5月5日下午，正值“五一”假期返程高峰，虎門大橋懸索橋橋面突發(fā)異?！安ɡ耸健被蝿?dòng)，振幅較為明顯，對(duì)行車造成不舒適感。隨后，虎門大橋公司發(fā)布通告，宣布從2020年5月5日15時(shí)20分起，對(duì)虎門大橋?qū)嵭腥忾]交通管制。同時(shí)，為確保過往船舶航行安全，廣東海事局與廣東省交通運(yùn)輸廳商定，于5月5日18時(shí)15分實(shí)行臨時(shí)水上交通管制，從19時(shí)起，對(duì)虎門大橋附近通航水域?qū)嵤┓夂健?br />
虎門大橋是中國第一座大型懸索橋，其主航道跨徑888米，被譽(yù)為“中國第一跨”，橋梁結(jié)構(gòu)與鸚鵡洲長江大橋相似?；㈤T大橋作為粵港澳大灣區(qū)關(guān)鍵通道，通車23年來，為粵港澳大灣區(qū)各城市互聯(lián)互通和經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展發(fā)揮了重要作用。與此同時(shí)，車流量的持續(xù)增長也造成這條交通大動(dòng)脈不堪重負(fù)。據(jù)了解，虎門大橋的車流量由1997年建成時(shí)的日均1.84萬標(biāo)準(zhǔn)車次，到最高日均17萬標(biāo)準(zhǔn)車次，遠(yuǎn)超日均8萬車次的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，飽和度達(dá)2.1。

出現(xiàn)橋梁振動(dòng)情況后，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶几艾F(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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。

虎門大橋橋梁專業(yè)人員第一時(shí)間回應(yīng)稱，目前虎門大橋橋梁主體結(jié)構(gòu)未受損，同時(shí)，專家表示橋梁遇到特殊風(fēng)況會(huì)晃動(dòng)是正常的，一般遇到漩渦風(fēng)橋面晃動(dòng)比較大。

二 、橋梁渦振現(xiàn)象產(chǎn)生原因

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(gè)月后，突然被微風(fēng)摧毀。回到國內(nèi)，不久前長江鸚鵡洲大橋也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。研究風(fēng)力對(duì)橋梁的影響顯得十分重要，因此需要了解橋梁為什么會(huì)在風(fēng)力作用下產(chǎn)生擺動(dòng)。

橋梁平面與風(fēng)向相同，當(dāng)風(fēng)速不大時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)的原因是因?yàn)轱L(fēng)速加快，會(huì)在橋梁平面上生成一個(gè)個(gè)氣旋，這些氣旋在橋梁左右兩側(cè)分布，這樣就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)頻率與橋梁不同步，使橋梁產(chǎn)生振動(dòng)，這就是橋梁渦振現(xiàn)象，其原理就是卡門渦街導(dǎo)致形成的。



東莞理工大學(xué)老師有專門做到這個(gè)卡門渦街實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程就是用一塊紙條在吹風(fēng)機(jī)下面，當(dāng)風(fēng)速比較小時(shí)，紙條基本不會(huì)搖擺。當(dāng)調(diào)大吹風(fēng)筒風(fēng)速時(shí)，紙條的尾部就會(huì)擺動(dòng)起來，實(shí)驗(yàn)雖然存在誤差，但可以很好的解釋橋梁在大風(fēng)作用下產(chǎn)生擺動(dòng)的原因。

三、物聯(lián)網(wǎng)在橋梁監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

近些年，一系列的橋梁損害甚至坍塌事故，都在提醒我們必須高度重視橋梁的健康檢測(cè)與安全評(píng)估，及危橋的損傷檢測(cè)和監(jiān)控，爭(zhēng)取消除隱患。所以對(duì)橋梁健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，掌握其健康狀況是有非常重要的意義的。橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)也成為橋梁結(jié)構(gòu)安全養(yǎng)護(hù)和保障正常使用的主要技術(shù)手段。

顯然，監(jiān)測(cè)的過程僅靠人力是不可能的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)成本不說，還無法做到監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在遠(yuǎn)程橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中，成為一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

在20世紀(jì)80年代中后期，美國開始在一些橋梁上，布設(shè)用于檢測(cè)環(huán)境、荷載、震動(dòng)、局部應(yīng)力等橋梁各類基本參數(shù)的傳感器，力圖通過數(shù)據(jù)分析，來尋求一些力學(xué)規(guī)律。

美國的Sunshine Skyway Bridge上面共計(jì)安裝500多個(gè)傳感器，這些傳感器，主要用于采集橋梁建設(shè)、運(yùn)營等各階段的位移、應(yīng)變和溫度變化等，最終人們可以通過這些信息，找到橋體結(jié)構(gòu)和橋體材料，隨時(shí)間變化的規(guī)律。

在國內(nèi)，虎門大橋、徐浦大橋、江陰長江等大橋在施工階段，工程師已經(jīng)在橋體上，布設(shè)了傳感器，這些傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋體的各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)。

香港青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋，還曾布設(shè)過當(dāng)時(shí)世界上規(guī)模最大的實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括900個(gè)各類傳感器、9臺(tái)電腦控制信息收集系統(tǒng)、2臺(tái)電腦工作站負(fù)責(zé)信息處理和分析系統(tǒng)。

根據(jù)論文顯示虎門大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)加入了GPS位移、應(yīng)變實(shí)時(shí)、長期形變、超限超載等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)的作用，實(shí)時(shí)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(duì)橋梁的安全監(jiān)測(cè)。

從虎門大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的表現(xiàn)來看，融入物聯(lián)網(wǎng)的基建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未來的市場(chǎng)將會(huì)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(gè)機(jī)場(chǎng)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(cè)系統(tǒng)，同時(shí)，在新基建的加持下，相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求和市場(chǎng)只會(huì)大幅增加。

四、結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)市場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生

不只是橋梁，隨著中國大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)浪潮的漸漸消退，隧道、樓宇、軌道等各種結(jié)構(gòu)物都開始進(jìn)入長期的運(yùn)營使用階段。但是，在各種自然界的不確定外力加載下，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，致使各種結(jié)構(gòu)物超載疲勞運(yùn)營現(xiàn)象普遍出現(xiàn)。

中國結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)剛剛起步，結(jié)合著物聯(lián)網(wǎng)，智慧城市的發(fā)展，未來五年內(nèi)會(huì)滋生出數(shù)十億的市場(chǎng)份額，同時(shí)隨著現(xiàn)有建筑物的逐步老化，市場(chǎng)還會(huì)越來越大。鑒于傳感器的生命周期一般為8年左右，所以也是一個(gè)無限循環(huán)的市場(chǎng)。如果新建筑物在施工階段就采用物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方案，那么整個(gè)市場(chǎng)無疑會(huì)擴(kuò)大很多。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2015年，國內(nèi)現(xiàn)有大小橋梁70多萬座，隧道8000多座（總長度4000多公里），地鐵總長度超過3000公里，大型體育場(chǎng)館上千座，老舊建筑，高層建筑數(shù)量龐大，未來都有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警的需求。

本文由電子發(fā)燒友綜合報(bào)道，內(nèi)容參考自我愛物聯(lián)網(wǎng)、《基于物聯(lián)網(wǎng)的特大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究》、通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明以上來源。