二級注冊建筑師|橋梁保養(yǎng)十分必要!虎門大橋參建老師如是說
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5月5日虎門大橋異常抖動!4月26日武漢鸚鵡洲長江大橋出現(xiàn)波動!咱們的橋梁到底怎么了?中國建筑金屬結構協(xié)會鋼結構橋梁分會于5月7日晚組織虎門大橋工程建設指揮部技術顧問、北京工業(yè)大學高征銓教授;曾參加虎門大橋的設計、科研工作的西南交通大學鄭凱鋒教授以及鋼結構橋梁方面的部分權威老師針對虎門大橋風致激振現(xiàn)象參與專題討論。
參會老師
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老師們表示橋梁“帶病”工作 急需保養(yǎng)“減壓”，后續(xù)橋梁監(jiān)測維護保養(yǎng)十分必要。
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，講述自己作為技術顧問參與虎門大橋建設的經過。他說：虎門大橋是中國第一座大型鋼結構懸索橋，1992年開工，1997年建成通車的，已經23年歷史，其主航道跨徑888米，被譽為“中國第一跨”，橋梁結構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，包括抗震和抗風都是在設計和建造中的關鍵要素。一般情況下，橋梁有輕微的晃動是正常的，但是如果幅度過大就要引起注意。他建議目前要總結現(xiàn)有的經驗，從全局考慮要經過充分調查和風洞實驗提出科學解決方案。
西南交通大學鄭凱鋒教授在會上表示，虎門懸索橋屬于閉口截面鋼箱梁，梁體扭轉剛度較大，發(fā)生扭轉振動的可能性小;同時梁很寬、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。要關注振動后對支座、伸縮縫、梁體等影響的程度，建議管理部門慎重對待并對橋梁整體仔細檢查必要處置，保證安全的前提下，盡快恢復橋梁通行。中鐵二院集團有限公司王應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)生扭轉振動和彎扭耦合模態(tài)振動，渦振位移引起鋼箱梁應力疲勞損傷可以計算。
湖北省交通規(guī)劃設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，認同老師的原因判定，管理部門要做好類似工況條件下的類比、印證，雖然判定對結構安全影響不大，但有必要利用這次機會加強橋體及附屬構件進行檢查、檢測，保證橋的狀況，不要急于開放交通。協(xié)會鋼結構橋梁老師委員會副主任任自放表示：虎門大橋橫向剛度因橋寬問題不大，但采用的鋼板薄，鋼箱梁扁平，整體比較柔，又經過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，有必要經過檢查、檢測、反復論證后，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)在風振后產生的問題一并處理、一次性徹底解決。
上海城建設計研究總院橋隧分院鄧瑋琳總工程師和重慶大學狄謹教授表示：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。在我國目前大力推廣鋼橋的背景下，鋼橋振動問題更應關注。
長沙理工大學土木與建筑學院院長李傳習教授跟與會老師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，結構雖沒有問題，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”
橋梁是為交通服務的，在懸索橋規(guī)范里面明確規(guī)定：橋梁的結構體系要有足夠的抗風強度、抗風剛度和抗風穩(wěn)定性。要保證成橋狀態(tài)橋梁的風致振動，不影響行車安全，結構疲勞和使用舒適性?；㈤T大橋的設計標準為日均8萬車次，1997年建成時，其日均車流是1.84萬標準車次，到最高日均17萬標準車次，遠超日均8萬車次的設計標準，飽和度達2.1。
中交公路規(guī)劃設計院趙君黎副總工程師曾經對鋼橋面板的疲勞問題做過荷載調研，鑒于大橋長時間超強負荷運營，導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、或許是引發(fā)渦振的中小速度的風況。希望交通管理部門能夠及時準備相應的應急預案，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，制定并實施科學的養(yǎng)護與保通方案，保證橋梁安全運行、服務交通和社會。
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。全國工程勘察設計大師、天津城建設計院董事長、鋼結構橋梁老師委員會主任韓振勇強調說，這次的渦激振動判斷是非常準確的，還是在彈性范圍內。此次梁體異常振動雖然對橋梁安全沒有實質影響，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件結構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、改變梁體斷面特點的臨時措施需要慎重。
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