曾经,我国境内的第一条铁路由英国人修建,如今我国成为了西方国家人人称赞的“基建狂魔”。百年来的风风雨雨,中国人不仅站起来了,还有了能拿得出手的名片
曾经,我国境内的第一条铁路由英国人修建,如今我国成为了西方国家人人称赞的“基建狂魔”。
百年来的风风雨雨,中国人不仅站起来了,还有了能拿得出手的名片。其中,最具代表性的就是虎门大桥。
车流量的巅峰时期,一日之内的过桥费高达600万,于是虎门大桥又被称为最能赚钱的大桥。
但昨日辉煌已不见,现如今的虎门大桥车流量少得可怜,几乎看不见货车的身影。
那么,虎门大桥的具体情况如何?在运行过程中需要注意哪些问题?又为什么没有货车通过了呢?
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为香港回归献礼的大桥
1997年的香港回归仪式上,望着灯火通明的香港,人们的欢呼喜悦声仿佛传到耳畔,而虎门这个在近代史上与鸦片抗争的城市,也以自己的方式“站起来”了。
自1992年起,工程技术人员、干部、建桥工人等1600多人扎根在了虎门 ,他们通过四年半的时间,以缩短八个月工期为成果,让工程在1997年6月9日正式竣工,为香港的回归献上贺礼。
这座虎门大桥,全程不足16km,具体包括虎门大桥、两座立交桥、三座高架桥和隧道以及太平特大桥。
在最初设计时,工程师设定的通行量上限为每日12万车次,可在实际过程中,车流量远远高于12万次。
如此高的车流量,必然对桥体承重有着更高的要求,而在建设之初,我们本想寻求外国工程师的帮助,但对方狮子大开口,要求有工程的决定权,如此我国就变得相当被动。
既然寻求帮助的方式行不通,我们唯有自主摸索这一条路可走。
广东省政府及省交通厅的直接领导,对各部门的具体负责项目做了规划。
在工程及工程概算的全面监督方面,由虎门大桥有限公司全权负责;在总承包施工方面,则由广东省公路工程总公司出面实施;广东虎门技术咨询有限公司负责工程总监理;交通部公路规划设计院负责虎门大桥的设计;交通部第二公路勘察设计院负责引线设计;交通部公路科研所负责重大科技项目的攻关开发。
在每个部门都有具体的任务的情况下,各部门之间还需要协调行动,互相配合,共同把虎门大桥建完、建好。
这里,我们着重介绍虎门大桥有限公司在通车后的具体安排:该公司立刻成立了工程养护部,并购买了需要用到的养护机械、设备。
养护部门之所以成立如此迅速,在于大桥虽然通车了,却还有一些遗留的问题,之后养护部门用了三年多的时间,督促处理完这些问题。
之后就是养护部对全线结构进行定期检查,尤其对关键结构(888m悬索桥、隧道、太平大桥)等进行变形检测。
检测的关键部分在于钢构件上。虎门大桥位于珠江入海口,这里气候潮湿、空气中含盐量高,对钢构件是非常不友好的,容易造成锈蚀。
在钢结构的表面,我们可以重新涂装,进行防腐处理,那么在钢结构的内部,我们又该如何做?
没有外国工程师提供先进技术,我国参与虎门大桥修建工作的工程师,只能摸着石头过河,每走一步都要攻克很多难点,也要走很多歪路,但他们也展现出中国智慧,设计出独特的控制湿度的方法。
虎门大桥的主缆是由一个个直径为1.2m的钢箱焊接而成,而且每一个钢箱里面都装着14000根的钢丝。
钢箱里面除了有钢丝,还有梁内、锚室、鞍室等机构,工程师们创造性地想出在里面安装16台抽湿机。
16台抽湿机完全可以构成悬索桥内部的环境湿度控制系统,可以保证室内环境的相对湿度控制在45%以上。
而根据理论研究,相对湿度控制在45%以上,就能保证钢结构的锈蚀控制在很低的水平上。
虎门大桥投入使用三年时间,养护部门在检修时发现,经过以上设计,钢结构的锈蚀程度较低,说明工程师的设计合理有用。
但在好消息之外,还有一个不好的消息。
在早期的检查中,吊杆端部出现了漏水的现象,却水已经渗入钢箱的内部,锚室、鞍室皆有局部渗漏,这些情况短期内不会有太大的影响,但从长期的角度出发,对钢结构的锈蚀是严重的。
除了钢结构的锈蚀问题,由于大跨径悬索桥是柔性结构,其钢桥面铺装也是世界性难题。
此类情况又不得不考虑虎门地区的气候因素了。虎门气候炎热,钢桥铺装层温度最高可达70℃,因此对铺装材料的耐温性要求比较高。
悬索桥上首先使用的是SMA沥青混合料进行铺装实验,但通车一年半后,铺装层出现大量推移和车辙痕迹。
之后在1998年,有关单位对钢桥面铺装进行了罩面处理,情况虽有所改善,但问题依然存在。
接下来的时间,有关单位又进行了多次病害处理,并铺装了新型材料的沥青混合料,然而问题始终没有得到根本解决。
除了以上的锈蚀、钢桥面铺装问题,虎门大桥的潜在威胁,才是造成它车流量稀少的主要原因之一。
人与风的搏斗——涡振之谜
桥应该是牢固的、稳妥的,可在2022年虎门大桥的桥身发生了明显的波动与扭曲,交警立刻实施交通管控,封锁整个大桥。
交警此举并非小题大做,美国华盛顿州的塔科马海峡大桥也是悬索桥,也曾出现过与虎门大桥相同的情况,但塔科马海峡大桥的情况更为严重,在出现波动的四个月后直接坍塌了。
后经调查,塔科马海峡大桥出现事故的原因与风力有关。
结合之前英国苏格兰泰湾上的泰桥,在1979年的一场狂风中,发生事故,造成75人死亡的情况,可将事故原因直接归为卡门涡街。
悬索桥的优点很明显,跨越能力最大、工程造价方面也比较经济实惠,桥面还有较高的通行空间等等,但它的缺点也同样致命,尤其是刚度小、柔性大和阻力小的特点,对风具有敏感性。
风力对桥梁的影响主要体现在两方面,其一是静载荷,例如泰桥事故;其二是动载荷,例如塔科马海峡大桥事故。
而虎门大桥之所以出现波动也与动载荷有关。
当风作为流体通过桥梁构件时,必然会从桥的两侧流过,且在一定的条件下,两侧的空气将形成一系列交错排列的气旋,这就是卡门涡街现象。
涡流会向其经过的流体施加侧向力,这种作用会给大桥构件带来周期变化的作用力。当来自涡流的周期振荡和桥面本身的绕曲振荡发生频率重合,就会形成共振,也就是涡振。
虎门大桥发生涡振后,有关部门立刻进行检查,发现涡振情况还不足以影响到桥的结构安全性,于是一段时间后,虎门大桥恢复了通行。
但人们的恐惧心理并不是有关部门的一个声明就能尽数消除,如果有其他选择,司机还是更愿意走其他路。
恰巧,南沙大桥在2013年动工,在2019年正式通车,尤其在虎门大桥出现晃动后,它成为广东至东莞市的主要通道。
现如今,交通拥堵情况依旧严重,人们也更加喜欢绿色健康的出行方式,高效、便捷的高铁已成为必然选择,这必然会分走虎门大桥的通行量。
2018年五一当天,虎门大桥日18.5万辆的通行量以及日740万的过桥费,已成为过去式,这是时代的必然选择,也有虎门大桥的自身因素,但它曾经的辉煌将永远载入史册。
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