未受損

虎門大橋橋梁專業(yè)人員介紹，橋梁遇到特殊風(fēng)況會晃動是正常的，一般遇到旋渦風(fēng)橋面晃動比較大?；诎踩紤]，虎門大橋管理部門迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，配合交警實施雙向交通管制措施，省交通集團已組織養(yǎng)護技術(shù)人員對橋體進(jìn)行檢查并組織專家研判。據(jù)初步了解，橋梁主體結(jié)構(gòu)未受損，具體原因正在調(diào)查。

目前，虎門大橋有專家在現(xiàn)場指導(dǎo)，從廣東海事局獲悉，廣東海事局經(jīng)報請上級部門核準(zhǔn)，已于5月7日16時30分，對虎門大橋通航水域恢復(fù)通航，17時25分大橋解封后第一艘船已安全通過大橋水域，而具體通車時間還待官方發(fā)布。

其實這種情況在大跨橋梁中也是比較常見，國內(nèi)外一些大橋也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。就在4月26日，武漢鸚鵡洲長江大橋發(fā)生“波浪式起伏”，整個橋體也出現(xiàn)了較為明顯的左右晃動。當(dāng)晚相關(guān)工作人員稱，鸚鵡洲大橋振動情況主要是特定風(fēng)況引起的，橋梁振幅在設(shè)計允許范圍內(nèi)，橋梁運營正常，安全有保障。

武漢鸚鵡洲長江大橋

1940年7月1日，美國華盛頓州的塔科馬海峽大橋通車，同年11月，大橋在18m/s的低風(fēng)速下振擺終致坍塌。當(dāng)時，大橋瘋狂扭轉(zhuǎn)振動，30分鐘后**塊路面開始墜入水中，接著近200米長的路面斷開落水。馮·卡門在《空氣動力學(xué)的發(fā)展》一書中分析：塔科瑪海峽大橋的毀壞，是橋上豎直方向的擋風(fēng)結(jié)構(gòu)板引起了周期性旋渦，并引發(fā)共振所致。

塔科馬海峽大橋

2010年5月19日，俄羅斯伏爾加河大橋也發(fā)生類似情況，鋼筋混凝土構(gòu)建的大橋竟呈波浪形翻滾，振幅高達(dá)40-70cm，整個橋體也出現(xiàn)了較為明顯的左右晃動，并發(fā)出震耳欲聾的尖銳聲。俄羅斯橋梁專家認(rèn)為，這種現(xiàn)象是由于風(fēng)波動和負(fù)載所共振而引發(fā)的。

此外，日本東京灣大橋也曾發(fā)生渦振現(xiàn)象。此大橋大跨度240m，在16~17m/s的風(fēng)速下發(fā)生了豎向渦激振動，跨中振幅達(dá)50cm，在橋面的汽車如在搖搖板上往復(fù)晃動。

此次虎門大橋情況也與上述情況類似。一般來講，橋梁振動、晃動的主要動力來自風(fēng)、地震、車震等，并非一些網(wǎng)友言傳的“豆腐渣工程”、“螺栓脫落”所致。

虎門大橋晃動事件雖不是由質(zhì)量問題引起，但也引發(fā)了大家對于橋梁安全的關(guān)注，熱度久久不散。

一座大橋的安全 高強度螺栓也很重要

鋼橋的代表性損傷之一，就是高栓的松動、掉落。有橋梁歷史以來，因此發(fā)生的橋梁損傷也不在少數(shù)，日本鋼橋就經(jīng)常發(fā)生高栓松動、掉落的現(xiàn)象。

螺栓松動、掉落的原因之一是高栓的延遲破壞（或稱為延遲斷裂）。延遲破壞是高強度鋼構(gòu)件在高應(yīng)力和環(huán)境影響下，由于韌性逐漸降低，經(jīng)過一定時間后發(fā)生的脆性破壞。

福島縣三島大橋于1975年建成（圖1）。在1987年發(fā)生過高栓掉落現(xiàn)象，橋梁管理人員以高栓損傷為重點進(jìn)行檢查，并把已損傷的高栓進(jìn)行了更換。但是，高栓損傷仍繼續(xù)發(fā)生。

圖1-三島大橋全景

橋梁管理人員用檢測車對該橋的高栓進(jìn)行了檢查，而且是進(jìn)行了非常詳細(xì)的檢查。檢查后結(jié)合以往的檢查資料、設(shè)計資料進(jìn)行綜合分析，還做了高栓自身的強度試驗、成分調(diào)查分析等。分析后認(rèn)為：對橋梁整體而言，并沒有發(fā)現(xiàn)致命的損傷，所看到的高栓損傷為“延遲破壞”。并且認(rèn)為今后仍存在高栓繼續(xù)損傷、掉落的可能性。為確保通行車輛的安全性，及時地對全部松動與掉落的高栓進(jìn)行了更換與補修，如圖2。

圖2-三島大橋高栓損傷情況

在橋梁建筑中，高栓連接是橋梁構(gòu)件（桿件）連接中常用的連接方式，經(jīng)常被大量的采用，我國鐵路鋼橋自20世紀(jì)60 年代初期開始用高栓連接代替鉚釘連接，至今已有50余年的歷史。因此，一顆小小的螺栓對于一座橋的連接至關(guān)重要。

而一座大橋需要多少緊固件，您知道嗎？

跨越伶仃洋，東接香港，西接廣東珠海和澳門，總長約55公里，粵港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程的港珠澳大橋，共采用1200多噸螺栓、螺帽和雙相不銹鋼緊固件。為達(dá)到大橋120年使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)，港珠澳大橋建設(shè)所需的緊固件要求苛刻，在產(chǎn)品機械性能、保險系數(shù)等方面都要履行比ISO國際更高的標(biāo)準(zhǔn)。

港珠澳大橋

長江上第一座由中國自行設(shè)計和建造的雙層式鐵路、公路兩用橋梁——南京長江大橋。它的聯(lián)結(jié)工藝是用鉚釘燒紅對正鉚孔，再用風(fēng)槍擠壓鉚死聯(lián)結(jié)的，板層多達(dá)9層，板束蕞厚達(dá)180mm，共有150多萬個鉚釘，而這就出自總工程師陳昌言提出的創(chuàng)意。

南京長江大橋

世界上第一座大型單孔拱橋——悉尼大橋，這座橋由大約600萬顆鉚釘固定，蕞大鉚釘重量3.5公斤，橋拱的跨度為503米，蕞高處距離海面134米。

悉尼大橋

小結(jié)

虎門大橋1992年開始建設(shè)，1997年5月通車，已經(jīng)安全服務(wù)超過20年，歷經(jīng)考驗，質(zhì)量絕對過關(guān)。但此次事故之后仍然需要進(jìn)行檢測，以除后患。而對于其他在建或是計劃建設(shè)的橋梁建筑，也是一次警示，橋梁安全不可掉以輕心，著名橋梁專家錢學(xué)新曾說過：“橋上人命關(guān)天，一顆鉚釘都不能馬虎。”如今我國無論從財力、物力和人力都今非昔比，各種技術(shù)突飛猛進(jìn)。質(zhì)量和安全永遠(yuǎn)應(yīng)該是一座“堅強”建筑的根本保證。

2019上海國際緊固件工業(yè)博覽會現(xiàn)場

今年11月3-5日，我們將在上海世博展覽館舉辦一場專注于緊固件行業(yè)的2020中國·上海國際緊固件工業(yè)博覽會，展示的產(chǎn)品和服務(wù)將精準(zhǔn)涵蓋橋梁結(jié)構(gòu)、建筑、軌道交通、新基建、新能源、航天航空、汽車、海洋船舶、機械設(shè)備、電子電器等眾多行業(yè)，歡迎關(guān)注緊固件的您前來參觀交流！

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文章的蕞后，小編在網(wǎng)上找到了虎門大橋振動原因詳解，通俗易懂，有興趣的小伙伴可以了解下——

以下是知乎網(wǎng)友“Alex Cui”針對虎門大橋振動原因詳解，這是一個非常典型的卡門渦街現(xiàn)象，罪魁禍?zhǔn)缀苡锌赡芫褪菢蛄壕S護中安放的這一排水馬，一種用于分割路面或形成阻擋的塑制殼體障礙物。

圖為虎門大橋護欄邊的水馬

就是你開車經(jīng)常能在路上看到的這個物體。

水馬實物圖

這次事故中，水馬改變了大橋的共振特性，當(dāng)一定速度的風(fēng)吹過，不大不小，剛剛好是今天的風(fēng)速8m/s，穿過大橋的氣流會周期性地產(chǎn)生兩串平行的反向旋渦，連續(xù)性的旋渦會對被繞的橋梁產(chǎn)生周期性浸染力，這種浸染力和大橋震動的頻率接近時，就會產(chǎn)生共振。

卡門渦街原理圖

共振越強，大橋擺動扭曲的幅度便會越大，好在昨天的共振不強，及時拆卸了水馬，沒有釀成橋毀人亡的事故。

根據(jù)現(xiàn)有掌握的數(shù)據(jù)和觀測到的現(xiàn)象分析，虎門大橋懸索橋結(jié)構(gòu)安全可靠，此次振動也不會影響虎門大橋懸索橋后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。

但這也在一定程度上暴露出了我們在橋梁養(yǎng)護過程中，缺乏足夠的專業(yè)人員指導(dǎo)，忽視了橋梁的特性。

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編輯：緊固件工業(yè)網(wǎng)

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