5月5日下午至6日中午,约20个小时内,广东虎门大桥多次发生抖动现象,对行车造成不舒适感,引发全网关注。为确保司乘人员和桥梁结构物安全,虎门大桥已从5日下午起关闭。
虎门大桥是广东省境内一座连接广州市南沙区与东莞市虎门镇的跨海大桥,于1992年动工建设,1997年建成通车。公开资料显示,虎门大桥是我国第一座真正意义上的大规模化悬索桥,曾获詹天佑土木工程奖。
广东省交通集团称,根据专家组初步判断,虎门大桥悬索桥本次振动主要原因是,由于沿桥跨边护栏连续设置水马,改变钢箱梁的气动外形,在特定风环境条件下,产生的桥梁涡振现象。
6日晚,著名桥梁专家吴明远在虎门大桥涡振记者答疑会上表示,6日中午过后,虎门大桥抖动已经基本平息。根据目前检测的结果,此次涡振并未影响虎门大桥的整体结构。
作为连接珠江口东西两岸的过江通道,虎门大桥的东侧有东莞、深圳、惠州等城市,西侧有广州、珠海、中山、佛山等城市,多年来大桥的车流量非常大,收入也颇丰。虎门大桥的管理单位为广东虎门大桥有限公司(以下简称“虎门大桥公司”),该公司股东披露的信息显示,2019年虎门大桥日均通行费收入284.13万元,虎门大桥公司全年营收超过10亿元。
虎门大桥日均通行费收入近三百万
5月6日晚7点,虎门大桥公司召开关于虎门大桥涡振记者答疑会。据中新社报道,著名桥梁专家吴明远表示,虎门大桥是主跨达888米的大型悬索桥,重量达到15000吨以上,振动后需要有足够的时间来平息。
在首次出现涡振20个小时后,也就是6日中午12点半之后,振动已经平息。另外,涡振是在低风速情形下产生的,现在虎门大桥桥面平均风速在每秒10米左右,它影响的是车辆行驶的舒适性,不同于颤振,影响的是桥梁的安全性,当前桥梁主体结构是安全的。
历史上发生过风摧毁大桥的事件。1940年,通车仅4个月的美国塔科马海峡大桥曾在18米/每秒的风速下剧烈“舞动”,最终塌陷。
吴明远称,虎门大桥和塔科马大桥不大一样,塔科马大桥发生的是颤动,是高风速下由于结构设计原因造成的破坏,虎门大桥是涡振,是在低风速下,两者之间有很大区别。
对于虎门大桥是否超负荷运行,吴明远表示,在桥梁荷载试验标准内运行都是安全的,近期虎门大桥对大货车等车辆实行限行,相对而言是安全的。
虎门大桥何时可以重新通车?虎门大桥副总工程师张鑫敏在记者会上表示,目前正在对大桥进行全面的检测,至于何时通车,目前尚不能确定。
虎门大桥暂时封闭,将给多家公司带来直接经济损失。
启信宝资料显示,广东虎门大桥有限公司成立于1994年,当前注册资本2.739亿元,公司类型为有限责任公司(台港澳与境内合作),孙楚文任董事长与董事,并为公司法定代表人。
虎门大桥公司经营范围:共同建设、经营和管理虎门大桥及有关配套设施与桥下铺项目。在大桥工程沿线经营停车场、机动车维修站、客货汽车站、快餐店、餐厅、广告、公共汽车、加油站项目(另行报批)。
虎门大桥公司共有6位股东,其中大股东是持股达35%的新粤虎门有限公司,第二大股东是持股比例22.78%的越秀(中国)交通基建投资有限公司,广东省交通集团旗下的广东省公路建设有限公司持有15%股份。另外,A股上市公司东莞控股(行情000828,诊股)(000828.SZ)持有其11.11%股份。
港股上市公司越秀交通基建(01052.HK)2019年年报显示,其持有虎门大桥公司股份合计达27.78%。年报提到,虎门大桥2019年通行费收入为10.37亿元,同比下降38%,日均路费收入为284.1万元。下降原因主要是南沙大桥自2019年4月通车分流以及虎门大桥自2019年8月起执行火车及若干客车限行措施。
东莞控股2019年年报中也提到,虎门大桥公司受货车和40座及以上客车限行政策、南沙大桥及番莞高速通车带来的路网分流等因素的影响,净利润下降42.6%。2019年虎门大桥公司营业收入为10.6亿元,净利润为6.43亿元。
专家:不用担心虎门大桥被“吹垮”
虎门大桥恢复通车后,有没有安全风险?
西南交通大学教授廖海黎曾参加5月5日晚广东方面组织的研判虎门大桥视频会议,他表示,不用担心虎门大桥被“吹垮”。经过专门抗风试验的大跨度桥梁,只要试验、设计和施工中没有什么失误,抗风安全性都是有充分保证的。
廖海黎及其团队曾承担港珠澳大桥所有通航孔桥和钢箱梁非通航孔桥的抗风性能研究工作,为港珠澳大桥的抗风设计,以及风致振动抑制措施提供了科学依据。以下为每经记者(下称NBD)与廖海黎对话内容。
过大的振动是不正常的
NBD:虎门大桥桥梁专业人员此前回应,桥梁遇到特殊风况会晃动是正常的,一般遇到旋涡风桥面晃动比较大,您能更详细地解释一下吗?
廖海黎:桥梁结构振动是正常的,不可能没有振动。不管是风的作用,还是车辆的作用都有振动,只要振动不大、人感受不到,这种振动就是无害的。
虎门大桥是大跨度的悬索桥,属于柔性桥梁。悬索桥柔性较大,优点是跨越能力强、跨度大,但缺点是风的作用下容易发生振动。振动是正常的,但过大的振动就是不正常的,过大的振动至少会影响行车的舒适性;如果振动太大,还会影响行车的安全性。
涡激振动不影响桥梁结构安全
NBD:国内外类似的大桥异常振动普遍吗?原因是否都是相似的?
廖海黎:从丹麦的大海带桥,到日本东京湾桥、俄罗斯伏尔加河大桥,再到前段时间武汉的一座悬索桥——鹦鹉洲大桥晃动,不管国内还是国外,发生风致振动的报道还是有一些。
这些桥梁的振动,原因基本上都是同一类型,即涡激振动。涡激振动是风致振动的一种,其特点是在较低的风速下,如三、四、五级风,就可能发生振动。这也意味着这种振动出现的频率会比较高;涡激振动的另一个特点,是振幅有限,这种振动对桥梁结构自身的安全性不会造成影响,影响主要还是体现在对人的舒适性、行车的安全性上。
不用担心大桥被“吹垮”
NBD:一些公众担心这种振动会不会越来越大,甚至演变为国外出现过的桥梁被“吹垮”的情况?
廖海黎:国外的确出现过这种情况。美国的塔科马海峡吊桥1940年7月通车,4个月后就被风吹垮。该桥开始是小幅度振动,后来风越来越大、振动越来越大之后桥毁掉了。
不过,对虎门大桥应该说不担心这个问题。桥梁的风致振动有很多类型,我们比较关注的主要是两种类型的振动,一是涡激振动,另一个就是颤振。颤振是一种在很高风速下,可能破坏桥梁结构的严重振动。虎门大桥发生颤振的风速实际上比超级台风还要高。
在美国1940年塔科马吊桥坍塌后,颤振就被作为大跨度桥梁设计中第一重要的因素来考虑,现在的科技手段能够保证桥梁在寿命期不发生颤振。所以经过专门抗风试验的大跨度桥梁,只要试验、设计和施工中没有什么失误,抗风安全性都是有充分保证的。
塔科马吊桥坍塌后,世界上再没有一座桥梁因为颤振发生问题。虎门大桥当时涡激振动和颤振的试验肯定都做过,这次发生的涡激振动是非正常因素导致的偶发振动。
对“老桥”抗风性无须担心
NBD:虎门大桥1997年建成通车,之后桥梁的抗风设计和风致振动抑制措施还在不断向前发展。不少人关心,在那之前的“老桥”抗风性会不会相对较差?未来长期运行中是否安全?
廖海黎:虎门大桥到现在已经通车20多年了,包括抗风设计技术在内的各方面技术有了长足进步,但“老桥”的抗风安全性应该不用担心。
一方面,过去技术也好、认识也好,比现在肯定会有差距,但当时虎门大桥设计时,抗风能力已经能够保证桥梁安全了。后来为了让桥梁运行更安全、更好,我们还在不断做一些新技术研发。例如桥梁减振技术,应该说就比20多年前要进步了很多。
另一方面,虎门大桥是我国第一座大跨度钢箱梁悬索桥,具有里程碑意义。在那之前,我国的大桥基本上都不是悬索桥、斜拉桥等所谓的柔性桥梁,柔性桥梁在我们国家的发展,也就是近20多年的事情。
在这之前更老的一些大桥,如1957年建成的武汉长江大桥等,都是桁架梁形式,属于梁桥。梁桥的跨度不如柔性桥大,但抗风性能却比柔性桥梁要好,所以那些“老桥”在抗风方面无须担心。
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