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虎门大桥接连上热搜,异常抖动似波浪,桥梁存安全隐患吗?

5月5日下午,五一假期结束,返程的高峰期间,广东东莞虎门大桥发生异常抖动,整个大桥出现肉眼可见的像波浪一样“起起伏伏”地摇晃,随后,全桥路段实施双向全封闭,禁止通行。


一天之内,#虎门大桥发生异常抖动#、#虎门大桥相关负责人回应异常抖动#、#广东虎门大桥全面检查# 等话题迅速登上热搜,对于产生抖动的原因和事后虎门大桥是否存在安全隐患成为大众急切想知道的答案。


投资近30亿的桥梁工程,为何遇风晃动?

据了解,虎门大桥是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥,是中国广东省境内接连广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥,作为国家重点工程,投资近30亿,于1992年动工建设,1997年建成通车。


悬索桥

以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁。由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大。悬索桥的主要缺点是刚度小,在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动。
虎门大桥建设期间,我国的大跨径现代悬索桥技术可以说是空白阶段,没有现成的施工技术标准和设计规范。因此,无论是设计还是施工均为国内首次尝试,在我国桥梁史上有特殊的地位,曾多次获得建筑奖和创新大奖。
但就在去年无锡高架桥坍塌的阴影还未散去之时,今年4月26日,武汉鹦鹉洲大桥出现晃动,没多久虎门大桥重现“波浪式”晃动,让人不得不怀疑大桥的质量和安全隐患。

事发当天,大桥管理部门迅速启动应急预案,联合交警部门及时采取了双向交通管制措施。桥梁专家紧急研判,初步得出结论:
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。
虎门大桥异常抖动是由于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,产生的桥梁涡振现象。
虽然看上去振动很大,但桥梁强度安全性没有问题,不会影响虎门大桥后续使用的结构安全和耐久性。


涡振现象

从流体的角度来分析,任何非流线型物体,在一定的恒定流速下,都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的漩涡。
专家介绍,由于虎门大桥正在修吊杆和主缆,桥梁两边为防止车撞放置了临时挡墙,也就是俗话说的水马,水马改变了桥梁外形,原来桥梁结构是非常流线型的,加了(水马)就变得非常钝体了,所以容易引起涡振。
目前,水马正在拆除中,桥梁安全性正进行全面检测。


虎门大桥的晃动,警惕工程质量安全

事件发生之后,虎门大桥管养单位已紧急开始对大桥进行全面检查检测,交通运输部也已组建专家工作组到现场指导。尽管初步诊断的原因是桥梁维护中安放的一排水马,但是全面的检查依然不可避免,以防后患。
历史上著名的美国第一座塔科马海峡大桥(绰号舞动的格蒂)因为在设计时有缺陷,造成在微风中塌陷。流体力学专家冯·卡门用一个塔科马海峡吊桥模型进行试验。结果不出他所料,塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶,正是「卡门涡街」引起的桥梁共振。

作为工程学的经典案例,现代桥梁设计吸取塔科马大桥的事故经验,改进原有的设计缺陷。但是由于自然环境复杂多变,悬索桥自身的缺点等原因依然有发生桥体晃动的事件。
此次事件登上热搜,官方迅速给出解释之后,微博热度不减,不少人认为“没那么简单”,刻板印象导致网民将虎门大桥看做“豆腐渣工程”。造成的原因,不言而喻,是长久以来多次出现的工程事故,引发的信任危机。

根据《中华人民共和国建筑法》,建筑施工企业对工程的施工质量负责。建筑活动应当确保建筑工程质量和安全,符合国家的建筑工程安全标准。专业人士介绍,我国的桥梁等大型工程公共基础设施建筑的施工标准都大大超过规定,大部分都会按百年规划来设计,虎门大桥到现在不过20年的时间,全面检查没有问题仍是安全的。

随着现代管理和技术的进步,不少工程采用符合条件的第三方认证,按照国际上通用的的《质量管理体系要求》和《工程建设施工企业质量管理规范》的要求验证,结果的采信度更高;另一方面,结合现代手段,桥梁一般都有健康监测与评估系统,对桥梁的裂缝、航道、车流量、大桥的环境温度、振动情况、移位情况等进行实时监测预警,实时了解桥梁的安全要素,进行持续的质量管理。
质量管理与持续的质量管理已经将中国制造推向世界,建筑行业也多以现行国际质量管理标准为原则,这次水马改变了大桥的共振特性导致的晃动事件,既是偶然事故,也为桥梁建设的质量管理积累经验。