中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
■5月15日，虎門大橋恢復(fù)通車，通過監(jiān)控大屏可以看到虎門大橋車輛通行情況 記者 程永強(qiáng) 攝
在封閉交通10天后，虎門大橋5月15日上午9時(shí)恢復(fù)通車。由于剛恢復(fù)通車，行駛在虎門大橋上的車輛較少，遠(yuǎn)低于以往的車流量，交通順暢。截至5月15日15時(shí)，大橋無報(bào)告發(fā)生事故，未達(dá)到啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案條件。
5月15日上午，省交通集團(tuán)舉行了虎門大橋恢復(fù)通車通氣會，邀請國際橋梁與工程協(xié)會主席、同濟(jì)大學(xué)教授葛耀君，西南交通大學(xué)教授廖海黎兩位專家組成員在虎門大橋管理中心回應(yīng)了公眾關(guān)心的問題。記者從通氣會獲悉，通車后虎門大橋繼續(xù)全天禁止貨車和40座及以上客車通車。目前，專家們表示正準(zhǔn)備措施保障大橋長期運(yùn)行。
大橋整體情況平穩(wěn) 抑振效果良好
廣東省交通集團(tuán)發(fā)布消息稱，5月15日9時(shí)，虎門大橋恢復(fù)交通。
早在5月5日下午，虎門大橋懸索橋發(fā)生明顯豎向彎曲振動(dòng)現(xiàn)象，大橋管理方迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，聯(lián)合交警部門及時(shí)采取了雙向交通管制措施。次日，交通運(yùn)輸部專家工作組及時(shí)赴虎門大橋現(xiàn)場指導(dǎo)。廣東省交通運(yùn)輸廳、省交通集團(tuán)先后多次邀請國內(nèi)知名專家對懸索橋全面檢查、檢測和安全評估報(bào)告進(jìn)行審查，分析研判振動(dòng)原因，研討抑振方案。
大橋管理方組織設(shè)計(jì)、檢測、施工等單位對懸索橋進(jìn)行全面檢查、檢測和安全評估，委托三所高校平行開展抗風(fēng)研究，并由設(shè)計(jì)單位牽頭會同檢測、三所高校、施工等單位對懸索橋振動(dòng)原因進(jìn)行深入分析，研究論證抑振措施。
檢測單位綜合近三年及此次檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)對虎門大橋懸索橋結(jié)構(gòu)安全出具了評估報(bào)告，評估表明橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況和承載性能保持穩(wěn)定，此次振動(dòng)未影響結(jié)構(gòu)安全，橋梁關(guān)鍵構(gòu)件鋼箱梁、吊索、主索鞍、散索鞍、支座、伸縮縫等均未發(fā)現(xiàn)異常。特邀專家組經(jīng)過認(rèn)真評審，認(rèn)為檢測、監(jiān)測項(xiàng)目較為齊全，方法合理規(guī)范，數(shù)據(jù)可信，同意檢測單位和設(shè)計(jì)單位的評估結(jié)論，虎門大橋懸索橋結(jié)構(gòu)安全。
特邀專家組對提交的懸索橋振動(dòng)原因分析和抑振措施研究報(bào)告進(jìn)行了認(rèn)真評審，認(rèn)為振動(dòng)原因基本查明：虎門大橋是大跨度鋼箱梁懸索橋，屬于典型柔性結(jié)構(gòu)，沿橋梁邊護(hù)欄連續(xù)設(shè)置的水馬改變了鋼箱梁氣動(dòng)外形，在特定的風(fēng)況條件下，誘發(fā)懸索橋發(fā)生豎向渦激共振；持續(xù)較長時(shí)間、較大振幅的渦振導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)阻尼下降，即使水馬拆除，特定風(fēng)況下空載橋梁又發(fā)生了渦振。
根據(jù)研究成果和專家組建議，大橋管理方及時(shí)采取抑振措施，主要包括在外側(cè)護(hù)欄上安裝抑流板、改善鋼箱梁氣動(dòng)外形，增設(shè)水箱壓重提高阻尼比。目前，虎門大橋懸索橋整體情況平穩(wěn)，抑振效果良好。
目前正準(zhǔn)備措施保障大橋長期運(yùn)行
5月13日晚，在虎門大橋懸索橋恢復(fù)交通評估會上，特邀專家組認(rèn)為，虎門大橋懸索橋結(jié)構(gòu)安全，大橋管理方已采取抑振措施，并落實(shí)恢復(fù)交通前的準(zhǔn)備工作，同意恢復(fù)交通運(yùn)營。
5月15日舉行的通氣會上，葛耀君表示，拆除“水馬”后，虎門大橋振動(dòng)頻率在不斷降低，最開始5月5日的渦振，振幅是0.37赫茲，平均3秒鐘振動(dòng)一次；到后面降到0.275赫茲，4秒鐘振動(dòng)一次；再到0.225赫茲，5秒鐘振動(dòng)一次。
廖海黎說，大跨度懸索橋出現(xiàn)振動(dòng)是正常的，振動(dòng)的原因可能是風(fēng)、車輛等多方面因素，但要在可控范圍內(nèi)，不能影響橋梁安全，不能影響行車人的感受?；㈤T大橋的渦振，沒有危及橋梁結(jié)構(gòu)、行車安全，大橋的安全是有保障的。通過對虎門大橋緊急實(shí)施空氣動(dòng)力學(xué)措施、動(dòng)力學(xué)措施來抑振，目前來看，效果比較明顯，虎門大橋恢復(fù)正常。廖海黎還透露，目前正在準(zhǔn)備更長遠(yuǎn)的控制措施，保障大橋長期可靠運(yùn)行。
即將進(jìn)入臺風(fēng)季，虎門大橋是否會受到影響？廖海黎表示，臺風(fēng)對懸索橋的主要影響是顫振，虎門大橋在設(shè)計(jì)時(shí)已做了充分的考慮，幾乎不會受到臺風(fēng)影響。同時(shí)，大橋此次出現(xiàn)渦振后，相關(guān)單位也做了試驗(yàn)，臺風(fēng)條件下不會導(dǎo)致危險(xiǎn)性顫振。
虎門大橋位于珠江口獅子洋上，連接廣州市南沙區(qū)和東莞市虎門鎮(zhèn)，全長約16公里，雙向6車道。主橋長4.6公里，主跨為888米的鋼箱梁懸索橋?；㈤T大橋主橋是我國自主設(shè)計(jì)建造的第一座大跨度鋼箱梁懸索橋，是當(dāng)時(shí)規(guī)模最大的公路現(xiàn)代懸索橋，在中國橋梁建造史上有諸多技術(shù)創(chuàng)新。此次對特定風(fēng)況下渦振的應(yīng)急處置，將為懸索橋的設(shè)計(jì)和管養(yǎng)等方面積累經(jīng)驗(yàn)。
焦點(diǎn)聚焦
長時(shí)間和較大振幅的渦振導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)阻尼下降
記者：水馬撤掉后，橋梁出現(xiàn)多次的振動(dòng)。那么，現(xiàn)在還振動(dòng)嗎？
葛耀君：虎門大橋5月5日下午2時(shí)發(fā)生渦振現(xiàn)象，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)研究表明，這是一種風(fēng)速振動(dòng)。我們把它定性為渦激共振，主要跟所產(chǎn)生的風(fēng)況，特別是風(fēng)速、風(fēng)向等因素有關(guān)。廣東地區(qū)在春季和夏季相交的時(shí)候，特別是3月至5月，主導(dǎo)的風(fēng)向是東南風(fēng)，與虎門大橋直徑垂直，這樣的風(fēng)向極易誘發(fā)渦激共振。
當(dāng)日的渦激振動(dòng)，與施工時(shí)采取水馬有關(guān)系，直接把它誘發(fā)出來。事發(fā)時(shí)，測量出的風(fēng)速是5-6級，大概9米/秒-12米/秒，振動(dòng)的振幅是0.37赫茲，大概是3秒振動(dòng)一次。5月5日下午4時(shí)左右，采取緊急措施，將水馬放倒，大概當(dāng)日19時(shí)振動(dòng)完全停止了。正當(dāng)大家以為水馬拆除振動(dòng)完全消除后，當(dāng)晚9時(shí)又出現(xiàn)振動(dòng)。隨后，我們花了3天時(shí)間論證，為什么水馬撤除后大橋還發(fā)生振動(dòng)。
隨后5月9日晚上、5月10日上午，我們再次確認(rèn)渦激共振的原因。首先，再次發(fā)生渦激共振，與第一次發(fā)生渦激共振是不一樣的。第一次渦激共振，頻率振幅是0.37赫茲，相當(dāng)于3秒振動(dòng)一次。水馬拆除后，渦激共振是兩個(gè)不同的頻率：0.275赫茲，相當(dāng)于4秒鐘振動(dòng)一次。緊接著0.23赫茲-0.225赫茲，相當(dāng)于5秒鐘振動(dòng)一次。從3秒振動(dòng)一次，到4秒鐘振動(dòng)一次、5秒鐘振動(dòng)一次，可以看出是一個(gè)逐漸消耗的過程。
最后論證是，持續(xù)較長時(shí)間、較大振幅的渦振導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)阻尼下降，也就是俗話說的摩擦力的變化。即使水馬拆除，特定風(fēng)況下空載橋梁又發(fā)生了渦振。這個(gè)在中國橋梁還沒有碰到過，但在國外橋梁有記錄。
緊急實(shí)施兩個(gè)治振措施后 虎門大橋運(yùn)行平穩(wěn)
記者：具體采取了哪些避震措施保障橋梁的安全？
廖海黎：這幾天來，設(shè)計(jì)單位的隊(duì)伍與檢測單位充分的合作，同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)等3個(gè)高校在學(xué)校做了大量的實(shí)驗(yàn)。基于實(shí)驗(yàn)和理論分析，提出了有效的治振措施：一類氣動(dòng)措施（即空氣動(dòng)力學(xué)措施），一類是動(dòng)力學(xué)措施。
氣動(dòng)措施通過緊張的實(shí)驗(yàn)確定的，是對控制振動(dòng)有效的措施，目的是減少風(fēng)作用下對橋面的空氣作用力。另一方面，動(dòng)力學(xué)措施是在橋梁內(nèi)部加上一定量的水箱，通過水運(yùn)動(dòng)耗散風(fēng)引起振動(dòng)的能量，也稱為阻尼措施。
這兩個(gè)措施，在虎門大橋管理中心和省交通集團(tuán)組織下緊急實(shí)施。從這兩天橋梁運(yùn)行來看，兩個(gè)措施發(fā)揮了作用，虎門大橋運(yùn)行平穩(wěn)，5月15日順利恢復(fù)了通行。目前，我們的目標(biāo)達(dá)到了，實(shí)際上我們還有更長遠(yuǎn)的控制措施，為了保證大橋在更長期的運(yùn)行條件下更可靠，更完善。
臺風(fēng)作用下不會發(fā)生危險(xiǎn)性顫振
記者：振動(dòng)之后對大橋的安全有沒影響？臺風(fēng)來了，一刮風(fēng)橋會否又振動(dòng)？
廖海黎：從科學(xué)的角度來說，大跨度橋梁振動(dòng)是正?，F(xiàn)象。引起振動(dòng)的原因，一是風(fēng)引起振動(dòng)，二是車輛也能引起振動(dòng)，車輛振動(dòng)比風(fēng)引起的振動(dòng)明顯。但振動(dòng)一定要在可控的范圍內(nèi)，不影響橋梁的安全、橋上行車人的感受。在這個(gè)前提下，振動(dòng)是無害的?，F(xiàn)在虎門大橋的運(yùn)行情況，已對大車進(jìn)行限行。
臺風(fēng)來了后，對各種大跨度懸索橋的危害，主要是另一種類型的振動(dòng)，行話叫“顫振”。在虎門大橋20多年前設(shè)計(jì)建設(shè)的時(shí)候，其抗風(fēng)設(shè)計(jì)是防止橋梁的顫振，當(dāng)時(shí)在這方面做了充分的考慮。近期，大橋發(fā)生渦振后，3個(gè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室在尋找確定渦振的同時(shí)，對會否引起顫振做了實(shí)驗(yàn)研究?？梢哉f，虎門大橋在臺風(fēng)作用下，絕對不會發(fā)生導(dǎo)致大橋破壞、危險(xiǎn)性的顫振。
虎門大橋繼續(xù)執(zhí)行限行政策
記者：恢復(fù)通車后，有什么措施保障交通安全？
廣東虎門大橋有限公司總經(jīng)理助理黃先泉：為恢復(fù)通車，我們做了充分準(zhǔn)備，組織交通、交警、氣象等部門召開專題會，研究制定了恢復(fù)通車的方案、應(yīng)急處置預(yù)案，加強(qiáng)了管理。除了治振措施，我們在懸索橋上加裝了高清攝像槍、自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，確保橋梁行車安全。
接下來，我們還將組織開展有針對性的交通應(yīng)急演練，多部門聯(lián)動(dòng)。除此之外，增加了駐點(diǎn)，加大巡查力度，加大見警率和處置效率，繼續(xù)落實(shí)快處快賠快撤機(jī)制。此外，開啟交通信號燈，對車流控流控速。
特別提醒，虎門大橋繼續(xù)執(zhí)行限行政策，全天候禁止貨車、40座以上的客車通行。同時(shí)，提醒過往的車輛安全駕駛，特別不要超速，不要在橋上停留。
記者 潘少婷
