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《初步理论广东虎门大桥抗风稳定性(一)》

2020-5-7 06:15 PM| 发布者: 奇光| 查看: 17396| 评论: 0|原作者: 奇光|来自: 奇光

摘要: 最近有关虎门大桥被不大点风(专家说大风,但连台风一级都不是)上下震动一事,国内议论爆满很多网络。权威专家组也参与调查并做出初步公布。我本人在加拿大,所有这些与我本人没什么直接关系,但很多事情,也算是累 ...
最近有关虎门大桥被不大点风(专家说大风,但连台风一级都不是)上下震动一事,国内议论爆满很多网络。权威专家组也参与调查并做出初步公布。我本人在加拿大,所有这些与我本人没什么直接关系,但很多事情,也算是累计下来的东西,迫使我写写相关内容。而写写这些东西,完全出自于我自己的职业良心。所以,至于他人如何把我说来说去,也无所谓的。

(图片来自百度)



要理论这么大的题目,本应收集很多第一手资料,然后进行检查整理分析,并提出结论。但,一来我不可能拿到那些资料,二来,网上的那些蛛丝马迹,也可以帮我说说一二来的。


先简单介绍常识:
当风速从零开始逐渐增大时,大桥会出现如下振动:
1. 竖向上下振动。此时振动次数最慢。然后被停下来的。
2. 再出现左右扭转振动(但有时是竖向振动,)。振动次数比第一快。然后停下来的。
3. 再出现竖向振动。振动次数比第二块。然后停下来的。
4. 再出现竖向和扭转耦合振动,振动次数加快
5,趋向破坏
以上是一般的正常顺序,都属于正常。

所以,像虎门桥一样,在有风的情况下,出现前天那样的振动,都是属于正常现象。反过来说,若桥梁没有任何振动,那才是纯属大问题的,根本不是科学。但关键的问题是,如何把问题降低到最小风险,使得桥梁最安全,以致不被破坏。这就不得不问,科研及设计者的工作到不到位的事情了。

超大桥梁是非常重要的社会公众实用性建筑物。桥梁的安全直接涉及到人民公众的生命财产,因此,当桥梁的安全出现质疑时,不应该有任何保密暗藏,或回避之行为。

日本东京湾彩虹大桥和横滨湾大桥的完整的抗风稳定性试验,是世界最权威而且具有80年研究经验的东京大学试验室里完成的。我曾经是该两座桥的具体试验负责人及试验者。所有完整的试验报告资料都在我手里。目前这些资料依托在北京的中国铁道科学院资料室里,任何人都有可以查看甚至询问的,没什么保密的,因为是为公众的。可这些在中国是绝对不可以的。我曾经对国内做的试验有质疑,要看看资料数据一分钟,也都被拒绝,说是国家机密,确实是有点笑话。试验正确,做事堂堂的,那么没有任何理由拒绝他人的盘问的,更何况是为对待公众实用建筑物的。


完整的试验资料及实验报告书。(我个人资料,但目前在北京中国铁道科学院资料室里保管。北京交通大学随意可用)





虎门大桥在风的作用下出现了被振的现象。原本只是正常现象,但网络上的各种议论纷纷,引起我的条件反射,开始关注这件事件,自然从中,感觉到了有些不寻常的疑问。

1. 网上都是统一口径说:“由涡励振动,简称涡振引起桥梁上下振动”。其实这次现象是非常典型的共振现象,根本没必要“涡振”等学术名称来叙述。没必要把事情这样深奥化。
2. 专家们的研判,非常笼统,没有提及关键而重要的话题。


如下是我的质疑:
1. 如此大跨度桥的悬索体系,却采用的是偏平钢箱型截面梁,这种截面梁比较适合于跨度相对短的斜拉桥。
2. 这样如此柔软的箱型梁结构,并不适合于台风频繁的海湾地区。
以上是常识。

日本明石海峡桥主跨1991米,比虎门桥主跨长两倍之多(虎门桥主跨为888米)。初期,也有方案要采用钢箱型梁截面方案。并在日本东京大学风洞试验室里做了全桥模型抗风稳定性试验。试验是,我亲自我的。视频也是我自己拍的。已上传到微博,可参看。结果是,这种箱型梁若用于超大桥梁,那么在强风下简直是,如同儿童玩具根本经不起风力考验,因此,当初试验完之后,整理都不用整理试验数据,直接把模型拆到,不再做继续了,因方案立即被否定掉了。

明石海峡桥的初期方案非常类似现在的虎门大桥。通过视频,可以想象在台风下是,类似虎门大桥是如何被摧毁的。供参看

微博上:
https://www.weibo.com/6683901752/profile?topnav=1&wvr=6&is_all=1

优酷上:
输入:《桥梁抗风稳定试验样本-1》可看到 (或直接点击)



3. 虎门桥截面图如下。(百度上找到的,若不对,请包涵)

图片来自百度




专家们说,由于虎门桥上布置了临时水马装置,于是引起了涡振。其实并不是主因,主因是在于截面两端的风嘴结构细节。那个结构跟我在横滨桥截面的初期方案时的非常类似,那是最简单省钱的方案。但要保持更稳定,那么在风嘴边上,还需要加翼结构。我在东京大学,就为了这些细节,专做了三个月的试验。

4. 我查了一下,但没看到任何虎门大桥的抗风试验信息,只查到当初北京大学和同济大学对梁截面形状的流线试验,那是静力的,不是振动的。而这些只提供设计者的参考依据,而不具备有涉及到桥梁抗风稳定性的议题。 因此,我质疑,虎门大桥没做过全桥抗风稳定性试验。若是这样,将是国际开玩笑的。像虎门大桥级别的,至少必须有,梁的截断风洞试验,塔的风洞试验,最后,必须做全桥模型试验。像这样规模的大桥的稳定性,最后都由全桥抗风稳定性试验来确定总体方案的。

也许真的做了全桥模型试验,那么又来了问题,明天接着写。

今天就写到这,谢谢阅读。

奇光
2020年5月7日

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