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虎门大桥并不是第一座"随风起舞"的大桥
2020-05-08 06:13:13

 5月5日,虎门大桥发生上下波动,途径车辆车主有明显感觉,目前大桥已关闭,专家组正在调查大桥波动的具体原因。

  虎门大桥波动

  目前初步推测大桥发生波动的原因是由于大风造成桥体产生涡振,但并未对桥体造成损坏。

  什么是涡振?涡振是指桥梁抗风设计时需要考虑的一种破坏性的纯扭转或弯曲和扭转耦合的发散自激振动,当其达到临界风速时,振动的主梁通过气流的反馈作用不断吸收能量克服结构自身阻尼,导致振幅逐步增大直至结构破坏,颤振几乎可以发生在任意一种主梁截面形式中,只是颤振临界风速大小不同而已。

  其实,在虎门大桥之前还有一座非常著名的大桥也产生了桥体的波动,它就是位于美国华盛顿州的塔科马海峡大桥,1940年7月1日通车,四个月后桥面便开始出现摆动,以至于最后该桥受损毁坏。

  塔科马大桥的设计师,系大名鼎鼎的旧金山金门大桥的设计师之一里昂·莫伊塞弗,他认为斜拉索大桥主缆本身可以吸收一半来自风的压力,桥墩和索塔也可以透过传导分散这些能量,于是大桥主梁从原先的7.6米缩减为2.4米。但材料上的“缩水”并非大桥坍塌的主要原因,真正让大桥瓦解的元凶,是工程设计上的局限——当时的土木工程师没有预见到空气动力给桥梁带来的共振影响。

  该桥的风毁事故立即震动了世界桥梁界,从此也引发了科学家们对桥梁风致振动问题的广泛研究。

  虽然涡激共振不会像颤振一样引起桥梁毁灭性的破坏,但频繁持续的涡振会造成桥梁构件疲劳破坏,并引起行人和行车不舒适,因此避免涡激共振也是桥梁抗风设计的重点之一。

  确定桥梁涡激共振的锁定风速范围和最大振幅的有效手段是节段模型风洞试验,而抑制涡振发生的最好办法就是通过风洞试验选取理想的桥梁截面形式。

  因此桥梁桥梁的前期设计需要充分考虑各种复杂情况以及各种材料的强度,耐腐蚀度,抗疲劳度等等,尽可能避免造成群众的生命财产损失。

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