虎门大桥为什么异常颤动？专业的桥梁检测分析
2020年的5月5日下午2点，虎门大桥悬索桥桥面出现肉眼可感知的波浪晃动，自1997年虎门大桥通车以来23年从未发生过如此大的晃动。 根据大桥风致理论，悬索桥主梁的风致振动主要包括..
400-051-5001发布时间：2020-05-07 热度：
2020年的5月5日下午2点，虎门大桥悬索桥桥面出现肉眼可感知的波浪晃动，自1997年虎门大桥通车以来23年从未发生过如此大的晃动。
根据大桥风致理论，悬索桥主梁的风致振动主要包括：· 高风速颤振发散;
· 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。
· 主梁发生周期性规律竖向振动;
· 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。
而随着我国公路桥梁事业的发展，新建高速公路及桥梁越来越多，同时既有的许多桥梁亦逐渐进入了养护维修阶段，有关专家认为桥梁使用超过25年以上则进入老化期，据统计，我国桥梁总数的40%已经属于此范畴，均属“老龄”桥梁。而且随着时间的推移，其数量还在不断增长，桥梁管理者对桥梁的养护已日益重视。为了适应公路运输载重量不断发展的要求，充分利用现有的公路桥梁，使之能继续安全地为公路运输服务，根据交通部颁布的《公路养护技术规范》要求，必须对桥梁进行鉴定。今天，我们主要来讲一下桥梁检测的承载力鉴定试验。
1.固有频率的测定
对于比较简单的结构，只需结构的一阶频率，对于较复杂的结构动力分析，还应考虑第二、第三及更高阶的频率。桥梁固有频率可以直接通过测试系统实测记录的功率谱图上的峰值、时域历程曲线或其自相关图上确定。由基频还可以推算承重结构的动刚度。
2.阻尼
桥梁结构的阻尼特性一般由对数衰减率δ或阻尼比D来表示，可由时域信号中的振动衰减曲线求得。另外，也可以从功率谱图中，用半功率带宽法来计算阻尼，一般测试系统软件均可完成此类分析。
一般桥梁结构的基频是动力分析的重要参数。传感器测点的布置根据不同的结构形式，通过理论分析后确定。
振型的测定一般采用两种方法，一种是使用多个传感器测定。另一种是使用一个传感器变换位置测量，这种情况下需要一个作用参考点，测试时比较烦琐，在条件限制时使用，一般应采取第一种方法测试。
4.冲击系数
桥规中定义冲击系数μ为冲击力与汽车荷载之比。对于线弹性状态下的结构来说，动荷载产生的荷载效应与静荷载产生的荷载效应之比即为1+μ。因此，冲击系数的测试通常采用测定结构动应变或动挠度的方法。
测试前，在梁的跨中(或最大变位、应变处)布置电阻应变片式的位移计或应变计，并通过动态应变仪与电脑相接。试验时，由加载车辆以某一速度从测点驶过，记录其输出应变随时间变化的实时信号。一般情况下，应测试记录多种车速下的输出应变结果，以作分析比较。
一般来讲，桥梁在跨径L=30～70m时，车辆与桥梁的自振频率较接近，易产生共振，在单台车作用下的冲击系数特别大;冲击系数随阻尼比的减小而增大，阻尼比越小，冲击系数受桥梁的影响越明显，预应力混凝土梁桥的冲击系数大于同等跨径的钢筋混凝土梁桥，这些在测试中需注意，以便更好地分析冲击系数的测试结果。
结语
桥梁检测分析是一项复杂而细致的工作，不仅要求工作人员有丰富的检测经验，而且同时需要坚实的理论基础作为指导。只有把理论和实际充分结合起来，再加上指挥者与各试验人员之间的默契配合，才能做好检测工作并取得满意的数据，也只有这样我们才有可能做出准确的评估。
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