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桥梁倒塌现象的8种规律分析

发布时间: 2022-03-23 17:59:52
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     3月15日,位于佛罗里达州迈阿密的一座在建人行天桥发生坍塌,造成多人死伤;5月15日,在印度北方邦瓦拉纳西地区发生一座在建的立交桥部分垮塌事故,造成至少16人死亡,另有多人被埋;8月14日,意大利热那亚市一座公路桥莫兰迪桥突然垮塌,瞬间数十辆汽车坠落,造成至少43人死亡、多人受伤;日前,位于智利中南部湖区的一座大桥发生垮塌,造成1人死亡……


      近年来,桥梁垮塌事故屡见诸报端,引起了社会和业内人士的关注。本文通过列举国内外典型的桥梁倒塌案例,分别从最初设计不足、自然灾害、人为破坏3个方面,分析其倒塌的原因,并针对相关原因提出预防措施。同时,也希望借此提醒桥梁工程师时刻保持警醒。


      随着桥梁构件的轻型化,低应力屈曲一直是桥梁倒塌的关键。虽然欧拉在18世纪就建立了弹性压杆屈曲理论,但是实用的屈曲理论直到20世纪上半叶才得以完善。失稳致使桥梁毁塌差不多延续了100多年。

      吊桥是大跨桥梁的首选形式,但是其抗风性能较差,由于风振致使吊桥毁坏是19世纪的通病。直到美国华盛顿州塔科马(Tacoma)桥于1940年11月7日因风振致毁,才引起桥梁和航空界的注意,开始建立桥梁风动理论。该桥主跨长853.4m,全长1810.56m,桥宽11.9m,梁高1.3m,于1940年6月1日通车,才5个月就毁于风振。

      T.捷奥多尔森(Theodorsen)用机翼非定常理论开创了吊桥风振研究,由此建立的“低速风洞截断试验”沿用至今。从此,桥梁的风动研究进入高潮,至今风力作用及其效应逐渐明朗。

      钢索出现之前,早期的吊桥主索采用销接的链式结构,带有销子和孔眼的链条柔顺性较好,可以拟合吊索的线形;桁架桥梁也常常采用施工方便的销接点,军用钢桥至今还在使用。但是销孔周围的底应力断裂常常使整座大桥毁塌,一直到工程界认识到应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳理论,才停止使用销接结构。欧美早期修建的销接桥梁恶性事故直到20世纪后半叶还有发生。日本有6座跨径150~200英尺的销接桁架桥梁在使用35~55年后于1949~1963年也相继毁坏。

      桥梁上部结构构件一直以薄壁理论为基础,以至于桥梁设计规范中缺少截面突变混凝土、分阶段浇筑混凝土、大体积混凝土的温度裂缝控制的条款。国内直到上世纪90年代末期,发现厚大承台上的斜拉桥空心塔柱根部开裂并延伸到锚索区下缘时才逐渐认识到问题的严重性,而后也发现空心高桥墩根部开裂而废弃百米高桥墩。


     瓯江一座斜拉桥大约在底座浇筑一个月后发现底座开裂并向上延伸,通过引入坝工设计中基础约束裂缝的一维解析方法,经仿真模拟确认是基础约束温度裂缝,开裂时间大约在24~40天,与观测基本一致。







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