广东省交通集团发布消息,5 月 15 日 9 时,虎门大桥正式恢复交通。同时,特邀专家组认为虎门大桥振动原因基本查明:沿桥梁边护栏连续设置的水马改变了钢箱梁气动外形,在特定的风况条件下,诱发悬索桥发生竖向涡激共振;持续较长时间、较大振幅的涡振导致桥梁结构阻尼下降,即使水马拆除,特定风况下空载桥梁又发生了涡振。

  设置的水马诱发大桥产生涡激共振

  5 月 5 日下午,虎门大桥悬索桥发生明显竖向弯曲振动现象,大桥管理方迅速启动应急预案,联合交警部门及时采取了双向交通管制措施。

  5 月 6 日上午,交通运输部专家工作组及时赴虎门大桥现场指导。广东省交通运输厅、省交通集团先后多次邀请国内知名专家对悬索桥全面检查、检测和安全评估报告进行审查,分析研判振动原因,研讨抑振方案。

  大桥管理方立即组织设计、检测、施工等单位对悬索桥进行全面检查、检测和安全评估,委托三所高校平行开展抗风研究,并由设计单位牵头会同检测、三所高校、施工等单位对悬索桥振动原因进行深入分析,研究论证抑振措施。

▲恢复交通首日的虎门大桥现场监控截图。▲恢复交通首日的虎门大桥现场监控截图。

  检测单位综合近三年及此次检测、监测数据对虎门大桥悬索桥结构安全出具了评估报告,评估表明桥梁结构技术状况和承载性能保持稳定,此次振动未影响结构安全,桥梁关键构件钢箱梁、吊索、主索鞍、散索鞍、支座、伸缩缝等均未发现异常。特邀专家组经过认真评审,认为检测、监测项目较为齐全,方法合理规范,数据可信,同意检测单位和设计单位的评估结论,虎门大桥悬索桥结构安全。

  特邀专家组对提交的悬索桥振动原因分析和抑振措施研究报告进行了认真评审,认为振动原因基本查明:虎门大桥是大跨度钢箱梁悬索桥,属于典型柔性结构,沿桥梁边护栏连续设置的水马改变了钢箱梁气动外形,在特定的风况条件下,诱发悬索桥发生竖向涡激共振;持续较长时间、较大振幅的涡振导致桥梁结构阻尼下降,即使水马拆除,特定风况下空载桥梁又发生了涡振。

  根据研究成果和专家组建议,大桥管理方及时采取抑振措施,主要包括在外侧护栏上安装抑流板、改善钢箱梁气动外形,增设水箱压重提高阻尼比。目前,虎门大桥悬索桥整体情况平稳,抑振效果良好。

  5 月 13 日晚,在虎门大桥悬索桥恢复交通评估会上,特邀专家组认为,虎门大桥悬索桥结构安全,大桥管理方已采取抑振措施,并落实恢复交通前的准备工作,同意恢复交通运营。

  恢复通行后的大桥几乎不会受台风影响

  虎门大桥管理中心举行了虎门大桥恢复交通通气会。会上,西南交通大学教授廖海黎表示,从科学角度说,大跨度桥梁振动是正常现象,但一定要在可控范围内,不影响安全和行车感受。在这个前提下,振动是无害的。国内外的桥梁观测发现都是这样,风、车都会引起振动。只要不危及桥梁结构、行车安全、行车感受就没问题。

  接下来的台风是否受影响?廖海黎表示,肯定不会出现颤振,几乎不会受到台风影响。虎门大桥设计最初,就考虑了颤振和涡振,这次出现涡振后,也加紧对颤振相关进行检测。

  廖海黎介绍,为了让虎门大桥不再振动,主要通过气动措施和动力学措施两个方式。空气动力学措施,简称气动措施。主要是通过风动实验,再采取措施,减小风对桥面的作用力,让虎门大桥恢复。动力学措施。主要是在桥梁内部加上一定量的水箱,通过水的运动耗散风引起的振动的能量,这个也就是阻尼措施。

  他表示,目前来看,这段时间通过紧急实施这两个措施,效果比较明显,虎门大桥恢复正常。同时,现在还在准备更长远的控制措施,保障大桥长期可靠运行。

  虎门大桥位于珠江口狮子洋上,连接广州市南沙区和东莞市虎门镇,全长约 16 公里,双向 6 车道。主桥长 4.6 公里,主跨为 888 米的钢箱梁悬索桥。业内人士表示,虎门大桥主桥是我国自主设计建造的第一座大跨度钢箱梁悬索桥,是当时规模最大的公路现代悬索桥,在中国桥梁建造史上有诸多技术创新。此次对特定风况下涡振的应急处置,将为悬索桥的设计和管养等方面积累经验。

  深圳晚报记者 董玉含