什么原因?qū)е聢?jiān)固的虎門大橋翩翩起舞？

返回列表 來源：周口鼓風(fēng)機(jī) 發(fā)布日期：2020.07.26

虎門大橋是1997年建成通車的，全長15.76公里；這座大橋連接廣州南沙與東莞虎門，是珠三角地區(qū)最早的大型橋梁。

經(jīng)過專家組初步判斷，虎門大橋懸索橋本次振動主要原因是，由于沿橋跨邊護(hù)欄連續(xù)設(shè)置水馬，改變了鋼箱梁的氣動外形，在特定風(fēng)環(huán)境條件下，產(chǎn)生的橋梁渦振現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)有掌握的數(shù)據(jù)和觀測到的現(xiàn)象分析，虎門大橋懸索橋結(jié)構(gòu)安全可靠，此次振動也不會影響虎門大橋懸索橋后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。

渦振是大跨度橋梁在低風(fēng)速下出現(xiàn)的一種風(fēng)致振動現(xiàn)象。從流體的角度來分析，任何非流線型物體，在一定的恒定流速下，都會在物體兩側(cè)交替地產(chǎn)生脫離結(jié)構(gòu)物表面的旋渦。

我們可以對比一個簡單的現(xiàn)象，那就是河水在沖擊岸邊或石墩產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象?？諝庖彩橇黧w，當(dāng)風(fēng)流過大橋的時候也就會發(fā)生這種現(xiàn)象，這就是渦振。

渦振與失速是相似的道理，都與氣體的流動密不可分，都是由于氣流紊流造成的，風(fēng)機(jī)的失速主要與氣流與葉片的沖角有關(guān)系，正常情況下，氣流沿著葉片的表面平穩(wěn)流動，一旦這個沖角增大到一定的臨界值，如下圖，氣流將離開葉片的弧形表面形成湍流，同時風(fēng)機(jī)壓力陡降，這就是失速。

對于機(jī)械設(shè)備來講，失速的危害很大，應(yīng)該盡量避免，一旦產(chǎn)生失速，設(shè)備會異常工作，甚至發(fā)生重大事故。大家應(yīng)該還記得1999年3月10日，埃塞俄比亞航空一架波音737MAX飛機(jī)在從亞的斯亞貝巴飛往內(nèi)羅畢途中墜毀。機(jī)上載有149名乘客和8名機(jī)組人員，無人生還，這起出事飛機(jī)的機(jī)型為波音737MAX，在2018年10月29日，一架編號為JT610的獅航飛機(jī)從雅加達(dá)飛往邦加檳港，起飛13分鐘后墜海，機(jī)上總共189人全部遇難。

雖然專家組已經(jīng)確認(rèn)本次渦振沒有對虎門大橋產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，但肯定對大橋是有破壞的，任何結(jié)構(gòu)建筑和設(shè)備都應(yīng)盡力避免發(fā)生渦振或者失速。

渦振與共振

風(fēng)機(jī)由于共振而發(fā)生的事故也很多，某廠的兩臺大型風(fēng)機(jī)也是為了節(jié)能進(jìn)行了變頻改造，改造后風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)小時，其中一臺電機(jī)主軸發(fā)生斷裂事故，檢查另一臺電機(jī)，主軸也出現(xiàn)了裂紋。

由于軸系的損壞可以定性為交變應(yīng)力的作用引起的，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，初步判斷為軸系的二階固有頻率與變頻器運(yùn)行頻率的五次諧波接近，造成了軸系的扭振現(xiàn)象，出現(xiàn)很強(qiáng)的交變應(yīng)力，快速使軸系達(dá)到疲勞壽命而損壞。

為了避免渦振，建筑物在設(shè)計(jì)時候，都會采取特殊的設(shè)計(jì)措施，例如在高層樓廈、電視發(fā)射塔、煙囪、橋梁等建筑物受風(fēng)作用而引起的振動，往往與渦振有關(guān)。因此，進(jìn)行高層建筑物設(shè)計(jì)時都要進(jìn)行計(jì)算和風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)，以保證不會因渦振造成建筑物的破壞。

現(xiàn)在你應(yīng)該明白了渦振、失速、共振的聯(lián)系與區(qū)別了吧？對于人類而言，這三種物理現(xiàn)象都是有危害的，是不受我們歡迎的，我們應(yīng)盡力避免它們的到來。