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浅谈大桥涡振:虎门大桥持续振动原因

浅谈大桥涡振:虎门大桥持续振动原因

  • 分类:行业新闻
  • 作者:华锦建筑加固
  • 来源:
  • 发布时间:2020-05-08
  • 访问量:0

【概要描述】桥梁加固,桥梁维护;大跨径悬索桥涡振现象,振动幅度较小不易察觉,仅在特殊条件下会产生较大振幅,不影响桥梁结构安全

浅谈大桥涡振:虎门大桥持续振动原因

【概要描述】桥梁加固,桥梁维护;大跨径悬索桥涡振现象,振动幅度较小不易察觉,仅在特殊条件下会产生较大振幅,不影响桥梁结构安全

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  • 作者:华锦建筑加固
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  • 发布时间:2020-05-08
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推荐:桥梁加固,桥梁维护



2020年5月5日下午,虎门大桥发生异常抖动,全桥路段已实施双向全封闭,禁止通行;
截至2020年5月7日,虎门大桥仍有轻微振动,管养单位已准备对桥梁组织大修。

虎门大桥于1992年动工,1997年通车,1999年验收。虎门大桥东起东莞市太平立交,上跨狮子洋入海口,西至广州市南沙立交;线路全长15.76千米,主桥全长4.6千米;桥面为双向六车道高速公路,设计速度120千米/小时;工程项目总投资额30.2亿元人民币。

2020年5月6日,广东交通集团通报,虎门大桥振动系涡振现象,悬索桥结构安全。经专家组初步判断,虎门大桥悬索桥本次振动主要原因是由于特定风环境条件下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。

 

涡振现象
“涡激振动”流体一结构物相互作用的问题对于海洋工程上普遍采用的圆柱形断面结构物,这种交替发放的泻涡又会在柱体上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动压力。如果此时柱体是弹性支撑的,或者柔性管体允许发生弹性变形,那么脉动流体力将引发柱体(管体)的周期性振动,这种规律性的柱状体振动反过来又会改变其尾流的泻涡发放形态。

在处理涡激振动问题时,把流体和固体弹性系统作为一个统一的动力系统加以考虑,并找到两者的耦合条件,是解决这个问题的重要关键。在涡激振动过程中,流体的动压力是一种作用于弹性系统的外加载荷,动压力的大小取决于弹性系统振动的位移、速度和加速度;另一方面,流体动压力的作用又会改变弹性系统振动的位移、速度和加速度。这种互相作用的物理性质表现为流体对于弹性系统在惯性、阻尼和弹性诸方面的耦合现象。
由惯性耦合产生附连质量,在有流速场存在的条件下,由阻尼耦合产生附连阻尼,由弹性耦合产生附连刚度。流体的附连质量、阻尼和刚度取决于流场的流动特征参量(诸如流速、水深、流量等)、边界条件以及弹性系统的特性,其关系式相当复杂。

 

共振现象
假若构件的自振频率与漩涡的发放频率相接近就会使结构发生共振破坏,这种现象容易发生在高耸结构物上,因此这种涡激振动是极其有害的,需采取措施阻止它的发生。一般可采取两方面措施:一是对于构件进行刚性加固,或者增大尺度提高其刚度,改变构件的自振频率,避免它与漩涡发放频率相接近;二是想办法改变构件后的尾流场,破坏尾流场漩涡的规律性泄放,如在结构上安装螺旋线立板和改变结构截面形状等。

 

总结:大跨径悬索桥在较低风速下存在涡振现象,振动幅度较小不易察觉,仅在特殊条件下会产生较大振幅,不影响桥梁结构安全,但会影响行车体验感、舒适性,易诱发交通安全事故。

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