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昨晚虎门大桥测试仍有涡振 大桥设计参与者:应
作者:admin    文章来源:未知    更新时间:2020-05-10
虎门大桥振动事件的发生,引起了各界对桥梁更多的关注。目前,虎门大桥引起涡振的主要原因已经确认,是维修桥梁时放置水马所致。但这并不能完全解释人们心中的疑惑。引起大桥继续振动的因素还有哪些?本是维修桥梁为什么成了“危害”桥梁?虎门大桥还能通车吗?别的特大桥是否存在同样的隐患?
 
据《财经》记者独家获悉,5月9日晚间,虎门大桥进行了40余辆车的荷载试验,结果发现桥面仍存在一定的涡振现象。同时,经过检测发现,体现桥梁抗振设计的重要参数已经低于国标。
 
同济大学土木工程学院土木工程防灾国家重点实验室教授、原同济大学风洞试验室主任、当年虎门大桥主桥风洞试验的参与者宋锦忠5月9日在接受《财经》记者电话专访时表示,根据检测结果显示,桥梁的刚度没有问题。阻尼从设计时的国标规范0.05降至0.01,这代表大桥的抗振能力降低了。
 
宋锦忠补充称,测试结果显示,振幅也很小,本质不影响桥梁安全。建议虎门大桥应该马上通车,“桥没有安全问题,没有稳定问题,只有舒适度的问题。”他进一步解释道,车辆的高度远远超过1米2,车流会破坏形成涡振的条件,如果车多了,桥重了,断面外形变了,桥就不振了。作为一条双向6车道的大桥,40多辆测试车远远不够。
“这背后,是我们在桥梁抗风、抗地震的这种知识普及上不够。”宋锦忠强调,大桥在维修前,应该请专业机构和专家来论证把关再大修。目前来看,这一点做得不到位。
 
国内的特大桥、大桥很多,宋锦忠呼吁应该加强特大桥的监管维护,“从建设方、设计、施工、监理、科研、维保管理,各方面都要达到一定的水准,做到全寿命服务。”
 
桥梁涡振的“元凶”
 
《财经》:在撤除水马后,为何桥面还在涡振,是否还存在其他影响因素?未来还会发生类似的情况吗?
 
宋锦忠:水马是主要因素,撤除后桥面恢复了原状,也就逐渐静下来了。至于为何还有涡振,这就要看维修、保养本身,是否对大桥的抗振性能造成了改变。具体要关注两点,第一点是,桥梁换了新的构件以后,它的性能、刚度有没有变。我们估算了涡振时它的振动频率,初步证明结构刚度没有变。第二点是,要了解桥面本身抗振动能力有无变化,这里的另一个关键指标是阻尼:一方面,更换了吊杆,它与主缆、主梁彼此之间的连接也发生了变化;另一方面,桥面的铺装也更换了好几次,那么桥面铺装和钢梁的粘结性能也有了变化。还有支座的工作状态是否正常,这都会导致全面抗振能力的变化。
 
《财经》:目前对桥面抗振能力的检测结果如何?
 
宋锦忠:根据检测结果显示,桥梁的刚度没有问题。阻尼从设计时的国标规范0.05降至0.01,这代表大桥的抗振能力降低了。
 
《财经》:您怎么看这样的检测结果?
 
宋锦忠:从逻辑上看,符合我如上所说,就是桥多次翻修后带来的影响,但整体来看桥依然是安全的,阻尼的变化可以通过相应的处置措施来弥补。同时,我呼吁现有的桥梁抗振国标应该显著提高,毕竟现在技术进步了,应该让参数更加严格,从而提升桥梁的舒适度和安全度。
 
《财经》:通常会采取哪些对策?
 
宋锦忠:可以在桥的断面上增加一些设计。就像飞机上的坑坑洼洼的点一样,就是为了避免飞行中带来的涡振,这也是我们桥梁抗振的经验由来。我们可以通过风洞试验一系列测试,然后对桥面做出相应的设计,专业术语叫“气动措施”,这样就能消除涡振。
 
“桥很安全,车开上去涡振会更快消失”
 
《财经》:这次涡振发生在虎门大桥大修期间,您怎么看待将涡振归因于设置水马这一结论?
 
宋锦忠:桥梁大修很正常,23年之前的斜拉桥、悬索桥受制于当时的设计、科研、施工、监理和管理的水平以及建材好坏等等,和现在相比,确实有不小的提高空间,可以理解,大修是我们应付的学费。
 
由于维修更换吊索时,桥面还在正常通车,施工方担心作业时过往车辆碰到吊索和维修人员,特地设立了两面水马挡墙,这就把桥的断面外形全部破坏掉了,涡振就可能马上出现。恰巧,当时空气中的风均匀地吹过来,形成了稳定的层流,吹拂到断面上,赶上特殊的夹角,就在主梁断面的下游形成了有规则的运动旋涡,它的振动频率和结构的某个频率一致进而导致涡激共振。
 
《财经》:这符合管理养护手册的要求吗?
 
宋锦忠:这样的操作在中小桥上常见的。一般施工方,碰上小的简支梁桥、拱桥,都是这么干的,重心放在行车安全上,而不是桥的安全和稳定。事实上,本应该由专业机构、专家来论证把关,然后再来大修。目前来看,这一点做得不到位。这背后,还是我们桥梁抗风、抗地震的这种知识普及不够。这几天我看电视,甚至维护、管理单位的有关人员,在电视里的讲话也不够专业。这也怪我们,作为教育、科研单位,我们本是有责任去普及这些东西。
 
《财经》:在还可能存在振动的情况下,虎门大桥目前可以通车吗?
 
宋锦忠:虽然还没最后解决问题,但是我可以告诉你,这个桥就是现在应该马上通车。桥没有安全问题,没有稳定问题,只有舒适度的问题和疲劳问题(长期来看)。就是5月5日及6日这样的振动,车子行驶也没关系。车辆的高度远远的超过1米2,就会破坏形成涡振的条件。现在没有水马,车开上桥面有了载重,不满足形成涡振的条件,说不定桥就不振了。
 
《财经》:也就是说,桥本身是安全的。但公众对安全这一话题有所疑惑,比如桥面振动,是否会引起驾驶人紧张造成安全事故?
 
宋锦忠:这是对个人的心理影响。但水马没了,车多了,桥不振了,也就不用担心这个问题了。我觉得之前有些过度谨慎了,被临时封禁的水路,昨晚才刚刚恢复,这蛮奇怪的。从专业的角度来看,振动是不可能完全避免的,哪怕是海浪打到桥墩上,也会把力传导到桥面,引发振动,问题的关键是振得大还是小。
 
“从业几十年来,见到太多行业乱像。呼吁加强特大桥监管维护”
 
《财经》:国内的特大桥、大桥很多,我们承担不起他们出事故的后果。此前一位桥梁工程师曾对我表示,能暴露出问题是件好事,因为能促进技术升级变革。但像这次水马致涡振是个诡异的低级错误,这体现出的是维护不当、专业知识不足的深层次问题。
 
宋锦忠:我跟你讲两个我自己的体会,我曾经去检测过一些桥,有座桥底下的一个支座不在了,但它的维护单位不知道。你能想象吗?另一个是我负责研究的一个桥,广东南海一座独塔斜拉桥。十几年前,水面上的运输船超载,发大水的时候把这个桥的引桥撞断五跨。后来发现是因为本来应该在主航道行驶的船跑到了副航道上,加上船只本身超载。引桥撞断了以后主桥的交通还在运行,然后小汽车就自由落体,一个一个往南海里面跳,后果可想而知。
 
《财经》:这就是各环节缺位造成的系统性问题了。现在来看,不光是技术要提高、监管要到位的问题,其实是整个桥梁,尤其是这种大型的桥梁建设,应该更全面的进行升级换代。
 
宋锦忠:南海某大桥事件,我觉得在整个管理环节上都出现了系统性问题。只有从建设方、设计、施工、监理、科研、维保,各方面都要达到一定的水准,做到全寿命服务,才能让一座桥在100年至150年的服役期里面,正常地运营、服务大众。
 
《财经》:全寿命管理是指什么?
 
宋锦忠:设计方不仅要负责桥梁设计,还要告诉管养单位啥时候换索、更换支座等等,要把桥梁100到150年生命周期里,所有环节都做出设计,并且要承担设计责任。这源自于我的导师——中国工程院院士、桥梁结构抗震专家范立础先生,他生前一直在推行这一理念,我耳濡目染深以为然。
 
《财经》:这个理念很好,因为设计方对桥梁最知根知底,最合适给出建议。但感觉推行很难,因为这代表他要为建议成效担责。如果按照标准操作,出了问题,追责会变得更复杂。
 
宋锦忠:确实如此。所以这一理念推行不易,国际上尚无推行先例,但这是正确的事。
 
《财经》:由此看来,社会各界应该庆幸虎门大桥无碍,但又应该把握公众对热点的关切,趁热打铁普及常识、促进交通事业的建设和发展?
 
宋锦忠:是的。很多事情可以从一点一滴做起。我就主张桥梁系的老师们利用寒暑假,去幼儿园、小学、中学给孩子们普及桥梁知识,让他们从小认识桥梁。这背后有很多故事,有的还有时代意义。
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