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虎门大桥震动20小时,不是因为“高强度螺栓松动”,而是涡振!

2020-05-08   作者:紧固件工业网   来源:11月3-5,上海世博紧固件展   浏览次数:282

2020年5月5日下午14时许
广东虎门大桥发生明显振动
悬索桥桥面晃动比较大
振幅较为明显

虎门大桥,虎门大桥震动,虎门大桥豆腐渣,涡振

不少网友反映虎门大桥“晃动”
一位司机吴先生表示当时就像荡秋千一样
另一位司机潘女士表示
感觉像开船一样 感到头晕害怕
一度以为自己出现了幻觉

19时46分
实时监控视频显示
虎门大桥再次发生异常抖动

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大桥为什么会振动?
桥梁是否受损?

官方回应:
因受主桥风速大影响,产生涡振。

虎门大桥桥梁专业人员:
遇到特殊风况桥梁晃动属正常
桥梁主体结构未受损

虎门大桥桥梁专业人员介绍,桥梁遇到特殊风况会晃动是正常的,一般遇到旋涡风桥面晃动比较大。基于安全考虑,虎门大桥管理部门迅速启动应急预案,配合交警实施双向交通管制措施,省交通集团已组织养护技术人员对桥体进行检查并组织专家研判。据初步了解,桥梁主体结构未受损,具体原因正在调查。

目前,虎门大桥有专家在现场指导,从广东海事局获悉,广东海事局经报请上级部门核准,已于5月7日16时30分,对虎门大桥通航水域恢复通航,17时25分大桥解封后第 一艘船已安全通过大桥水域,而具体通车时间还待官方发布。


其实这种情况在大跨桥梁中也是比较常见,国内外一些大桥也出现类似现象。就在4月26日,武汉鹦鹉洲长江大桥发生“波浪式起伏”,整个桥体也出现了较为明显的左右晃动。当晚相关工作人员称,鹦鹉洲大桥振动情况主要是特定风况引起的,桥梁振幅在设计允许范围内,桥梁运营正常,安全有保障。


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武汉鹦鹉洲长江大桥


1940年7月1日,美国华盛顿州的塔科马海峡大桥通车,同年11月,大桥在18m/s的低风速下振摆终致坍塌。当时,大桥疯狂扭转振动,30分钟后第 一块路面开始坠入水中,接着近200米长的路面断开落水。冯·卡门在《空气动力学的发展》一书中分析:塔科玛海峡大桥的毁坏,是桥上竖直方向的挡风结构板引起了周期性旋涡,并引发共振所致。

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塔科马海峡大桥


2010年5月19日,俄罗斯伏尔加河大桥也发生类似情况,钢筋混凝土构建的大桥竟呈波浪形翻滚,振幅高达40-70cm,整个桥体也出现了较为明显的左右晃动,并发出震耳欲聋的尖锐声。俄罗斯桥梁专家认为,这种现象是由于风波动和负载所共振而引发的。

此外,日本东京湾大桥也曾发生涡振现象。此大桥**大跨度240m,在16~17m/s的风速下发生了竖向涡激振动,跨中振幅达50cm,在桥面的汽车如在摇摇板上往复晃动。

此次虎门大桥情况也与上述情况类似。一般来讲,桥梁振动、晃动的主要动力来自风、地震、车震等,并非一些网友言传的“豆腐渣工程”、“螺栓脱落”所致。

虎门大桥晃动事件虽不是由质量问题引起,但也引发了大家对于桥梁安全的关注,热度久久不散。


一座大桥的安全

高强度螺栓也很重要


钢桥的代表性损伤之一,就是高栓的松动、掉落。有桥梁历史以来,因此发生的桥梁损伤也不在少数,日本钢桥就经常发生高栓松动、掉落的现象。

螺栓松动、掉落的原因之一是高栓的延迟破坏(或称为延迟断裂)。延迟破坏是高强度钢构件在高应力和环境影响下,由于韧性逐渐降低,经过一定时间后发生的脆性破坏。

福岛县三岛大桥于1975年建成(图1)。在1987年发生过高栓掉落现象,桥梁管理人员以高栓损伤为重点进行检查,并把已损伤的高栓进行了更换。但是,高栓损伤仍继续发生。



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图1-三岛大桥全景


桥梁管理人员用检测车对该桥的高栓进行了检查,而且是进行了非常详细的检查。检查后结合以往的检查资料、设计资料进行综合分析,还做了高栓自身的强度试验、成分调查分析等。分析后认为:对桥梁整体而言,并没有发现致命的损伤,所看到的高栓损伤为“延迟破坏”。并且认为今后仍存在高栓继续损伤、掉落的可能性。为确保通行车辆的安全性,及时地对全部松动与掉落的高栓进行了更换与补修,如图2。

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图2-三岛大桥高栓损伤情况


在桥梁建筑中,高栓连接是桥梁构件(杆件)连接中常用的连接方式,经常被大量的采用,我国铁路钢桥自20世纪60 年代初期开始用高栓连接代替铆钉连接,至今已有50余年的历史。因此,一颗小小的螺栓对于一座桥的连接至关重要。


一座大桥需要多少紧固件,您知道吗?

跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,粤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桥共采用1200多吨螺栓、螺帽和双相不锈钢紧固件。为达到大桥120年使用寿命的标准,港珠澳大桥建设所需的紧固件要求苛刻,在产品机械性能、保险系数等方面都要履行比ISO国际更高的标准。


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港珠澳大桥


长江上第 一座由中国自行设计和建造的双层式铁路、公路两用桥梁——南京长江大桥它的联结工艺是用铆钉烧红对正铆孔,再用风枪挤压铆死联结的,板层多达9层,板束蕞厚达180mm,共有150多万个铆钉,而这就出自总工程师陈昌言提出的创意。


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南京长江大桥


世界上第 一座大型单孔拱桥——悉尼大桥这座桥由大约600万颗铆钉固定,蕞大铆钉重量3.5公斤,桥拱的跨度为503米,蕞高处距离海面134米。


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悉尼大桥


小 结

虎门大桥1992年开始建设,1997年5月通车,已经安全服务超过20年,历经考验,质量绝对过关。但此次事故之后仍然需要进行检测,以除后患。而对于其他在建或是计划建设的桥梁建筑,也是一次警示,桥梁安全不可掉以轻心,著名桥梁专家钱学新曾说过:“桥上人命关天,一颗铆钉都不能马虎。”如今我国无论从财力、物力和人力都今非昔比,各种技术突飞猛进。质量和安全永远应该是一座“坚强”建筑的根本保证。


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2019上海国际紧固件工业博览会现场


今年11月3-5日,我们将在上海世博展览馆举办一场专注于紧固件行业的2020中国·上海国际紧固件工业博览会,展示的产品和服务将精准涵盖桥梁结构、建筑、轨道交通、新基建、新能源、航天航空、汽车、海洋船舶、机械设备、电子电器等众多行业,欢迎关注紧固件的您前来参观交流!


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文章的蕞后,小编在网上找到了虎门大桥振动原因详解,通俗易懂,有兴趣的小伙伴可以了解下——


以下是知乎网友“Alex Cui”针对虎门大桥振动原因详解,这是一个非常典型的卡门涡街现象,罪魁祸首很有可能就是桥梁维护中安放的这一排水马,一种用于分割路面或形成阻挡的塑制壳体障碍物。

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图为虎门大桥护栏边的水马


就是你开车经常能在路上看到的这个物体。

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水马实物图


这次事故中,水马改变了大桥的共振特性,当一定速度的风吹过,不大不小,刚刚好是今天的风速8m/s,穿过大桥的气流会周期性地产生两串平行的反向旋涡,连续性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性浸染力,这种浸染力和大桥震动的频率接近时,就会产生共振。


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卡门涡街原理图


共振越强,大桥摆动扭曲的幅度便会越大,好在昨天的共振不强,及时拆卸了水马,没有酿成桥毁人亡的事故。

根据现有掌握的数据和观测到的现象分析,虎门大桥悬索桥结构安全可靠,此次振动也不会影响虎门大桥悬索桥后续使用的结构安全和耐久性。

但这也在一定程度上暴露出了我们在桥梁养护过程中,缺乏足够的专业人员指导,忽视了桥梁的特性。

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(资料来源:桥梁杂志、知乎网友“Alex Cui”、央视新闻、机械社区、腾讯视频等。)


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