伏尔加大桥振动将推动桥梁工程新发展

土木工程是一个古老的行业,上本科的时候我曾以为几千年来,人们已经解决这个行业里的所有主要问题。然而,事实上并非如此,人类对自然的探索是永无止境的,就好像自然总是给我们惊奇一样。

我是昨天晚上,收到一位朋友发来的两个视频链接。前一个是非常著名的1940年美国tacoma大桥风振倒塌视频,后者则是刚刚发生的,俄国伏尔加大桥风振视频。需要注意的是,tacoma大桥的倒塌并非是设计缺陷,而是人类对自然规律的认识不足。就好像不能要求晋惠帝上强国论坛发帖,问大家今天吃的是饭还是肉一样。以1940年的科技水平,是无从知道风振会对悬索桥造成如此致命危险的。令人欣慰的是,从那开始,人们对桥梁风工程的探索,保障了自那以后修建的绝大多数桥梁平安无事。所以,从这个角度而言,tacoma大桥无疑是应该名垂青史的。

5月21日发生的伏尔加大桥风振,和tacoma大桥遇到的情况有许多不同:

  1. tacoma大桥是钢箱梁悬索桥,而Volgograd大桥是混凝土梁桥[维基百科],二者结构形式不同,自身刚度(变形性能)差别很大;
  2. tacoma是因为主梁发生剧烈扭转,拉索断裂,并最终导致破坏;Volgograd的主梁则由于有横向刚度比较大的Y形墩的支撑,几乎没有发生扭转;

也就是说,这一次有可能重现1940年的情况:遇到过去被忽略或者不清楚的设计因素。所幸的是这次桥梁并没有倒塌,没有造成人员伤亡,生命安全比什么都重要。

截至目前,对此次振动的起因仍没有定论,Civilea的超级版主Dell认为是涡流的影响(Detachment of Vortex),或者称其为“涡激振动”[参考]。对于桥梁风工程方面的领域,我涉猎得很少,又没有身在教育网,读秀上不去,这方面的知识也就只能在回到学校之后再补充了。

另外,从视频看来,混凝土箱梁多次被“抬起”、“放下”,并听到“铛铛”的声响,支座一定损伤比较大;而且边腹板变形巨大——这在网络视频中看,还以为是翼缘板的薄厚变化,这需要看清晰版视频才能发现,的确是边腹板的变形,作为钢筋混凝土结构,内部肯定破损相当严重。我从未见过钢筋混凝土结构可以发生如此变形(所以很难完全相信Wikipedia的记录),也从未听说一座桥可以施工13年才竣工(伏尔加桥全长7110米,2009年10月10日才结束了长达13年的工期)……

不过,确定的是,关于流固耦合场的分析,将来势必会是个很有发展的研究方向,包括风、流水、潮汐等与大桥、大型建筑之间的关系,甚至还可以包括高铁钻进隧道霎那产生的空气动力问题,等等。

 

清晰版mp4格式视频下载

正在施工的伏尔加大桥-来自维基百科

正在施工的伏尔加大桥-来自维基百科

伏尔加大桥

伏尔加大桥

长河

一个还算得上勤奋的业务精进者,个人主页:SunY.Pro

15 条评论

  1. 图看起来很漂亮呀,没想到这么不实用呀,一定伤了不少人。

  2. [...] 伏尔加大桥振动将推动桥梁工程新发展 [...]

  3. [回复]
    听声音应该是钢结构变形发出来的,当然也有可能是钢护栏变形发出来的。就图像上那个腹板变形幅度,混凝土的应该早裂了。
    日本早先好像也有个钢桥,也是上下振动,后来加阻尼器解决的。
    本文来源于清溪长河 http://www.dachanghe.com , 原文地址: http://www.dachanghe.com/volgograd-bridge/

  4. 王健

    此桥的混凝土很强悍,柔韧性非常好

  5. 王健

    虽然书本上的例题经典
    但,看最新的东西总会比书本刺激
    呵呵
    勇哥要持续关注啊

  6. @huang840828 我也纳闷,不过英文的维基百科上的确是这么写的。。

  7. huang840828

    长河兄确定这个桥的梁钢筋混凝土梁么?我看的优酷的视频,觉得那好像是钢梁啊。

  8. allen

    不知道梁高多少
    第一次看到连续梁还能这样振的

  9. zftj

    听声音应该是钢结构变形发出来的,当然也有可能是钢护栏变形发出来的。就图像上那个腹板变形幅度,混凝土的应该早裂了。
    日本早先好像也有个钢桥,也是上下振动,后来加阻尼器解决的。

  10. 这个新闻我也看到了,好神奇啊

  11. @灵武海盗 百度总是晚一步,习惯就好了

  12. 灵武海盗

    刚在百度上看到新闻 来这里没想到呵呵长河先一步

  13. 希望能持续跟进

  14. @zchlb 维基百科上说是混凝土的,还没找到详细资料呢

  15. zchlb

    应该是钢结构吧,希望继续跟进,谢谢!

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伏尔加大桥振动将推动桥梁工程新发展