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近10年垮了50座橋 大橋的垮塌和超載有什麼關係?

據不完全統計,中國近10年來垮了50座橋。大橋的垮塌確實是因為超載引起的么?如果是,那麼是因為中國橋樑的設計承重過低,還是超載太猖獗?

或許舉個例子完善一下就知道了,比如一個筷子,一根很多人都可以把它掰斷,一捆筷子,大家說肯定不容易斷,對吧?但是我想引入的是另外一個概念,軸載,軸距。軸載即路面設計時使用累計當量軸次的概念。公路上行駛的車輛種類繁雜,不同車型和不同作用次數對路面影響不同,為方便路面設計,需將不同車型組合而成的混合交通量換算成某種統一軸載的當量軸次。當量軸次是按照路面損壞等效原則,將不同車型、不同軸載作用次數換算成與標準軸載BZZ-100相當軸載作用次數。這種統一的軸載,稱為標準軸載。軸距就是輪子軸之間距離。

在哈爾濱那個事件摘點東西過來:“據了解,寶山寺白河橋設計承載標準為汽車-20級(6軸貨車車貨總重不超過55噸)。張文軍駕駛的貨車實際載重上限為31.5噸,而事發時車上裝的砂石高達145.5噸,超重110餘噸。(此段前文引用)什麼大一點的小貨車啊,SUV,轎車啊,橋面路面一天過個幾千幾百萬輛一點事都沒有,為什麼?因為對路面的作用實在是太小了,忽略不計,只要能過得了,就是一年24小時過都和擦灰塵一樣。但是,但是,但是,如果是大貨車,這個要命,這個要命,這個要命,這個如果超太多就像鍛壓機床切割金屬一樣,在作用的兩端有很強的剪切作用,一般來說是向著下方的作用力,很大很大,重力方向的,作用面又小,這個對路面有很大的破壞作用,一輛超載幾十噸的大貨車比幾千幾百萬小車同時過這個路面還嚴重(作用面非常小,破壞非常迅速),本來可以承受幾十年的結構一下子就被集中破壞掉了,就算是很多很粗的筷子也禁不止你這樣的切割作用,就好比一顆扁豆放地球地面上,你不會看到地面下沉,你試著放一個中子核彈,一個黑洞?地面根本就承受不起,肯定往下塌,這是必須滴。

對於超載猖獗,運費高昂和橋樑設計問題之間的糾纏,我不想說太多,在此,引用馬克思曾說過的一句話:“資本如果有百分之五十的利潤,它就會鋌而走險;如果有百分之百的利潤,它就敢踐踏人間一切法律;如果有百分之三百的利潤,它就敢犯下任何罪行,甚至冒著被絞死的危險。”超載對於運輸公司的利潤,是很大的!很大的!很大的!對橋的破壞也是很大的!很大的!很大的!

引用報告

粵贛高速河源市境內匝道橋樑發生斷裂並垮塌的示意圖

城南匝道引橋,是粵贛高速上一個按設計使用年限100年標準建造的出口,目前通車時間不到10年。但就這樣一個以“高標準設計”的匝道引橋,竟然在4輛貨車面前轟然塌下,這到底是“重量”還是“質量”惹的禍?

在“城南匝道引橋”垮塌現場,廣東高速公路有限公司總工程師敖道朝初步勘察後介紹,這個匝道橋設計使用年限為100年。他認為,該橋垮塌事件是幾輛大貨車同時嚴重超載,超過了設計上限所引起。

但一些常年行駛在粵贛高速的司機認為,該匝道橋的質量“有問題”。這些司機說,在運輸繁忙的粵贛高速廣東境內,出口匝道引橋上,大貨車緊密排列是常態。貨車要出匝道自然要慢行。“你總不能在設計上規定,要求幾輛貨車不能在同一時間待在匝道上吧。這樣一個高標準建設的匝道橋就因為幾輛超載貨車就塌了,也太不正常了。”

此次事件發生後,不少現場群眾質疑,橋樑的結構設計和建設質量存在嚴重缺陷。例如匝道橋的兩個橋墩均建在沼澤地基上,是否牢固?長達100多米的橋,只設計了兩個橋墩是否合理?

專家說

“說垮塌比較合適,不是斷裂”

“說垮塌比較合適,不是斷裂”。華南理工大學土木與交通學院橋樑教授單成林說,從網上的圖片看,橋樑是整體墜落,該跨橋樑平面上有一些彎曲,屬半徑比較大的彎橋。他說,從發來的照片和資料看,橋樑是從橋墩的連接部位落下的,並非從中間斷裂。

橋的“梁”被挪下來

單成林稱,橋樑事故一般是它的“梁”挪下來了,斷裂現象比較少。分為混凝土斷裂和鋼筋斷裂兩大類。“一般是混凝土斷裂,如果鋼筋都斷了,就比較嚴重。”高速公路橋樑按照公路一級標準建設,通俗來說,即用等待貨載量來代替實際載重量的一種設計方法。在設計中,橋樑的實際承受能力要大於等於設計荷重組合。“打比方,能挑100斤,設計要大於等於100斤,比如設計為120斤,但如果你挑150斤,可能會承受不了。”當然,這是從理論上來講。“如果橋樑本身有病,可能連挑80斤都困難。”

集中行車危險性大

一個橋樑具體能荷重多少斤?單成林說,其設計標準是2004年前的規範,即汽車超20級,挂車120級。汽車超20級是指多輛車通過時,最重的汽車荷載55噸,允許其他次重的汽車作為車隊通過。但如果是挂車120級,則最多荷載120噸,且全橋只能允許一輛挂車通過。單成林強調,4輛貨車的行駛間距情況也需格外注意。“如果是集中在一起,比分散行駛,危險性要大很多。”

一座健康的橋樑壽命幾何?理論上,100年!“這個是世界難題,像給人算命,不好說。”單成林說,如果設計規範,質量很好,且沒有超過設計荷載,按正常交通量,使用時間是100年的壽命。他說,如果橋樑本身存在質量問題,或者超過設計貨載,則得視損傷程度看。

單成林說,一座橋樑要通過,首先設計上要滿足規定要求,施工是否符合要求,則主要通過竣工驗收來確定。“包括外觀,荷載實驗等。”荷載實驗時,會用裝滿重物的貨車開在上面,同時進行載入,直到等於它的設計荷載重量,實驗通過則通過驗收。“這需要所有的檢測,實驗數據都是真實,準確,不能有虛假,才屬合格。”單成林說,通常而言,驗收單位由該行業交通廳下屬的質量監督站負責。

專家解析塌橋過程

同濟大學橋樑工程系專家分析,曲線橋獨柱墩設計存在小概率隱患,國內車況複雜或增大事故概率

6月19日凌晨,粵贛高速河源市境內匝道橋樑發生斷裂並垮塌,4輛重載貨車掉落。發生垮塌的橋面長約73米,含2個橋墩,橋墩間距約24米,垮塌橋面與地面的最大高度約11米。

同濟大學橋樑工程系一位不願透露姓名的教授告訴南都記者,此次高速公路橋樑倒塌原因,和2011年2月21日凌晨浙江上虞春暉立交橋坍塌類似。對於上虞塌橋事件,該教授曾在課題研究中做過研究,並形成了完整的課題報告。

獨柱墩難以約束扭矩

對於此次事件的具體原因,該教授向南都記者做了詳細分析。他說,對於連續的曲線橋,即呈一種曲線形狀的多跨梁橋,從理論上講所有橋墩都可以採用獨柱墩,一般在兩端的橋台,設置能抵抗車輛沿橋樑一側行走產生偏載的抗扭支座,一般是兩個支座,中間支承柱可以採用獨柱橋墩。

粵贛高速這座橋和上虞春暉立交橋,中間都是採用的獨柱墩。“連續曲線橋中間採用獨柱墩,不但可以節省工程造價,還可以改善橋下視野,因此在立交的匝道中被廣泛採用。”他介紹說,分析表明,主梁不會有因為設計獨柱墩而被壓斷的可能性,這也就是這座橋及上虞橋主梁從橋墩上掉下來也沒有斷的原因。

該教授繼續解釋說,橋樑在彎曲不厲害也就是比較直時,中間採用獨柱墩與採用雙柱墩,汽車全走在一邊時是有明顯區別的。“彎得不厲害時,偏載的扭轉累積作用更大,如果中間都設獨柱墩,汽車偏載所產生的扭轉作用大部分傳遞到兩端橋台,所有中間孔的扭矩最終累積到梁端的雙支座上。較大的扭矩將使某一側的端支座產生上拔力,如沒有特殊措施,將使支座脫空。”

因此,在他看來,在曲率半徑較大時不宜設計中間獨柱墩的多跨連續梁,尤其是在較寬的直橋上不應設置多跨中間獨柱墩。這就是為什麼70多米的橋,雖然中間有兩個橋墩,好像很穩固,但是中間是獨柱墩,其實很容易側翻。

該教授進一步分析說,近年來採用獨柱墩的曲線橋時常發生側傾事故,其主要原因就是由於中間的獨柱不能約束扭矩,扭矩全部轉移到梁端致使一端支座脫空。“按照小位移假定,只要整個梁的重心沒有跑出任意兩個外圍橋墩間的連線,橋墩脫空並不會造成梁的側傾。但是,在偏心荷載作用下,主梁發生扭轉,當轉角大到一定程度時,支反力的下滑分力將超過支座側向的約束能力,此時主梁就會下滑,同時水平分力還會將墩柱側向推倒,因此獨柱橋樑的橋墩需要專門進行側向抗推驗算。”

粵贛高速這座橋與上虞春暉立交橋倒塌非常相似,這座橋也是中間的獨柱橋墩由於主梁很大的扭轉角而從側向被推倒了,所以梁就塌下來了。

公布真相推進設計優化

該教授對南都記者說,對於獨柱墩的優化設計是普遍認識不足的問題,大部分工程師還認識不到橋墩最後會被從一側推倒。

在他看來,近年來這種事故多次發生,已經讓大家逐步認識到了這方面的問題,但是由於事故真實原因很難完整公布,所以並不是所有人都知道。

該教授繼續解釋說,有些車輛超載,再不按照規則行駛,許多大車或者超重車行駛在道路的一側,這種在原有的道路橋樑設計理論上是小概率事件,但在交通比較混亂的中國,概率就大大提升。

“許多大車行走在道路一側,中間的獨柱墩不能承擔過量的偏載,這就是普通人不理解為什麼這麼小跨度的橋會倒的原因。”該教授說,所以並不一定是“豆腐渣”工程,而是工程設計界的認知問題。

至於解決辦法,最簡單的就是中間不要設計獨柱墩,但這就會很大程度地提升工程造價,估計將來中國會走這條路。“對於設計者來說沒有一個人願意自己的橋倒,獨柱墩的設計是個技術難題,需要很多特殊考慮,如果不從體制上改變,單純靠提升技術很難從根本上解決問題。”該教授說。

該教授認為,正確的解決辦法應該是,向社會公眾全面公布充分調查後的真實原因,接受社會的檢驗,促使行業主管部門根據事故原因制定更加合理的設計規範,這樣,就能讓所有的工程師在以後的工程設計中更加科學設計,也讓不按規則開車的人懂得如何避免發生這樣的事故。

來源於網易新聞

阿波羅網責任編輯:趙亮軒  轉載請註明作者、出處並保持完整。

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