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【钢结构·技术】塌桥事故再现——七年前的分析直指规范问题

本文转载自公众号土木吧(id:tumubar)

作者:nvslch

无锡一跨桥路段垮塌,牵动无数国人的心,这次事故几乎和“哈尔滨塌桥事故”一模一样,当年专家那句“设计都是按规范做的,规范是不符合国情的”,让无数人夜不能寐。土木吧网友nvslch发来其早前对哈尔滨阳明滩引桥倾覆事故的分析,与各位共勉。

作者:nvslch,哈尔滨的结构设计师
工程事故事后谈——“哈尔滨塌桥事故”的设计问题分析
2012年马上就要过去了,8.24哈尔滨三环路引桥匝道桥的倾覆事故过去近5个月了。事故中4辆“超重车”在120余米长的独柱墩匝道桥上行驶,匝道桥倾覆,造成3死5伤的悲剧。事故很快会甄没在工程事故浩瀚的记录里了,但它却在我的记忆里不断的萦绕,总觉得要说点什么,一直没空,今天把它写下了,提醒他人、鞭策自己。
9月22日星期六,因为白天早早的睡了一觉,晚上无法入眠,正赶上央视的《新闻调查》栏目播出了《哈尔滨倒桥事故调查》,连看了三遍,基本上厘清了事故的原委。
记者针对本次事故进行了深入的调查。同所有工程事故一样,调查思路一开始是对准施工质量的,经过事故组的调查、材料质量检测,证明施工质量没有问题;记者马上掉转枪口,瞄准了桥梁设计,经过专家的解读,发现“设计都是按规范做的,规范是不符合国情的”。记者一直追问,为什么中国规范不符合中国国情?此时不禁让人怀疑,这位执着的女记者的家里是否正有着同样的一辆超载车。
图 1 三跨钢箱梁整体倾覆
图 2 盖梁和盆式支座破坏状态
从图片看,钢箱梁整体倾覆,甚至落地都保持了原状,强度没有问题;支墩也基本上没有破坏,倾斜也是因为落地的箱梁撞击引起的;盖梁和盆式支座的破坏是因为钢箱梁在倾覆过程中的冲击和局部压应力过大引起的。
作为一个土木工程师,桥梁方面的知识及其有限,不过,一些基本的力学知识却是比常人掌握的稍多些,让我们从基本的力学概念入手,分析一下为什么会发生这样悲惨的事故。
下面用力学简图来说明基本情况:
4立面图
从以上图示可以总结,当桥上有较大活荷载(重车)时,合力重心由桥中心线向重车作用边转移。倾当M>Mr时(覆力矩M=Qe,抗倾覆力矩Mr=Gk),发生桥体以盆式支座1、2整体为轴的转动,桥体与盆式支座3、4、5、6脱离,支座1、2压溃,盖梁破坏,造成整体滑移和倾覆的后果。
针对以上分析,对其中设计提出如下意见:
1.《公路桥涵设计通用规范JTG D60——2004》是类似建筑工程中规范里的总则,并没有针对倾覆提出具体,把要求推给了具体规范,而《公路圬工桥涵设计规范JTG D61——2005》和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62——2004》却仅仅是构件设计规范,也没有抗倾覆的要求。针对这类问题,新的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62——2012》征求意见稿明确了抗倾覆稳定系数为2.5,这种进步来的晚了点。
2.根据规范,独柱墩的设计没有问题,问题出在箱型连续钢桥的抗倾覆上。在多支座条件下,在一边和中支座脱离失效的情况下,仅一边2支座受力,此时很难做到不压溃。JTG D62中应该有明确条文,要求补充验算仅一侧支座起作用时支座抗压能力。
3.抗倾覆的支座应尽量靠边,以增大k,减小e,以简单代价来实现抗倾覆系数大于2.5。
4.整体转动中有脱离可能的支座应考虑和倾覆体做抗拉连接,简单的几根锚栓就会起一定的预警作用。
5.倾覆和压溃破坏都属于无延性可言的突然破坏,要从设计上调整为延性方案。在构件设计上,强化连接、强化盖梁,让桥体、支座、盖梁通过锚栓等构造强联结为一整体。把原来独柱墩仅承受竖向荷载,在上部发生倾覆趋势时,让独柱墩成为压弯构件,脆性破坏转化为有预兆的延性破坏。
参考资料:
1.《公路桥涵设计通用规范》JTG D60——2004
2.《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61——2005
3.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62——2004
4.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(征求意见稿)》JTG D62——2012
2012年9月央视《新闻调查——哈尔滨倒桥事故调查》
一家之言,敬请指教——Nvslch
(转自:钢结构-公众号)

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