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桥被炸坍并非都是烟花惹的祸

2013-02-05 08:55:10 来源: 网易探索
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河南连霍高速义昌大桥发生炸坍事故,官方解释目前主要围绕在天气和烟花等导火索上,但事故关键还在于桥梁结构问题。就这类简支梁桥的结构而言,虽然易搭建成本低,但抗震力不足,尤其在不做防爆设计前提下,还搭在超高墩台上,更加降低安全储备度。

桥被炸坍并非都是烟花惹的祸

近日,河南连霍高速义昌大桥发生炸坍事故,官方解释目前主要围绕在导火索上,像天气和烟花等,但这些属于不可控因素,说的意义不大。而在官方质量报告未出来前,且不论桥的质量有无问题,此次事故的关键还在于桥梁的结构问题,这是设计过程中可以考虑到的可控因素。就这类简支梁桥的结构而言,虽然易搭建成本低,但是其抗震荡能力不足,尤其在不做防爆设计的前提下,还搭在超高墩台上,更加降低了整个桥体的安全储备度。

简支梁桥构造简单、设计简便,在桥梁建筑中占较大比例

远古时期,原始人追逐猎物时,为便于过河,用树干或石块横跨在河流两岸之间,成了最早的桥梁由来,也是梁式桥的早期雏形。这种类型的桥梁通常有坚固的横梁,横梁的每一端都有支撑,例如早期人类用柏木和松木做横梁配以简单的支撑建造了第一座跨度梁桥,用以支援交通运输。这种梁桥因为用梁作主要承重结构,其上部结构在铅垂向荷载作用下,支点只产生竖向反力,在制造和架设上均甚方便,因此使用广泛,在桥梁建筑中占有很大比例。

梁式桥以受弯为主的主梁作为主要承重构件,根据主梁所采用的是实腹梁还是桁架梁(空腹梁)又分为简支梁桥或桁梁桥。其中,简支梁桥是将主梁简支在墩台上,各孔独立工作,不受墩台变位影响的桥梁。它所采用的实腹式主梁构造简单,设计简便,施工时可用自行式架桥机或联合架桥机将一片主梁一次架设成功。但简支梁桥各孔不相连续,车辆在通过断缝时会产生跳跃,影响车速的提高。因此,目前趋向于把主梁作成为简支,而把桥面作成为连续的形式。也就是说,义昌大桥事故中所暴露出来的,被指“钢筋”过细的部分就是在简支T梁顶部加铺的连续铺装层,确实可以说是为了提高行车的舒适度。

简支梁桥抗震力较弱,若搭在超高墩台上,在超外力作用下,安全储备则较低

简支梁桥随着跨径增大,主梁内力将急剧增大,用料便相应增多,但实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作,或者是用钢材做成钢钣梁或钢箱梁制作,在材料利用上不够经济。而在材料自重上,当跨度达到一定时,随着跨度的提高,需要加大简支梁的梁高以提供更高的承载力,但这势必增加梁体自重,当跨度达到一定时,自重引起的内力增长将超过承载能力的提高,此时简支梁的跨越能力就无法继续提高了,因此目前简支梁的最大跨度为50m,大跨径桥绝不会采用简支梁。所以,此类桥型一般适用于中、小跨度的桥上,是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。

在构造上,简支梁桥是由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥,属于静定结构。也正由于有这两种支座的存在,正常情况下,桥梁不会有刚体位移,而在内力作用下,一端可以自由变形,因此不会产生多余的次内力。也就是说,在简单构造、方便架设的情况下,这种桥型的结构内力不会受地基变形、温度改变的影响。

但也正因这种结构而让简支梁桥存在着致命缺陷,既其固定铰支座在起到约束桥梁纵向变形作用的同时,其活动支座端则会沿着梁的走向而自由滑动。也就是说,超过一定滑动范围,梁体就会从支座上掉下来。因此,简支梁桥抗震力较弱,在超出设计范围的外力作用下,此种桥完全会有落梁的危险。就如此次义昌大桥事故中,桥梁搭在超高墩台上,在受到超外力作用下,桥梁纵向变形过大,而从活动支座端脱落。可以说,这种简支梁跨结构和超高墩台组合是具有危险性的,安全储备很低。

在违规运输屡禁不止情况下,中国现行标准中竟未涉及桥梁防爆规定

在中国现行颁布的行业标准《公路桥涵设计通用规范JTG/D60-2004》和《公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011》中,桥梁的设计在防洪、抗震及稳定性上都有要求,但唯独没有对防爆进行设计、施工上的规定。不论是出于资金预算的考虑,还是出于对爆炸属偶然因素的评估,中国绝大多数桥梁都未做防爆设计,仅有少数大桥因反恐或军事需要,才有做防爆处理。也就是说,像义昌大桥这样的桥梁在设计、施工时并未做防爆处理,在爆炸点集中的情况下,则有可能炸断桥梁。虽说现在中国处于和平年代,未对桥体进行防爆设计理论上合乎节约要求。但在实际公路运输中,违规运输情况屡禁不止,依靠有关部门严格管理的同时,公路桥设计也该将这一情况列入考虑范围。

在国外,英国1997年的一份报告显示,英国15.5万座公路桥中预计20%都有结构强度不足类问题。美国较近一份报告也发现,美国有四分之一桥梁存在结构强度不足,即桥梁有裂缝与腐蚀等现象,尽管这还不足以迁就于结构问题。不过英国土木工程学会(the Institute of Civil Engineers)副主席亚兰·辛普森(Alan Simpson)则认为,人们应该主要关注交通运输过程产生的问题,而不是气候变化。

陈雅娟 本文来源:网易探索 作者:陈雅娟 责任编辑:王晓易_NE0011
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