突然“呼吸”的虎門大橋，將打開另一個千億級物聯(lián)網(wǎng)市場

就在舉國歡慶勞動節(jié)之時，虎門大橋“虎軀一震”給全國人民來了個“深呼吸”。

作為廣深珠高速公路網(wǎng)的主要組成部分，虎門大橋是廣東沿海地區(qū)重要的交通樞紐，始建于1992年，1997年通車至今，大橋一直都十分平穩(wěn)。

但是在5月5日下午，虎門大橋發(fā)生異常抖動，甚至在今日凌晨都有振動。出現(xiàn)該情況后，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶几艾F(xiàn)場進(jìn)行勘察，給出了目前最可信度最高的說法，初步認(rèn)定此次虎門大橋的振動主要是因?yàn)檠貥蚩邕呑o(hù)欄連續(xù)設(shè)置水馬（擋墻），破壞了大橋的斷面流線型，在特定風(fēng)環(huán)境條件下，產(chǎn)生了橋梁渦振現(xiàn)象。

橋梁渦振現(xiàn)象是如何產(chǎn)生形成？

公開資料顯示，虎門大橋于1992年10月28日動工建設(shè)；于1997年6月9日建成通車；于1999年4月20日通過竣工驗(yàn)收。大橋全長4588米，雙向6車道，日均飽和標(biāo)準(zhǔn)車流量為8萬輛，主孔通航凈高60米，橋下可雙向通行5萬噸海輪?；㈤T大橋主橋?yàn)榭鐝?88米的鋼箱梁懸索橋，為我國第一座大規(guī)模大跨度的現(xiàn)代懸索橋；輔航道橋?yàn)橹骺?70米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，是當(dāng)時同類型橋梁世界之最，被譽(yù)為“世界鋼構(gòu)第一橋”。橋梁在設(shè)計(jì)時，連欄桿等物件都要慎重考慮它對整體的影響。此次，虎門大橋上的水馬高1.5米，連續(xù)長度達(dá)到800多米，改變了橋梁的氣動外形。

橋梁的截面呈流線型，迎風(fēng)面的風(fēng)吹過之后，是不會產(chǎn)生旋渦的，但是，當(dāng)這個形狀改變了，風(fēng)通過橫截面之后，會在背側(cè)形成漩渦，從而加大橋梁的壓力。在橋梁上加一個水馬等小型物件，沒有很大影響，連續(xù)性的物體，會使整個橫截面形狀被改變。

抖動幅度處于設(shè)計(jì)安全范圍內(nèi)

大跨徑懸索橋在較低風(fēng)速下存在渦振現(xiàn)象，振動幅度較小不易察覺，僅在特殊條件下會產(chǎn)生較大振幅，不影響橋梁結(jié)構(gòu)安全，會影響行車體驗(yàn)感、舒適性，易誘發(fā)交通安全事故。

6日凌晨，廣東省交通集團(tuán)通報專家組研判意見時說，虎門大橋的橋梁渦振現(xiàn)象不會影響大橋后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。

虎門大橋運(yùn)行已經(jīng)20多年了，車流量大，虎門大橋抖動雖然對行車造成影響，但是渦振現(xiàn)象在懸索橋設(shè)計(jì)的安全范圍內(nèi)，是可控的。比如，4月底，武漢鸚鵡洲長江大橋就發(fā)生過晃動，但是橋梁振幅在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，目前橋梁運(yùn)行正常。

目前，虎門大橋管養(yǎng)單位已緊急開始對大橋進(jìn)行全面檢查檢測，大橋繼續(xù)施行雙向封閉。交通運(yùn)輸部已組建專家工作組到現(xiàn)場指導(dǎo)。

如何避免類似虎門大橋這樣的肉眼可見渦振事件？

與虎門大橋類似，橋都重慶也有不少大跨境的懸索橋，比如重慶的鵝公巖長江大橋和鵝公巖軌道專用橋、江津幾江長江大橋、重慶江津至貴州習(xí)水高速公路筍溪河特大橋等。其實(shí)，每一座懸索橋都有發(fā)生渦振的可能，不同的是振動幅度的大小而已。

在給橋梁維修加固時，不能自作主張，橋梁在設(shè)計(jì)時，做了很多風(fēng)洞等試驗(yàn)，每個細(xì)節(jié)都經(jīng)過考慮，擅自改變了橋梁形狀，可能會出現(xiàn)意想不到的情況。但是，橋梁也不會那么嬌氣，偶然放置些小物件不會有影響，但放置連續(xù)性大物件，應(yīng)及時與設(shè)計(jì)單位溝通。

但是，并不是所有的橋梁公路等基建在對抗外力的情況下都那么幸運(yùn)。關(guān)于大橋因外力坍塌最著名的例子是1940年塔科馬海峽大橋，同樣是懸索橋，但是在通車4個月后，突然被微風(fēng)摧毀?；氐絿鴥?nèi)，去年10月臺灣省宜蘭縣21年橋齡的南方澳跨港大橋和無錫高架橋皆因外力發(fā)生結(jié)構(gòu)型橋梁垮塌。

由于近幾年我國重型汽車數(shù)量等帶來的交通壓力越來越大，同時惡劣天氣帶來的腐蝕性也越來越高，對于有一定使用年代的橋梁和基建結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不小的負(fù)面影響。所以，橋梁的健康檢測、結(jié)構(gòu)安全評估以及損耗監(jiān)測等顯得尤為重要。

實(shí)際上，虎門大橋作為重要的交通樞紐，其實(shí)是有一套監(jiān)測系統(tǒng)的。根據(jù)論文顯示，虎門大橋在設(shè)計(jì)之初就加入了GPS位移、應(yīng)變實(shí)時、長期形變、超限超載等監(jiān)測系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)的作用，實(shí)時獲取橋梁在各種情況下的受力、工作狀態(tài)，以及抗風(fēng)和抗震等結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對橋梁的安全監(jiān)測。

從虎門大橋監(jiān)測系統(tǒng)的表現(xiàn)來看，融入物聯(lián)網(wǎng)的基建監(jiān)測系統(tǒng)未來的市場將會加速擴(kuò)大。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)目前鐵路營運(yùn)里程12.9萬公里，橋梁20萬座；公路總里程14.26萬公里，82.55萬座橋梁；還有一些2萬余座水電站、200多個機(jī)場等大型公共基礎(chǔ)設(shè)施。在這些大型基建里面，并不是所有的設(shè)施都有完整的安全監(jiān)測系統(tǒng)，同時，在新基建的加持下，相關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)的需求和市場只會大幅增加。

物聯(lián)網(wǎng)在橋梁監(jiān)測中的應(yīng)用

事實(shí)上，早已經(jīng)有類似的解決方案在上海、武漢等地施行，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用案例也屢見不鮮。