年5月5日下午,虎门大桥发生涡激共振,振幅较大,管理部门封闭了大桥。所谓涡激共振,就是风吹过桥面时,受到桥面阻挡,在桥面上、下产生不对称涡旋,当产生涡旋的频率和桥梁的固有频率相等时,即激发桥梁共振。关于卡门涡街的内容,国内多数网站内容都是引自参考文献4和5,本文不再赘述。专家组解释本次涡激共振产生的原因是桥梁维修期间,桥面连续设置水马,改变了桥梁气动外形所致,然而公众对这一说法存在疑问,觉得小小的水马与大桥相比微不足道,是不是有甩锅嫌疑?笔者查阅了相关资料,观点如下:气动外形对桥梁涡激振动影响极大,水马的作用不可小觑,引起虎门大桥涡激振动的主因就是连续设置的水马改动了气动外形。一、虎门大桥简介虎门大桥于年10月28日动工建设;于年6月9日建成通车;于年4月20日通过竣工验收。发生涡激振动的是虎门大桥主航道桥,单跨米,主梁采用扁平钢箱梁,宽35.6m,高3m。二、虎门大桥护栏及维修期间设置的水马如图所示,主跨部分采用钢护栏,通常由立柱和护栏板组成,护栏板与桥面之间有空隙,风可以穿过空隙;边跨部分采用组合式护栏,桥面以上一定高度范围为钢筋混凝土防撞墙,风不能通过。图片右侧是已拆除水马的情形,图片左侧是还未拆除的水马,水马与防撞墙类似,风不能通过。如下图所示,维修期间,水马连续设置在护栏内侧。三、气动外形对桥梁涡激振动的影响1、桥梁抗风设计规范相关规定按照规范说法,桥梁的附属构件,栏杆、风障、路缘石等的形状与位置均会对涡激共振产生影响,因此要求风洞试验对上述构件要准确模拟。2、参考文献中的具体例子根据参考文献1,涡振是复杂和不确定的,保持其它条件不变,气动外形的微小变化都可能导致涡振的明显量变,甚至质变。给出了几个具体案例。(1)栏杆对竖弯涡振和扭转涡振的影响栏杆水平扶手的形状和位置都会影响涡振响应;对于竖弯涡振,栏杆一般具有放大作用;在扭转涡振中,分离气流和水平扶手的相互作用不但削弱了旋涡的形成,还减弱了自激力。(2)某钢箱梁防撞栏杆及检修道栏杆对涡激共振的影响如图为参考文献2中模型尺寸,模型与实桥尺寸比为1/60。参考文献2的主要研究结论是:①扁平钢箱梁断面,不设置栏杆时,不出现明显的涡振;②设置栏杆等附属构件后,产生强烈涡振;③仅安装防撞栏,不安装检修道栏杆,没有出现明显涡振;④安装防撞栏,仅安装检修道栏杆基座,也会出现明显的涡振。(3)桥面车辆对涡振的影响参考文献3的某钢箱梁风洞试验,说明桥面车辆对涡振影响较大,有车比无车状态振幅增大。(4)风洞试验与实际不吻合的例子据参考文献1,上海卢浦大桥的风洞试验表明其可能的涡激共振的严重性,但建成后至今多年却并未出现;而通过风洞试验提出的认为可以抑制涡激共振的措施,却未能阻止西堠门桥建成后的涡激共振的发生。四、结论1、大跨度桥梁涡激共振问题是非常复杂的,多采用风洞试验进行检验。2、桥梁的附属构件,栏杆、风障、路缘石等的形状与位置均会对涡激共振产生影响,进行风洞试验时,对附属构件要准确模拟。3、涡振是复杂和不确定的,其它条件不变时,气动外形的微小变化都可能导致涡振的明显量变,甚至质变。本次虎门大桥产生涡振的直接原因就是桥梁维修期间设置连续水马改变了气动外形。

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