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建成20多年,获多项创新大奖,虎门大桥今日为何突然“摇摇晃晃”?

2020-05-05 22:49:20 来源: 科技日报 作者: 李艳

今天下午,广东虎门大桥发生异常抖动,不少过往群众表示整个大桥像波浪一样“起起伏伏”地摇晃,引发热议。

随后,大桥管理部门封闭了大桥。下午3点32分,交通管理部门对虎门大桥进行了交通管制,提醒途经车辆绕道行驶。

据了解,相关领域专家已赶赴现场。在综合了哈尔滨工业大学深圳校区柳成荫、肖仪清和顾磊等老师意见后,专家分析认为,现场风速达到8m/s左右,引发桥梁限幅涡振。

据悉,因为虎门大桥正在维修施工中,桥面加了1.2米高的挡墙,从而破坏了断面流线型引发涡振。目前,挡墙正在拆除。

桥梁涡振是一种兼有自激振动和强迫振动特性的有限振幅振动,它在一个相当大的风速范围内,可保持涡激频率不变,产生一种“锁定”(lock-on)现象。桥梁涡激共振的有限振幅计算是一个十分重要但又异常困难的问题,目前国内外还没有形成一套比较完整的桥梁涡振分析理论。

对此,我国著名桥梁结构专家葛耀君称,虎门大桥的震动并不会对桥体的刚性结构产生影响,也在安全范围之内。同时武汉大学土木建筑学院教授方正也表示,悬索桥在设计时会有一个抖动的安全范围,“肉眼可见的上下起伏,也是正常的,只要在一定范围内就不会影响行车安全”。

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,是广深珠高速公路网的主要组成部分,因其连接珠江两岸,沟通深圳、珠海等重要城市,是广东沿海地区的重要交通枢纽。虎门大桥于1992年动工建设;1997年建成通车;1999年通过竣工验收。

虎门大桥系国家重点工程

多项技术曾获创新大奖

投资近30亿元的虎门大桥是国家重点工程,拥有多项国内或国际先进水平工程技术和工艺,是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥,被认为标志着二十世纪中国桥梁建设的最高成就。

“尽管虎门大桥地处台风多发地带,但是在设计之初已经充分考虑这一因素,抗风系数肯定是很高的。众所周知,桥梁安全最怕的是发生共振,但是这些因素在设计之初也都已经充分考量并避免”。深圳移步设计公司建筑设计师贾永曾长期从事桥梁设计工作,他告诉科技日报记者,“虎门大桥到现在不过20年的时间,我国的桥梁大部分都会按百年规划来设计,所以不太可能是设计缺陷”。

虎门大桥建设期间,我国的大跨径现代悬索桥技术可以说是空白阶段,没有现成的施工技术标准和设计规范。诸如悬索桥的设计、抗风稳定、大型铸件的制造、簿板超宽型加劲钢箱梁的制作与焊接、大型施工专用设备、施工架设、施工控制等都需要靠中国团队自主设计、解决。虽然中国早期曾有大跨连续刚构桥的设计施工经验,但面对虎门大桥的更大跨径,还需解决设计中结构轻型化带来的某些关键技术。

从后来的情况来看,中国的工程师们很好地完成了设计和建造工作,业内普遍认为虎门大桥在我国桥梁史上有特殊的地位,不仅因为它重要的地理位置,更是因为其建设规模大,结构新颖,受外界环境影响大,无论是设计还是施工均为国内首次尝试。正因为如此,虎门大桥项目不仅获得詹天佑土木工程大奖,更有数项技术获广东省科技进步奖和国家科技进步奖。

桥梁实时监测系统不可或缺

但维护有好有坏

桥梁的安全,包括抗震和抗风都是在设计和建造中的关键要素。一般情况下,桥梁有轻微的晃动是正常的,但是如果幅度非常大就要引起注意。为了实时了解桥梁的安全要素,现代桥梁一般都有健康监测与评估系统。这是一套软硬件结合的系统,对桥梁的裂缝、航道、车流量等多方面情况,进行数据采集和分析,同时对大桥的环境温度、混凝土应力应变、震动情况、移位情况等进行实时监测预警。

业内人士告诉科技日报,虎门大桥也有一套这样的监测系统,通过对桥的连续位移实时监测,了解桥梁结构在各种作用下的实际受力状态和工作状况,评价结构的力学特性和在设计荷载作用下的工作性能。同时通过对监测结果分析得到结构的振动参数,验证结构的抗风、抗震设计,实现对大跨桥梁的安全实时监测。

值得一提的是,这位业内人士表示,建筑的监测系统维护起来并不容易,一般十年左右软硬件都需要更新,有些项目并不一定能及时置换更新,但他也强调,桥梁监测是所有建筑中最为重要的,像虎门大桥这样的重要枢纽监测系统应该会保持良好运转。

美国塔科马海峡大桥曾被微风摧毁

对于此次虎门大桥异常抖动,一开始许多人认为是当时主桥风速过大造成的。但也有当地民众表示当时虽然风挺大,却也“没有特别夸张”。

说起来,历史上还真有风不大,但桥晃塌了的案例发生。最著名的便是美国塔科马海峡大桥在微风中塌陷。

塔科马海峡大桥是位于美国华盛顿州塔科马的悬索桥。在施工时就曾发生过摆动,桥竣工通车后,摇摆得更加厉害。据说,在某些日子里,桥身上下振动的幅度竟达1.5米,使得驾驶员看不见在它前面行驶的汽车。当地民众称它为舞动的格蒂。1940年,在通车四个月后这座桥梁突然塌陷。据记载,当时的风速并不高,照理这样的风速本应对大桥够不成威胁,但大桥还是戏剧性地被微风摧毁。

这次坍塌被认为是空气动力学和结构分析不严密所致,对后续的桥梁设计和建造产生深远影响,后来所有的桥梁,无论是整体还是局部,都必须通过严格的数学分析和风洞测试。空气动力学和共振实验成为了建筑工程学的必修课。

广深北行61转虎门大桥匝道全封闭,导致该路段行车缓慢1公里。(图三)

图片来源:光明日报(图四)

#鹤壁身边事# 【数字经济助力高质量富美鹤城建设】天海环球公司按照工业4.0的标准建设智能工厂,生产效率提升19%,生产周期缩短34%,被评为全省智能制造标杆企业;河南仕佳光子科技股份有限公司研发生产的PLC型光分路器芯片打破国外垄断,同类产品国际市场占有率超过50%……我市贯彻高质量发展要求,坚持走数字经济引领转型之路,以发展新模式新业态作为关键突破,积极巩固基础优势,将“制造”变为“智造”,依“数”提质,培育经济高质量发展新动能,在建设全省乃至全国重要的人工智能产业基地和区域性大数据中心城市方面取得了阶段性成效。

积极探索新业态、新经济,数字经济浪潮在鹤城大地 涌动

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我市大力构建数字经济发展生态链,积极推动产业数字化、数字产业化和城市数字化协同融合发展。

——依托中科院河南研究所,河南仕佳光子科技股份有限公司,围绕光纤到户、数据中心及5G建设,在光集成芯片领域已形成良好的科研布局和核心技术积累,成功实现20余种规格的PLC型光分路器芯片国产化,5G光传输高速激光器芯片研究等项目正在加快实施。

——鹤壁5G产业园2019年4月开园,在不到一年的时间里,园区便实现5G网络全覆盖,分别与京东、阿里、华为、浪潮等龙头企业签订战略合作协议,与腾讯、联想等达成合作意向,引进电子科技大学、赛伯乐工匠学院等产学研合作项目,引进上海小邻通、小狮智能科技、同力网通、钧正网络科技等科技企业150余家。

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——阿里云创新中心(鹤壁)基地,已签约企业35家,已完成工商注册22家,真库科技、圣坛软件等9家企业入驻办公。

——农业大数据综合应用服务中心、泛在互联大数据智能服务平台建设及关键技术研究等一批项目获得国家支持。

…… ……

作为全国首批智慧城市建设试点市和国家智慧城市创新实践研究基地,我市不断完善信息基础设施建设,加快新业态新经济培育步伐,提前布局人工智能产业,加快光电子产业链式发展,力争打造5G应用最深入、最前沿、最广泛的样板区、引领区、示范区。

当下,以国家级经济技术开发区、鹤壁东区为核心引领,我市充分发挥在光通信、5G等领域优势,加快5G光缆、模块、芯片产业化,推动5G示范应用,打造5G产业生态圈,并相继培育了煤炭储配交易中心能源互联网平台、新农邦农村电商平台等平台经济,推动实施了京东云“一基地三中心”、863科技创新园、华为鹤壁城市产业云创新中心、华讯方舟无人机、浪潮工业互联网平台等一批重大项目。

坚持集聚发展、龙头带动、创新孵化,鹤城数字经济跑出 加速度

制造业数字化转型加快、智慧城市建设成效明显、数字农业水平持续提升……我市以产业集聚区、大数据产业园区、创新创业孵化园区等为载体,围绕数字经济重点领域,积极引进行业领军企业、重点产业链上下游企业,发挥京东、阿里、华为、浪潮等龙头作用,促进大数据、新经济产业与实体经济深度融合发展,助力鹤城数字经济跑出加速度。

“在加快引进新兴产业领域龙头企业的同时,我们对现有的仕佳光子、农信物联、国立光电等创新性强,具备竞争优势的成长性企业,精准开展服务,培育企业发展新产品、新业态。”市发改委副主任付宁说,同时,我市积极打造科技类“双创”孵化服务平台,为创业者提供优质的人才、市场等全链条孵化加速服务。

如今,通过积极推进政务服务改革,大力释放“数字红利”,提升政务服务质量和效率,我市初步形成“一网、一平台、三中心、多应用”(电子政务网,政务信息资源共享交换平台,智慧鹤壁指挥中心、城市云计算中心和数据备份中心,“互联网+”政务服务、医疗等百余项智慧应用系统)的智慧城市架构体系。同时,我市大力推进在智慧产业、智慧政务、智慧民生、城市治理与公共服务等方面的智慧应用建设,农畜产品质量安全监管与追溯等系统、“智慧鹤壁”APP、数字化城市管理系统等智慧化应用已达100多项。

截至目前,我市依托省级大数据产业园、省级区域双创基地,重点推动数字产业化,引进呼叫中心、大数据信息服务等项目20个;依托市城乡一体化示范区,规划建设了中国(鹤壁)机器人硅谷,阿凡达机器人研发生产基地、费舍尔海神智能机器人等项目相继落地。此外,我市创新政府资助、企业主导、院所参股,共建产业技术创新联盟的引才聚才新模式,建立了中科院半导体研究所河南研究院等90余家省级以上创新平台,新引进挂职博士29名、高层次人才540人。数字经济的新高地正在形成。

打通新产品、 新业态推广应用 “最后一公里”,构建数字经济良好发展生态

我市加快培育“鹤壁特色”新模式新业态,着力在打通新产品、新业态推广应用“最后一公里”方面形成示范。同时,我市创新“企业作甲方、政府当乙方”服务模式,转变思想观念,坚持换位思考,以“乙方”心态为企业做好服务,吸引了一批新兴产业和智能化程度高的项目落户鹤壁。

4月8日,华为公司与河南垂天科技公司签约,华为垂天5G边缘计算实验室揭牌成立。华为公司将运用领先的5G技术和开放平台,在云计算、大数据、人工智能、物联网等方面提供全方位支持,助力鹤壁数字经济快速发展。4月9日,浪潮集团与鹤壁市人民政府发展工业互联网战略合作协议签约仪式举行。作为我国领先的云计算和大数据服务商,浪潮集团将为我市工业互联网平台的打造提供有力支持和保障,解决当前企业数字化、协同生产等方面存在的问题。

“在市委、市政府的积极协调帮助下,我们与华为公司完成了对接,成了华为公司的生态合作伙伴,最终使得这个项目成功签约。”河南国立智能技术研究院有限公司总经理马传琦说,实验室将通过‘华为+垂天+运营商+用户’的模式,整合原有物联网等资源,依托垂天5G网关,把用户的线下需求和局域网需求升级为5G网络需求,最终实现5G万物互联,为我市各行业提供优质的5G服务。

“鹤壁基础设施完善、营商环境优越、人民幸福指数高,这些都是促进产业发展的源动力。”浪潮集团高级副总裁、浪潮云董事长兼CEO肖雪说,浪潮集团会聚焦关键产业,推动产业标准建立和规模化发展,从原材料、生产、流通和消费等方面完善产业链条和体系,提升鹤壁工业企业数字化、网络化和智能化水平。

市发改委副主任付宁说,数字经济是引领未来的新经济形态,我市的大数据、5G、人工智能等新兴产业得到快速发展,勾勒出了鹤壁经济高质量发展的新框架,培育了高质量富美鹤城建设的新动能。“我们将抢抓产业数字化、数字产业化赋予的机遇,继续坚持顶层设计,强化组织保障,加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设,推动人工智能、工业互联网、智能制造等领域发展,充分发挥数据的关键要素价值,力争在重点领域形成独特产业竞争优势,助力我市在新一轮产业变革中抢占制高点。”(鹤报融媒体记者 董世宇)


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