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虎門大橋懸索橋振動主要原因 渦振現象怎么引起的

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5月5日下午2時許 ， 廣東東莞虎門大橋懸索橋橋面出現抖動情況 ， 影響車輛正常通行 。隨后 ， 當地交警采取交通管制措施 ， 對懸索橋雙向交通全封閉 。
5月6日 ， 廣東省交通集團官方微信公眾號稱 ， 廣東省交通運輸廳、省交通集團連夜組織國內12位知名橋梁專家召開專題視頻會議進行了研判 。專家組初步判斷 ， 虎門大橋懸索橋振動主要原因：由于沿橋跨邊護欄連續設置水馬 ， 改變了鋼箱梁的氣動外形 ， 在特定風環境條件下 ， 產生橋梁渦振現象 。
專家組研判結果公布后 ， 依然未能解除民眾疑惑：虎門大橋為何要大修？大橋渦振是否與主纜損耗、吊索斷裂有關？更換構件是否損壞大橋原本性能？大橋究竟何時能通車？……諸多問題引發網友熱議 。
5月10日 ， 虎門大橋鋼梁的設計者之一、西南交通大學土木工程學院教授鄭凱鋒告訴上游新聞（報料微信號：shangyounews） ， 虎門大橋是安全的 ， 公眾無需緊張和恐慌 ?；㈤T大橋從1997年6月通車至今近23年 ， 期間經歷多次強臺風 ， 都沒有異常振動 ， 證明橋梁能夠安全抗擊大風 。此次渦振沒有實質性影響橋梁安全 ， 他建議在檢查和必要處置后盡快恢復交通 。
同日 ， 中國工程院院士 ， 湖南大學土木工程學院教授、博士生導師 ， 湖南大學風工程試驗研究中心主任陳政清向上游新聞表示 ， 虎門大橋作為中國最早的懸索橋之一 ， 從設計上說是沒有問題的 。此次渦振對于大橋整體來說沒有太大影響 ， 后續經修繕、保養依然可以維護大橋性能 。
5月11日9時許 ， 中國交通報官方微博“交通發布”公布了虎門大橋渦振原因：據專家分析 ， 水馬是渦振誘因 ， 虎門大橋結構安全 ， 相關抑振措施正在研究實施中 。

虎門大橋懸索橋振動主要原因 渦振現象怎么引起的

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5月9日 ， 虎門大橋渦振之后已被關閉 ， 相關部門正在對大橋進行全面檢修 。航拍/上游新聞采訪人員 王敏
超負荷：虎門大橋交通擁堵是常態
對于珠江口東西兩岸的城市群 ， 虎門大橋的重要作用不言而喻 。
虎門大橋于1992年10月28日動工建設 ， 1997年6月9日建成通車；全長4588米 ， 雙向6車道 ， 日均飽和標準車流量為8萬輛 ， 主孔通航凈高60米 ， 橋下可雙向通行5萬噸海輪 。
作為首座跨越珠江口東西兩岸的大型橋梁 ， 虎門大橋不僅支撐了珠三角經濟的快速發展 ， 并引領了中國橋梁建造史上的技術創新 。擁有18項國內或國際先進水平工程技術和工藝的虎門大橋 ， 一度代表著二十世紀中國橋梁建設的最高成就 。
另外 ， 虎門大橋主橋為跨徑888米的鋼箱梁懸索橋 ， 為中國第一座大規模大跨度的現代懸索橋 ， 在當時被稱為“中國第一跨”；輔航道橋為主跨270米的預應力混凝土連續剛構橋 ， 是當時同類型橋梁世界之最 ， 被譽為“世界剛構第一橋” 。
虎門大橋投入使用后 ， 成為莞佛高速公路重要組成部分 ?；㈤T大橋段作為珠江口核心區域的一條重要的過江通道 ， 是廣東省高速公路網“十二縱七橫”中第五橫通道中的莞佛高速過江段 。
廣東省交通運輸廳于2019年4月公布資料顯示 ， 截至2018年底 ， 連接珠江口東西兩岸的公路跨江通道中建成通車的有珠江黃埔大橋、虎門大橋、港珠澳大橋等3條橋 。
作為珠江口東西兩岸城市的跨江大橋 ， 投入使用后的虎門大橋在二十年余間的日均行車狀況 ， 交通負荷大 ， 交通擁堵成為常態 。
鄭凱鋒告訴上游新聞采訪人員 ， 虎門大橋原來設計交通量是日均8萬車次 ， 前些年交通量非常大 ， 有時日均超過15萬車次 ， 有小段時間還有超載車輛 。2019年4月南沙大橋(即虎門二橋)通車后已經分流的不少車流 ， 特別是重車 。
據2019年3月8日中新網報道 ， 虎門大橋車流量飽和值超1倍 ， 需檢測“保養” ， 限行核定載10噸以上貨車 。多位業內人士告訴采訪人員 ， 超負荷、擁堵成常態 ， 給虎門大橋的性能造成一定損耗 ， 對大橋進行定期修繕也是正常操作 。

虎門大橋懸索橋振動主要原因 渦振現象怎么引起的

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【虎門大橋懸索橋振動主要原因 渦振現象怎么引起的】網傳“虎門大橋發生異常抖動的檢測結果” ， 實際上是2019年11月《莞佛高速虎門大橋段大修改造工程方案設計匯報》 。該文件顯示 ， 虎門大橋有吊索鋼繩斷裂 ， 還有主纜開纜檢查腐蝕較嚴重 。圖片來源/網頁截屏
檢驗報告：虎門大橋主纜腐蝕較嚴重
2019年下半年 ， 虎門大橋大修計劃被提上議程 。
上游新聞采訪人員獲得的一份據稱是中交公路規劃設計院有限公司于2019年11月作出的《莞佛高速虎門大橋段大修改造工程方案設計匯報》（簡稱報告）顯示 ， 該報告囊括虎門大橋工程概況、交通量分析與預測、技術標準、建設條件、橋梁方案、問題與建議 。
報告稱 ， 由于長期超負荷運營 ， 造成虎門大橋主、引橋病害嚴重 ， 部分結構需更換 。以往局部加固效果的持續性較差 ， 在重交通作用下 ， 結構進一步劣化 ， 難以從根本上解決結構病害問題 ， 因此本次對病害嚴重的橋梁提出結構大修方案 。
報告顯示 ， 國家道路及橋梁質量監督檢驗中心《虎門大橋懸索橋檢驗報告》（2018年3月）指出：虎門大橋懸索橋技術狀況評定為3類橋 ， 處于“有中等缺損 ， 尚能維持正常使用功能” ?！遁阜鸶咚倩㈤T大橋懸索橋鋼箱梁專項檢查報告》（2018年3月） 指出：“目前虎門大橋懸索橋鋼箱梁抗疲勞性能 ， 不能滿足剩余設計使用年限的需求 ?！?br /> 此外 ， 懸索橋主纜開纜檢查發現：1.中跨跨中位置附近主纜頂、底面腐蝕較嚴重；2.入東錨口處位置附近主纜兩側腐蝕較嚴重 。中跨和入東錨口處主纜位置均有3-4層腐蝕較嚴重的鋼絲 ， 繼續往主纜中心腐蝕較輕 。吊索上游側38號吊索鋼絲繩斷裂 ， 發生于鋼箱梁內側錨頭處 ， 舊索從內而外發生銹蝕 。已拆除吊索又發現多根出現銹蝕 。
5月11日12時許 ， 上游新聞采訪人員欲就上述報告的真實性 ， 多次聯系中交公路規劃設計院有限公司 ， 其多個部門的辦公電話均無人接聽 。

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根據網傳“虎門大橋發生異常抖動的檢測結果” ， 有人據此認定虎門大橋異常抖動與吊索鋼繩斷裂、主纜腐蝕較嚴重有關 。圖片來源/網頁截屏
專家認為：大橋病害與渦振無直接關系
目前 ， 這份報告部分內容流傳于網絡 ， 不少網友質疑懸索橋主纜損耗和吊索鋼絲繩斷裂 ， 是否為導致大橋渦振的原因之一？
鄭凱鋒對此進行了否認 ， 他稱兩者間沒有直接關系 ， 大橋渦振由主要由水馬誘發 。
鄭凱鋒介紹 ， 橋梁進行維修時 ， 在護欄內側擺放隔離帶 ， 俗稱水馬 。擺放隔離帶是考慮施工安全 ， 但這種隔離帶會影響氣流的通透性 。風導致橋梁振動是相對復雜的空氣動力學問題 ， 世界多座橋梁都出現過 。通俗一點說 ， 遇到特定的中等風(非臺風和強臺風) ， 在局部形成風的漩渦 ， 由漩渦力誘發的梁體振動；當天虎門大橋撤除了隔離帶 ， 振動逐步就減緩 。
5月9日 ， 同濟大學土木工程學院土木工程防災國家重點實驗室教授、原同濟大學風洞試驗室主任、虎門大橋主橋風洞試驗的參與者宋錦忠在接受《財經》采訪時表示 ， 由于維修更換吊索時 ， 橋面還在正常通車 ， 施工方擔心作業時過往車輛碰到吊索和維修人員 ， 特地設立了兩面水馬擋墻 ， 這就把橋的斷面外形全部破壞掉了 ， 渦振就可能馬上出現 。恰巧 ， 當時空氣中的風均勻地吹過來 ， 形成了穩定的層流 ， 吹拂到斷面上 ， 趕上特殊的夾角 ， 就在主梁斷面的下游形成了有規則的運動旋渦 ， 它的振動頻率和結構的某個頻率一致進而導致渦激共振 。
也有人質疑 ， 虎門大橋在檢修過程中換置吊索等材料 ， 改變了大橋原本的性能 ， 最終造成渦振 。
鄭凱鋒告訴上游新聞采訪人員 ， 由水馬誘發的渦振與替換構件沒有關系 ?；㈤T大橋這次維修是更換吊索；簡單說 ， 就是用新的替換原有舊的 ， 目的是為了保持橋梁原來的性能 。渦振之后 ， 虎門大橋仍然可以繼續維修 ， 只是不能采用原來的水馬隔離帶 ， 必須用通透性好的隔離帶 。

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5月9日 ， 虎門大橋渦振之后已被關閉 ， 相關部門正在對大橋進行全面檢修 。攝影/上游新聞采訪人員 王敏
做好服務：懸索橋能運行100年
在大跨度的橋梁設計中 ， 在目前看來較為安全的懸索橋是設計師的重要選擇之一
中國工程院院士陳政清告訴上游新聞采訪人員 ， 一般來說 ， 橋梁的設計壽命為100年 ， 一些重點項目的設計壽命會更長 。如何充分利用懸索橋設計壽命 ， 是國內外橋梁設計師在不斷探討的問題 。
1937年完工并投入使用的美國金門大橋 ， 如今已經有83年歷史；布魯克林大橋于1883年通車 ， 如今已有137年歷史 。陳政清稱 ， 懸索橋維持100年的使用壽命并不是不可能 。
陳政清表示 ， 中國在20世紀90年代開始興建懸索橋 ， 虎門大橋作為中國最早的懸索橋之一 ， 從最初設計上是沒有問題的 。此次渦振對于大橋整體來說沒有太大影響 ， 后續進行修繕、保養依然可以維護橋的性能 。
陳政清認為 ， 橋梁構件在使用中出現老化、性能變差是正常情況 ， 只要及時維修、護養等 ， 橋梁就不會有大問題 。比如吊索鋼絲繩斷裂 ， 那就更換索吊；主纜銹蝕 ， 就加強主纜除濕、除銹等 。如今在中外諸多懸索橋維修過程中使用的更替材料 ， 相對最初橋梁使用的原材料 ， 應該更加先進和優質 ， 也會讓橋梁的性能變得更好 。
宋錦忠對媒體稱 ， 只有從建設方、設計、施工、監理、科研、維保等各方面達到一定的水準 ， 做到全壽命服務 ， 才能讓一座橋在100年至150年的服役期里面 ， 正常地運營、服務大眾 。
虎門大橋經歷渦振之后何時通車 ， 也是公眾關切的方向之一 。
5月9日晚 ， 上游新聞采訪人員在現場通過航拍觀察到 ， 虎門大橋仍在進行車輛荷載試驗 。
宋錦忠接受媒體采訪時稱 ， 5月9日晚 ， 虎門大橋進行了40余輛車的荷載試驗 ， 結果發現橋面仍存在一定的渦振現象 。同時經過檢測發現 ， 橋梁的剛度沒有問題 ， 但體現橋梁抗振設計的重要參數已經低于國標 。阻尼從設計時的國標規范0.05降至0.01 ， 這代表大橋的抗振能力降低了 。測試結果還顯示 ， 振幅很小 ， 本質上不影響橋梁安全；建議虎門大橋應該馬上通車 ， “橋沒有安全問題 ， 沒有穩定問題 ， 只有舒適度的問題 ?！?br /> 鄭凱鋒告訴上游新聞采訪人員 ， 虎門大橋是安全的 ， 公眾無需緊張和恐慌 。虎門大橋從1997年6月通車至今近23年 ， 期間經歷多次強臺風 ， 都沒有異常振動 ， 證明橋梁能夠安全抗擊大風 。此次渦振沒有實質性影響橋梁安全 ， 但需要重點檢查梁端4個豎向支座、兩個抗風支座和伸縮縫是否局部損傷、梁體個別鋼板原有少量裂紋是否加劇等 。他建議在檢查和必要處置后盡快恢復交通 。