摘要： 近日，“5 5虎門大橋異常振動現(xiàn)象”引發(fā)社會廣泛關(guān)注，我國多位專家和現(xiàn)場專家初步研判，大橋本次振動主要原因是，由于沿橋跨邊護欄連續(xù)擺放水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形特征，在特定風(fēng)環(huán)境條件下，產(chǎn)生的橋梁渦振現(xiàn)象。
近日，“5.5虎門大橋異常振動現(xiàn)象”引發(fā)社會廣泛關(guān)注，我國多位專家和現(xiàn)場專家初步研判，大橋本次振動主要原因是，由于沿橋跨邊護欄連續(xù)擺放水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形特征，在特定風(fēng)環(huán)境條件下，產(chǎn)生的橋梁渦振現(xiàn)象。
中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)橋梁分會（以下簡稱：鋼橋分會）于5月7日晚組織虎門大橋工程建設(shè)指揮部技術(shù)顧問、北京工業(yè)大學(xué)高征銓教授；曾參加虎門大橋設(shè)計的西南交通大學(xué)鄭凱鋒教授以及鋼結(jié)構(gòu)橋梁方面的相關(guān)專家針對虎門大橋風(fēng)致振動現(xiàn)象參與視頻專題討論，會議由鋼橋分會秘書長劉民主持。
會議主要回顧了近日虎門大橋異常振動經(jīng)過，從發(fā)生振動的原因及橋梁的影響程度、今后鋼橋設(shè)計、施工、檢測及維護、鋼結(jié)構(gòu)推廣及發(fā)展前景等方面展開交流及研討。鋼橋分會副會長、鋼橋?qū)＜椅瘑T會副主任任自放主持專題討論環(huán)節(jié)。
要對大橋做全面檢查、檢測、處理、評估和論證
高征銓教授首先講述了虎門大橋的歷史意義，講述自己作為技術(shù)顧問參與虎門大橋建設(shè)的經(jīng)過。他說：虎門大橋是中國沿海地區(qū)第一座大型鋼結(jié)構(gòu)懸索橋，1992年開工，1997年建成通車的，已經(jīng)23有年歷史，其主航道跨徑888米，被譽為“中國第一跨”，橋梁結(jié)構(gòu)與鸚鵡洲長江大橋相似。該橋投資近30億元，是國家重點工程，為粵港澳大灣區(qū)各城市互聯(lián)互通和經(jīng)濟繁榮發(fā)展發(fā)揮了重要作用。并表示：橋梁的安全，包括抗震和抗風(fēng)都是在設(shè)計和建造中的關(guān)鍵要素。一般情況下，橋梁有輕微的振動是正常的，但是如果幅度過大就要引起注意。他建議目前要總結(jié)現(xiàn)有的經(jīng)驗，從全局考慮要經(jīng)過充分調(diào)查和風(fēng)洞實驗提出科學(xué)解決方案。
西南交通大學(xué)鄭凱鋒教授在會上表示，虎門懸索橋?qū)儆陂]口截面鋼箱梁，梁體扭轉(zhuǎn)剛度較大，發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動的可能性?。煌瑫r梁很寬、橫向彎曲剛度大，不易發(fā)生橫向彎曲振動；但由于其梁高度較小，豎向彎曲剛度較低，容易發(fā)生豎向彎曲振動，此次異常振動就是這種情況。要關(guān)注振動后對支座、伸縮縫、梁體等影響的程度，建議管理部門檢查和必要處置，盡快恢復(fù)橋梁通行。中鐵二院集團有限公司王應(yīng)良副總工程師也表示：渦振引起大橋發(fā)生豎向彎曲振動，未發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動和彎扭耦合模態(tài)振動，渦振位移引起鋼箱梁應(yīng)力疲勞損傷度可以計算。
湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院詹建輝院長談到：虎門、鸚鵡洲兩座橋梁先后出現(xiàn)渦振，認同專家的原因判定，管理部門要做好類似工況條件下的類比、印證，雖然判定對結(jié)構(gòu)安全影響不大，但有必要利用這次機會加強橋體及附屬構(gòu)件進行檢查、檢測，在確保橋梁安全的前提下開放交通。協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家委員會副主任任自放表示：虎門大橋橫向剛度因橋?qū)拞栴}不大，但采用的鋼板薄，鋼箱梁扁平，整體比較柔，又經(jīng)過20多年超負荷運營，大橋整體的剛度有可能下降，水馬是大橋異常振動的誘導(dǎo)因素。要重視橋面豎向彎曲后橋體焊縫的疲勞開裂問題，有必要經(jīng)過檢查、檢測、反復(fù)論證后，再做通行決定。北京市交通委原主任周正宇也表示贊成對現(xiàn)在橋梁的狀態(tài)做風(fēng)洞試驗，慎重對待，確保萬無一失。借助這次中斷交通的機會，把原來現(xiàn)有的疲勞損壞和現(xiàn)在風(fēng)振后產(chǎn)生的問題一并處理、一次性徹底解決。
上海城建設(shè)計研究總院橋隧分院鄧瑋琳總工程師和重慶大學(xué)狄謹教授表示：任何事物狀態(tài)的變化都有一個累積的過程，期待后期能獲取相對詳盡的數(shù)據(jù)，等到橋梁檢測動力特性數(shù)據(jù)檢測出來后，做進一步分析和總結(jié)。在我國目前大力推廣鋼橋的背景下，鋼橋振動問題更應(yīng)關(guān)注。
長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院院長李傳習(xí)教授跟與會專家分享了最新的檢測數(shù)據(jù)：水馬拆除后，最大振幅在橋面1/4跨徑處，最大振幅±27cm,振幅不太大，這種狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)雖沒有問題，但還是要注意減少振動，振動太多還會引發(fā)疲勞問題。
橋梁“超負荷”工作 急需保養(yǎng)“減壓”
橋梁是為交通服務(wù)的，在懸索橋規(guī)范里面明確規(guī)定：橋梁的結(jié)構(gòu)體系要有足夠的抗風(fēng)強度、抗風(fēng)剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性。要保證成橋狀態(tài)橋梁的風(fēng)致振動，不影響行車安全，結(jié)構(gòu)疲勞和使用舒適性。虎門大橋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為日均8萬車次，1997年建成時，其日均車流是1.84萬標(biāo)準(zhǔn)車次，到最高時日均17萬標(biāo)準(zhǔn)車次，遠超過日均8萬車次的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，飽和度達2.1。
中交公路規(guī)劃設(shè)計院趙君黎副總工程師曾經(jīng)對鋼橋面板的疲勞問題做過荷載調(diào)研，鑒于大橋長時間超強負荷運營，導(dǎo)致梁段和橋面都存在不同程度的損傷和病害，如果從橋梁正常使用極限狀態(tài)以及抗風(fēng)與通行車輛組合的承載能力極限狀態(tài)和橋梁與交通的安全考慮，建議將封橋設(shè)為一種工況考慮，即對于會引起橋梁安全和交通安全問題的工況要考慮封橋或許是引發(fā)顫振的大風(fēng)、或許是引發(fā)渦振的中小速度的風(fēng)況。希望交通管理部門能夠及時準(zhǔn)備相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，有必要時再修一座大橋或隧道，來減輕既有虎門大橋的壓力，同期開展病害處置和維修養(yǎng)護，確保橋梁的安全以及交通暢通和平穩(wěn)運營。希望業(yè)主能支持橋梁的科研工作，特別是加強對長期超負荷服役老橋的監(jiān)測、試驗和研究工作，制定并實施科學(xué)的養(yǎng)護與保通方案，保證橋梁安全運行、服務(wù)交通和社會。
橋梁的監(jiān)測、維護、保養(yǎng)是重中之重
橋梁監(jiān)測是所有建筑中最為重要的，但監(jiān)測系統(tǒng)維護起來并不容易，一般十年左右軟硬件都需要更新，有些項目并不一定能及時置換更新。全國工程勘察設(shè)計大師、天津城建設(shè)計院董事長、鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家委員會主任韓振勇強調(diào)說，這次的渦激振動判斷是非常準(zhǔn)確的，還是在彈性范圍內(nèi)。此次梁體異常振動雖然對橋梁安全沒有實質(zhì)影響，但是需要重點檢查支座、吊桿和伸縮縫是否局部損傷、梁體個別鋼板原有少量裂紋是否加劇以及做好附屬構(gòu)件結(jié)構(gòu)影響的安全檢查評估是十分有必要，因此管理部門本著安全原則及時臨時封橋是正確的，同時梁體異常振動也提醒其他橋梁的主管部門，類似于擺放施工隔離帶、改變梁體斷面特性的臨時措施需要慎重。
通過專題視頻會議交流的方式沉淀了許多對于鋼結(jié)構(gòu)橋梁行業(yè)發(fā)展好的建議和思考，鋼結(jié)構(gòu)橋梁分會近期將整理相關(guān)專家意見并形成文字，呼吁政府主管部門和橋梁管理者對目前還在使用的其他橋梁引起重視，加強對現(xiàn)有橋梁的定期的檢測維護和保養(yǎng)，確保鋼結(jié)構(gòu)橋梁行業(yè)健康的發(fā)展。
本次會議參與專題討論的鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家：全國工程勘察設(shè)計大師天津城建集團總工程師、天津城建設(shè)計院董事長、協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家委員會主任韓振勇；鋼結(jié)構(gòu)橋梁分會副會長、協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家委員會副主任任自放；協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家委員會副主任、西南交通大學(xué)教授鄭凱鋒；鋼結(jié)構(gòu)橋梁專家委員會副主任、湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院黨委書記、院長詹建輝；北京工業(yè)大學(xué)教授高征銓；北京市交通委原主任、北京市政協(xié)人口資源環(huán)境和城建委員會主任、北京市軌道交通學(xué)會會長周正宇 ；中交公路規(guī)劃設(shè)計院副總工程師趙君黎 ；長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院院長、教授李傳習(xí)；重慶大學(xué)土木工程學(xué)院教授 狄謹；上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團）有限公司隧橋院總工程師鄧瑋琳 ；中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司副總工程師王應(yīng)良、建筑鋼結(jié)構(gòu)分會會長孫曉彥等。
