虎门大桥涡振:振动原因尚无共识 建议完善监测系统(2)
5月5日晚,虎门大桥大修办公室副总工程师张鑫敏在接受央视采访时介绍,经专家会讨论,涡振的主要原因为桥面检修时,沿护栏立柱摆放的水马堵塞护栏立柱透风孔,改变了桥梁的抗风外形,进而产生涡振。水马拆除后,加上当晚风速降低,涡振已明显减轻。
5月6日上午,广东交通集团也发布通报表示,经专家组判断,本次振动主因为沿桥跨边护栏连续设置水马,改变了钢箱梁的气动外形,在特定风环境条件下,产生桥梁涡振现象。
“涡振之所以产生,是因为结构的自振频率和涡脱的频率相一致,产生了共振。”程述向新京报记者解释。所谓“涡脱”,即钝体截面受到均匀流作用时,在截面背后形成旋涡脱落。涡脱的产生既和风向、风速有关,也受桥梁断面形状、结构阻尼等影响。
虎门大桥的设计者之一、桥梁专家曾宪武告诉新京报记者,虎门大桥在设计施工时,曾做过风洞试验,以测试桥梁的抗风性能。虎门大桥桥体钢箱梁断面为流线型,为了尽量减少风对桥体振动的影响,设计者们在两侧风嘴位置加设了导流板。
程述表示,按照虎门大桥原本的设计,理论上是不会产生涡振的,但在桥面增设水马改变了桥体的空气动力外形。
同济大学桥梁工程系教授葛耀君进一步解释,5日下午涡振的产生,除了桥梁气动外形改变外,特定的风速、风向也是条件之一。“这两天正好广州天气非常好,风速就比较均匀,风吹过来的角度也不会改变,这样是比较容易引起涡振的。”
不过,葛耀君同时表示,从风向学来看,风向有16个,达到特定风向的概率为16分之一,同时对风速也有要求,因此,使大桥产生涡振的气流发生是一个“小概率事件”。
针对有市民反映5月4日下午经过大桥就已感到振动,廖海黎表示,“现在说的第1次发生在5月5号,可能那是最严重的时候,但是在那之前,这种涡振会一点一点地,有一个从小到大的过程。”
葛耀君也认为,异常振动发生的时间或许还要早于5月4日。据其了解,早在4月底,桥面就放置了水马,但数量不多,因而振幅也不大。
振动持续原因尚无结论
据新京报此前报道,事发当天下午,水马撤掉后,涡振于18时暂停,然而,当日20时,虎门大桥再次发生涡振。
5月7日晚间,虎门大桥新闻发言人向新京报记者表示,目前,大桥仍在以肉眼可见的幅度轻微振动,对大桥的检测也在继续,持续振动的原因尚无结论。
5月6日晚,在回答媒体提问时,现场处置专家组成员吴明远称,虎门大桥桥梁重量在15000吨以上,一旦振动发生,“需要足够的时间平息下来”。
西南交通大学土木工程学院教授廖海黎也向新京报记者表示,从目前调查来看,水马是这次涡振的主要诱因,水马撤掉,诱因也就消除了。“但风在桥上还有一些作用力,只是比水马存在的时候要小,等到慢慢能量耗散掉了,它应该会静止下来不动了。”
5月7日下午,广东方面组织了又一场专家会。程述告诉新京报记者,在会议上,专家们明确了后续发生的振动仍属于涡振,但是对于涡振持续的原因,并没有达成共识。有人认为,封闭后,光秃的箱梁也可能是涡振持续的诱因之一。对于大桥是否可以恢复通车,与会者也观点不一。
程述表示,在会议上,他和一些专家建议虎门大桥方面完善监测系统。