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超載+偏載,為何能成為獨(dú)柱墩橋不可承受之重?
10月10日,江蘇無(wú)錫312國(guó)道上海方向錫港路上跨橋路段出現(xiàn)橋面垮塌。據(jù)新華社10月11日早間報(bào)道,事故造成3人死亡,2人受傷。經(jīng)初步分析,事故發(fā)生的直接原因是運(yùn)輸車(chē)輛超載。
無(wú)錫市審計(jì)局公開(kāi)的信息顯示,事發(fā)路段所屬的312國(guó)道無(wú)錫段曾在2003年-2005年期間進(jìn)行過(guò)一次擴(kuò)建改造。發(fā)生垮塌的高架橋?qū)儆谛陆蚝?,這意味著,該橋建成不足15年。
這座高架橋采用的是獨(dú)柱墩橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而其他采用這種橋梁的高架橋也發(fā)生過(guò)多起側(cè)翻事故。澎湃新聞(www.school126.cn)整理以往記錄發(fā)現(xiàn),從2007年至今,至少出現(xiàn)了6起類(lèi)似事故。

但獨(dú)柱墩橋梁存在著一定的安全隱患。《獨(dú)柱墩橋梁傾覆原因分析與加固設(shè)計(jì)探究》一文指出,由于獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)為單點(diǎn)支撐,所以其抗傾覆能力差。以往事故原因顯示,當(dāng)下列兩個(gè)條件都被滿足時(shí),這種橋梁很可能發(fā)生事故。
(1)超載
超載是橋梁發(fā)生坍塌或傾覆的重要誘因之一。
經(jīng)此次事故調(diào)查組初步分析,貨車(chē)嚴(yán)重超載或?yàn)榇舜螣o(wú)錫高架橋事故的直接原因。澎湃新聞?dòng)浾叽饲皬闹槿耸刻帿@悉,經(jīng)調(diào)查,涉事貨車(chē)限載40噸,但當(dāng)時(shí)已超載四倍。
要知道,按照現(xiàn)行的國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)《GB 1589-2016汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、 軸荷及質(zhì)量限值》,即使是最長(zhǎng)的六軸卡車(chē)外加一個(gè)最長(zhǎng)的三周半掛車(chē),最大允許總質(zhì)量也就是89噸。
無(wú)錫審計(jì)局的審計(jì)公告顯示,312國(guó)道無(wú)錫段新建橋涵采用了汽超-20,掛-120的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),即這條路上,汽車(chē)不能超過(guò)20噸,掛車(chē)不能超過(guò)120噸。
無(wú)獨(dú)有偶,以往的兩起事故中,事故車(chē)輛同樣不僅本身超重,而且大多超過(guò)了橋梁本身的設(shè)計(jì)承重。
2011年浙江上虞春暉立交橋
橋梁設(shè)計(jì)承重:每輛車(chē)限載55噸
事故車(chē)輛承重:四輛車(chē)分別為28.52噸、124.44噸、125.6噸、110.73噸。
2012年哈爾濱陽(yáng)明灘大橋
橋梁設(shè)計(jì)承重:每輛車(chē)限載55噸
事故車(chē)輛承重:四輛車(chē)分別為18.62噸、153.29噸、163.59噸、149.68噸。
不過(guò),2012年發(fā)表的《對(duì)哈爾濱陽(yáng)明灘大橋倒塌的思考》一文提到,一般橋梁的設(shè)計(jì)安全系數(shù)都比較大,就算超出設(shè)計(jì)值2.45倍的重量也不一定能壓垮橋梁。
但是,如果橋梁同時(shí)遭遇偏載,發(fā)生事故的可能性將變大。比如在2012年的哈爾濱陽(yáng)明灘大橋事故中,專家組確認(rèn),事故的直接原因是3輛超載貨車(chē)在121.96米的長(zhǎng)梁體范圍內(nèi)同時(shí)集中靠右行駛,造成橋梁一側(cè)偏載,嚴(yán)重超載負(fù)荷,從而傾覆。
(2)偏載
偏載是什么?《四川建材》今年發(fā)表的一篇論文中,作者還原了近年獨(dú)柱墩橋梁事故現(xiàn)場(chǎng)的普遍情景:多輛嚴(yán)重超載貨車(chē)或重型車(chē)輛一起沿著獨(dú)柱墩橋梁的單側(cè)行駛,從而引起橋梁嚴(yán)重偏載,使橋梁支座出現(xiàn)了單邊脫空,導(dǎo)致橋梁梁體橫向側(cè)翻。
通俗一點(diǎn)的解釋就是,“在一艘船上,一個(gè)特別重的胖子,坐在船的最外側(cè),而另外一側(cè)坐著一個(gè)瘦子,那么這艘船,就會(huì)側(cè)翻。”從事橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)多年的楊瑞接受封面新聞采訪時(shí)比喻道。
相較于直線橋梁,曲線梁橋的受力更為復(fù)雜,因?yàn)楹笳擢?dú)有的“彎扭耦合”效應(yīng),即在超載和偏載的雙重作用下,橋梁梁體會(huì)產(chǎn)生扭矩而發(fā)生扭轉(zhuǎn)。剛開(kāi)始橋梁的自重可以抵抗這一部分的扭轉(zhuǎn),但隨著荷載的不斷增大,就會(huì)出現(xiàn)支座脫空,達(dá)到負(fù)載極限后,橋梁就會(huì)發(fā)生傾覆。
如下圖所示,南方都市報(bào)曾針對(duì)2015年的粵贛高速垮塌事件做了一幅立體圖,三輛貨車(chē)都在彎道外側(cè)行駛,最終壓力導(dǎo)致橋梁傾覆。






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