某大桥事故分析与处理.doc

阳明滩大桥事故分析与处理阳明滩大桥（英语：Yang Ming Tan Bridge） ，位于中国黑龙江省哈尔滨市松花江上，是目前中国长江以北地区桥梁长度最长的超大型跨江桥，2011 年 11月 6 日通车 全长 15.42 公里，桥宽 41.5 米，双向 8 车道，设计时速 80 公里，最大可满足高峰期每小时 9800 辆机动车通行2012 年 8 月 24 日 5 时 30 分左右，距阳明滩大桥 3.5 公里的三环路群力高架桥洪湖路上桥分离式匝道侧翻，致使 4 辆大货车坠桥阳明滩大桥（YangMingTan Bridge）是哈尔滨三环路的重要组成部分，是哈大齐工业走廊和两岸繁荣的重要哈尔滨阳明滩大桥 [1]通道，加快建设阳明滩大桥，是人民群众的多年夙愿和期盼，是市委、市政府实施“北跃、南拓、中兴、强县”战略中“北跃” 的重要举措，是解决哈尔滨市松花江两岸交通不畅和改善全市交通环境的重要项目阳明滩大桥的建成将有效缓解过江交通压力，为两岸发展创造良好的交通环境其新颖独特的桥体形象，将横卧松花江上，成为城市沿江地域的又一重要人文景观阳明滩大桥将以其完善的城市功能、提升城市形象、促进经济发展 的重要作用深深镌刻在哈尔滨又好又快发展的历史印记上。

2012 年 8 月 24 日发生垮塌，在垮塌的桥梁体内，充塞着鹅卵石、木棍和编织袋的混合物，钢筋是铺在箱梁内的，并没有看到捆扎的情形在对现场充分研究后，哈尔滨工业大学交通学院的王宗林教授认为，造成塌桥的原因很简单，就是超载王宗林说，事发时，停在塌桥中段的有 3 辆大卡车，每辆保守估计 120 吨到150 吨之间，另外，还有一辆距离较远的，损坏程度较轻，约为 30 吨据伤者回忆，3 辆大车都靠桥外侧停靠从现场看，3 辆车停靠得比较近，合计将近500 吨重量在单侧压着而在设计上，该段桥梁的载重能力为单向 50 吨，也就是说，单个车道一次通过一辆载重 50 吨的货车3 车停靠，出现将近 500 吨重量，相当于超出桥梁承载能力七八倍对桥体造成偏载，使得桥整体倾覆下去有一辆大约为 30 吨的货车在百吨车辆前方王宗林认为，这辆车并非关键，它可能是桥体侧翻后被甩出的倾覆的桥板上部、下部、周围的桥体都没有问题，且桥板是整块倾覆，下坠后也没有发生断裂，说明质量还是可以的 “这就好像是搭积木，积木质量再好，受力不均或受力过大都要倒　 有的人认为这就是一个整体稳定性问题，横向失稳，理由是主要承重结构都没有破坏。

也就是俗称“翻了” 和其相似的事故： 内蒙古高速公路包头出口高架桥倾斜侧塌-连续箱梁独柱墩设置原则 广东省一名不愿透露姓名的路桥设计专家分析，阳明滩大桥梁应为三跨连续梁，中墩采用的是单支座设计，设计上存在先天不足，对偏载等极端情况考虑不够超前倒塌的大桥确实有超载因素但如果说是超载，为什么其他部分桥体就没塌呢？这就说明此桥的结构存在问题哈尔滨的塌桥使用的是独柱墩，它主要用的是钢混结构，重量比较轻去年 2 月，浙江省上虞市的一座立交桥发生坍塌，也是采用的独柱墩设计方式在那次事故中，超载货车前方事故，绕行右侧车道，造成偏载超重，引发桥塌此桥用的结构叫钢(结构)混(凝土)叠合梁下面的主体结构钢结构是从工厂里做好，拉到现场吊上去，然后再在上面浇上混凝土钢混结构比单一的混凝土结构要轻很多，很难自动平衡另一边的偏载事故发生后，从纵向来看，它的结构都没有问题，这段桥体没有断，只是整体倾覆如果中间主跨部分的柱子上都设有两个支座的话，桥就不会整体倾覆此桥梁的各项指标都是按国家标准做的可以说，就是设计上柱子的问题钢(结构)混(凝土)叠合梁优点就是施工快，这边打桩施工，工厂里同时拼装钢结构。

安装时桥下面也不用搭支架，对地面交通影响比较小弊端就是抗倾覆性差这样设计，桥身重量比较轻，一轻就平衡不了，容易因为偏载过重发生桥面倾覆初步看，桥面本身的施工质量确实比较过硬目前好像没有证据证明赶工期影响施工质量采用这种施工快的结构形式也没错主要是对极端的超载情况考虑得不足，设计理念不够超前成都桥梁设计院一位 77 岁老专家，就此次塌桥事故，桥坍塌处属于钢混结构的小箱梁结构、独柱墩设计、单向车道承重 50 吨等设计是桥梁之本，出了事要首先从设计上找原因，然后再从施工质量等方面找原因哈尔滨桥梁坍塌事故中，桥的设计存在问题独柱墩无盖梁有缺陷，坍塌桥梁为独柱墩结构，上面没有盖梁，盖梁即两个支撑柱的连接部分，而独柱墩最容易发生侧翻坍塌的桥好比字母“T” ，你想想要是在上面那一横边缘给予一个力，能不侧翻吗？而坍塌的大桥就是如此，4 辆货车的力在边缘，最容易侧翻承重不等于最大承受重量承重规范里面都有一个安全系数，安全系数各种各样，综合起来是相当大的，有的系数达好几百这也就意味着并不是承重 50 吨的桥，高于 50 吨位的车就压垮了，因此安全系数是很重要的因素据他推测，事故大桥未必是 4 辆超载货车就能压垮的。

现在用两种计算方法对哈尔滨匝道桥的横向整体稳定性进行粗略计算计算结果表明：在汽车车道荷载标准值为 1641kN 的作用下，其抗倾覆安全系数甚至小于 1提出导致箱梁倾覆的要害因素之一，是箱梁端部的两个支座间距太小，因抗倾覆力矩小于倾覆力矩造成如果在箱梁纵向端部的横向两侧布置两个支座，可大大提高横向抗倾覆力矩可作到符合规范的规定应当说明：大事故往往是由一些小疏忽或错误造成只有了解设计细节，才能发现具体问题经反复看图片，梁端只有两个支座，支座间距和箱梁高度差不多，而箱梁高度大致为两米左右，在未能取得支座的实际间距数字前，暂按支座间距为 2.5 米计算现在先用语言将问题申述，然后用两种计算式的数字进一步说明匝道桥是三跨连续箱梁（以下暂取名为箱梁,） 总长为 122 米，三个分跨长分别取 38、46、38 米桥面宽取 9 米这样，按力学理论计算，大致有0.78 倍的桥梁自重和载重是落在箱梁中部的两个单支座上因单支座在箱梁横向中点，不能提供横向抗倾覆力矩横向抗倾覆力矩只能由箱梁端部的两个支座承担横向抗倾覆力矩等于支座反力（大致为桥梁自重和载重的 0.22 倍)乘以支座间距因本设计两个支座的间距为 2.5 米，太小；由此推算，横向抗倾覆力矩也太小。

因此造成箱梁倾覆用计算式数字进一步说明 横向整体抗倾覆安全系数分别按两个方法计算第 1 个方法是现行《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范 》中的方法，也是待公布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中规定的方法，我推荐这个方法对安全系数值，如参考《公路挡土墙设计与施工技术细则》中对挡土墙的规定，抗倾覆安全系数为 1.5；待公布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中，对桥梁规定为 2.5；设计人员可按经验选取第 2 个方法供参考㈠按横向抗倾覆力矩与横向倾覆力矩之比为安全系数：如下式： Kf=（R×s）÷((1+μ)×Q×e) 式中： Kf=箱梁横向稳定性安全系数，R=箱梁端部支座反力；计算后为 1127kNR=122×9×9×0.114=1127kN, 式中： 122 米是箱梁总长度，一个9 米是桥面宽，另一个 9kN 是每平方米桥体（轻型箱梁）自重0.114 为纵向支座反力分布系数，按下式算出，0.114=0.371÷（2×0.371+2×1.253）s=支座反力至倾复轴线的距离，取外支座纵轴为倾复轴线，s(梁端两支座间距）按 s=2.5 米。

Q=汽车车道荷载标准值 取 Q=122×10.5+360=1641kN; e=最不利车道荷载中心至倾复轴线的距离e=(3÷2)+(3－2.5）÷2=1.758 这样, 安全系数计算式的分子值（抗倾覆力矩 MD）是：MD=R×s=1127×2.5=2818 kN. c安全系数计算式的分母值（倾覆力矩 MQ）是：MQ=（1+μ)×Q×e）=1.18×1641×1.75=3389kN.m(式中 1+μ=1.18，是汽车荷载冲击系数）这样，横向抗倾复安全系数Kf=MD÷MQ=2818÷3389=0.83＜（1.5~2.5）　 　 　 ㈡ 按梁端内支座出现拉力（脱空）与压力之比为横向抗倾复安全系数计算 R=R1+R2+R3，R1=桥梁自重引起的端部支座反力；R1=122×9×9×0.114=1127kN，R2=汽车车道均布荷载引起的的端部支座反力： R2==122×10.5×1.18 ×0.114 =172kN R3=汽车车道集中荷载的端部支座反力：R3=360×（－0.1019）×1.18=－43kN，R=1127+172－43=1256kN，最不利汽车车道中心至桥梁形心的距离：sd=4.5－1.5=3 汽车车道荷载对箱梁形心产生的力偶矩：MQ=1641×1.18×3=5809kN.m 由此引起的箱梁内支座上升力 F=5809÷2.5=－2324kN 净上升力 qw=－2324+1256=－1068kN 内侧支座上，压力与拉力之比为 1256÷2324=0.54,也就是说 安全系数是 0.54！ 由计算看出：梁端两个支座的间距数字 s 对计算结果非常重要；间距 s 越小，抗倾覆力矩越小，倾覆力距也越大，越不安全。

按第 1 种计算方法，如本计算将支座间距 s 放大为 3 米，安全系数 Kf 增大为 1.16.（仍小于 1.5~2.5） ，如 s 放大到 4 米，安全系数 Kf 为 2.3，就符合 1.5~2.5 的要求了看到大多数箱梁端部支座有两个以上，其中有两个支座是放在箱梁底部的左、右两侧　新设计大桥对此的一些解决办法是：新设计的桥别采用独柱墩设计，最好使用双支座采用独柱墩或榔头墩也行，可在桥墩上加盖梁，上面放两个支座但不管什么形式，别在上面放一个支座。