愉悦角桥梁倒塌事故.doc

愉悦角桥梁倒塌事故土木一班 侯跃鹏 范恩铭摘要：本文主要介绍了 1967 年 12 月美国西弗吉尼亚的愉悦角，俄亥俄河上的“银色大桥”倒塌事故，以及当时人们对该桥倒塌原因进行的调查，并简介金属疲劳、 “应力腐蚀”对结构的影响关键字：愉悦角桥梁、倒塌、应力腐蚀40 年以来，大小型车辆不停地沿着 35 号公路由西弗吉尼亚的愉悦角，越过俄亥俄河上的银色大桥西行1967 年 12 月 15 日，一个寒冷冬日，下午气温约为-1 摄氏度，有人在俄亥俄河的西岸上听到了一阵裂开的声音就在短短的一分钟内，总长 1460 英尺的三跨桥身轰然一声连同桥上 37 部各式车辆坠入结冰的河里断落由西侧的桥跨开始朝北边扭转，桥梁断裂掉落到先摔落的车子上，由于中间跨桥身的整个荷载都转向了东边的桥塔，使得该桥塔向西倒去并带着中跨的桥身落入河中央接着西侧的桥塔反向地朝着愉悦角的方向倒去，整座桥就此毁去这次事故造成 46 人死亡，事件发生的突然性，可由第二天发现的一名出租车乘客的尸体看出，当时他手里紧握者一张一元钞票现代化的吊桥用的是自 1830 年由法国工程师率先使用的钢索愉悦角大桥正如当时美国的其他吊桥一样，以两条钢链支撑着，每条钢链由 15 米长的链环——两条平行的钢材锻制的带环杆组成。

穿孔杆正如其名所示，是两端加大并穿孔的钢或铁条，用销子穿过相邻杆的两端圆环部分形成钢链，并以螺帽栓销、蓄板固定钢链银色大桥中央跨距 213 米，两端的边跨距各 116 米，另外，两端靠近桥墩部分的桥身路段则把穿孔杆钢链固定在岸边最初建造于 1928年的这座桥，有双线木桥面板的车道及两条人行道，为了提高耐久性，1941 年把桥面改为在钢格网上浇筑混凝土这座桥的独特之处在于它的钢链即悬吊杆件，同时又作为加固桁架的上弦杆一根由几千根钢丝组成的钢索，如果断了一根甚至几根钢丝，往往还不至于引起桥梁断裂的大灾难愉悦角大桥的例子里，却仅是北边的一条钢链上一个穿孔杆断开就造成了大灾难，因为穿孔杆上的环断裂，导致了平行杆的结点上产生杆件作用，即刻在环节的剩余穿孔杆上产生加倍的力量为了找出桥塌的原因，有关当局决定尽可能地打捞桥身的残骸构件，断裂弯折生锈的断片在岸边拼凑起来调查组的专家们，许多是美国国内最优秀的桥梁工程师或学者他们试图找出桥梁哪个部位的穿孔杆件最先断裂同时，在实验室用精密的显微仪器进行断裂部分的钢材微观检验各种原因的检测，整整耗时三年才提出定论最后答案是有断裂环件的微观检测发现的弹性材料会由于脆化而突然失效，是因为在其上一开始便出现的细小开口或裂缝处产生了应力集中现象。

调查发现，很可能是在穿孔杆煅烧、锤制成形及之后的热处理过程中即已存在针孔大小的裂纹穿孔杆金属的表面确实软化了，但在表面下一英寸处仍有一层较脆硬因而也较易脆裂的部分在热处理中，金属急速冷却收缩过程中产生的脆硬层即使存在针孔般的细纹，在最轻微的张力作用下也易被扩大这种特别的现象叫做“应力腐蚀” ，也是最后被认定为银色大桥垮掉的主要原因一连串的事故起因导致愉悦角银色大桥倒塌，现在很容易解释清楚了穿孔杆件经过煅烧，锤制和热处理而制成，但加工过程中的温控处理做得不够充分，钢的核心部分仍然过脆由于认为材料是具有韧性的，穿孔杆件最初出现的裂缝被视为无关紧要的寒冬低温加上车荷载反复作用于其上，使得原先的裂痕开始变大桥梁历经了 40 年的寒暑交替，杆件上隐藏的裂纹渐渐变大并暴露出类似腐蚀的现象正如实验所示，钢材在-1 摄氏度左右的气温下变得对裂纹敏感，而倒塌的那天正好是这种温度由此可见，桥梁并非由于超载而垮掉，而是源于气温冷热的应力腐蚀参考文献：1.《建筑生与灭：建筑物为何倒下去》 ，马里奥 萨瓦多里、马特斯 李维，天津大学出版社2.《工程结构可靠性设计原理》 ，贡金鑫、魏巍巍 编著，机械工业出版社。