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虎门大桥背后曾经有着顶尖黑科技 曾经的逆天工程为何振动

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一、建筑结构独特

虎门大桥是一座集多处桥隧为一体的群体工程,全路段共有23座大小桥梁(包含3座特大桥)、三座隧道、两座大型互通立交桥和一座大型收费站。

其中,大桥从东向西的主体建筑依次为太平立交桥、白花山双隧道、南面山隧道、威远立交桥、东引桥、主航道桥、中引桥、辅航道桥和西引桥;大涌桥(深湾高架桥)和坦尾立交桥为虎门大桥西延线工程;全线各立交桥段经由匝道与其它公路衔接;全桥主路段呈正东正西方向布置。

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二、桥梁的位置

虎门大桥位于中国广东省广州市南沙区南沙街道与东莞市虎门镇之间,主桥横跨珠江狮子洋水域,北距上游虎门二桥约10千米、南距下游深中通道约30千米。

大桥东起珠江东岸东莞市虎门镇威远山,向西依次经过大石

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吓山谷、珠江干流上的虎门水道、上横档岛和蒲州水道,止于珠江西岸广州市南沙街道南北台;向西经深湾水库后延伸至飞沙角山。

截至2018年12月,虎门大桥全路段为珠江三角洲地区环线高速公路(国家高速G9411)南部地区联络线(原莞佛高速公路)的主体部分。

虎门大桥线路起于东莞市太平立交,接京港澳高速公路兼沈海高速公路(原广深高速公路)东莞段;沿途向西下穿广深沿江高速公路东莞段,止于广州市南沙立交;通过大涌桥西延至广州市坦尾立交,接广澳高速公路广州段。

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虎门大桥建造的总工程师是李国豪、曾威。

二、设计理念

虎门大桥造型体现“长虹卧波”、“牵手两岸”的意象构思,与威远炮台遥相呼应,为东莞市地标建筑以及旅游景点。

三、构造特点

1、悬索桥上部工程

虎门大桥悬索桥主缆系统 、箱梁、鞍座和吊杆均采用经重涂装防腐处理的钢结构。

2、悬索桥下部工程

虎门大桥东西锚碇均为重力式,由散索鞍墩、后锚块、锚室组成;主缆通过锚梁、锚杆牢固地锚固在锚碇上,主缆拉力由锚碇钢框架传递至混凝土锚体。

3、辅航道桥主工程

道桥为三跨预应力混凝土箱型梁连续刚构,下部结构采用双柱空心薄壁墩,上部构造设计特点包括:上下行分离为独立的单桥,两个单桥在墩顶处用体外4道横向贯通的横隔板联为整体,两个主墩承台由系梁联为整体;横向采用单箱单室横断面,配置三向预应力;通过尽量压缩梁高、采用C55箱梁混凝土等方式减轻结构重量。

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4、陆地桥隧主工程

虎门大桥威远高架桥针对跨越V型深沟设计,由左右两座分离式桥组成,采用U型桥台和薄壁Y型桥墩。

振动原因:

5月5日下午14时许,虎门大桥悬索桥桥面出现可感知的波浪般晃动,虎门大桥自1997年通车23年以来从未发生如此振动。

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根据大桥风致理论,悬索桥主梁的风致振动主要包括:(1)高风速颤振发散;(2)低风速均匀风场下的涡振;

悬索桥颤振(Flutter):振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量,当达到临界风速时使振幅逐步增大直至最后使结构破坏的发散性振动。该振动多发生在风速较大的情况,根据节段模型风动试验,虎门大桥的颤振临界风速大于79m/s,远大于现在发生振动的约9m/s,因此可以排除这种情况。

涡激共振(Voxtex-excited Resonance):风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱落,出现两侧交替变化的涡激力,当旋涡脱落频率接近结构的自振频率时,所激发出的结构共振现象。多发生在小于25m/s的较低风速,与本桥的情况吻合。

近日风振现象主要表现为:(1)主梁发生周期性规律竖向振动;(2)风振风速大概在4级~5级(风速9m/s左右)风速期间。根据大桥的振动情况,初步判断,本次发生的风振属于主梁竖弯涡振。涡振属于有限幅值的振动,由于主梁的气流旋涡脱落频率与主梁自振频率接近引起的,不会引起大桥的安全问题。同时,本次涡振主要是由于大桥在检修期间,在桥面堆放了施工附属物体(水马等),改变了主梁的气动外形造成的。

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2020-05-06 23:14:25
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