獨柱墩帶來的思考

2020-01-15   橋樑網


2019年10月10日18時許,國道312無錫段錫港路上跨橋橋面發生側翻事故,共造成3人遇難。此次發生上部結構梁體側翻的是錫港路上跨橋南側B橋,全長82米,寬度9.5米。該橋於2005年5月開工建設,2007年11月通過竣工驗收。經無錫市事故調研組技術組專家與交通運輸部專家組現場會商,該橋樑體完整,未見折斷,未見跨中和墩頂嚴重橫向開裂現象,設計符合設計期相關規範要求,該事故原因初步分析為半掛牽引車嚴重超載導致的橋樑側翻。下一步,交通運輸部將會同有關部門深刻剖析事故原因,及時進行事故警示,改進安全管理措施,加強重點領域、重點環節安全監管,確保同類事故悲劇不再重演。


超載是無錫橋樑垮塌的直接原因


「無錫橋樑垮塌事故原因初步明確,超載是無錫橋樑垮塌的直接原因。」中南無錫路橋集團股份有限公司原總工程師張明慶如是說。


據張明慶總工程師介紹,「事故橋樑」為三跨預應力混凝土單箱單室變截面連續梁橋(22m+35m+25m),位於半徑1500m的平曲線上;兩邊墩設置雙支座,支座間距為3.5m,兩中墩設置單支座;主梁寬度為9.5m(0.5m防撞護欄+8.5m行車道+0.5m防撞護欄),為雙車道橋面,中跨跨中梁高1.1m,邊支點處梁高1.3m,中支點處梁高1.8m,橋下凈空5.2m;橋墩為鋼筋混凝土花瓶形板式墩,基礎採用鑽孔灌注樁。設計荷載採用城-A級,同時滿足一級公路要求,設計車速80km/h。根據事故現場的踏勘,可見上部結構已整體滑移傾覆觸地。在傾覆觸地的橋面上共有五輛車,現場事故車輛車頭處有三輛小轎車靠在一起,後面跟著一輛中型卡車。在傾覆梁體前端,一輛事故車輛(6軸重型半挂車)停在邊墩與中墩間的樑上,車體嚴重損壞,並有6捆熱軋鋼卷板散落在橋旁,傾覆梁體的兩座中墩均已損壞,其中一座中墩已經傾斜。根據行車記錄儀記載及警方證實,事故發生時現場事故車輛前還有一輛相同型號的同一個單位的運輸車輛在同一車道行駛,在橋樑側傾的瞬間該車後輪駛離了邊墩,該車裝了7捆熱軋鋼卷板,連車總重176t(超出核定重量126t);事故車輛總重183t(超出核定重量132t),兩車均大大超出核定載重量。由於超載車輛在同一行車道列隊行駛,偏載重力產生的傾覆力矩超過了橋樑的抗傾覆力矩,從而使橋樑整體滑移傾覆觸地,這是導致這次事故的直接原因。


每一次超載都是一次「內傷」


「此次橋樑垮塌,關鍵在於車輛嚴重超載。」中國工程院外籍院士、美國工程院院士鄧文中在接受相關媒體採訪時指出:「車輛超載對橋樑的安全有兩個明顯的危害。首先,如果超載過度,使橋樑的應力或者傾覆係數超過設計的安全係數,橋樑可能立即倒塌。相關報道顯示,事故中的超載車輛超載了5倍,而橋樑設計不可能有5倍的安全係數。這個問題對短跨徑的橋樑尤其突出。其次,如果超載不大到把橋樑壓倒,引起的應力仍然對結構的使用壽命影響很大。例如,鋼結構的疲勞壽命一般可以假設與應力幅的3次方成反比。如果車輛超載100%,應力幅就大了一倍,那100年的橋樑使用壽命就減低到12.5年了。這樣,一座符合標準的橋樑,服役十多年之後,可能就不成了。所以,我覺得嚴格防止超載是保護橋樑的重點。其實,不單指橋樑,超載對路的破壞一樣大。只是路破壞了沒有塌橋那麼驚人的新聞而已!」


實際上,橋樑結構在長期荷載作用下發生疲勞破壞、下撓、裂縫等,在極限荷載作用下發生梁板斷裂等。而嚴重超載的車輛對橋樑的損壞是一次性的和不可逆的。


有專家指出,由於我國經濟發展迅速,交通運輸頻繁。為壓縮運輸成本,貨車超載狀況非常普遍。某些貨車超載至原重量的兩倍甚至三倍,經過改裝可能超載更多。尤其是,隨著工業水平的提高,車輛得到了大量的加強,超載50%對於普通車影響不大;如果稍做加強,一些車輛可以超載到100%,甚至200%-300%。也就是說一輛車可以拉到300噸左右。2007年8月,一輛總重達183.2噸,超限率為233%的貨車經過山西某橋,重壓之下,導致其西側整體坍塌。而該橋的限重僅為20噸。此外,橋樑長期處於超限超重狀況,更會加重各個構件的額外負擔,嚴重磨損橋面鋪裝,加速橋樑老化。以某鋼橋為例,在大橋竣工通車後持續超載,4年後某些結構就已經出現裂縫。這種超載、超重狀況的普遍存在,導致一些橋樑出現了「內傷」。


這也就可以解釋,在無錫的橋面側翻事故中,「為什麼第一輛超載駛過時沒塌。第二輛駛過時,橋就塌了。」其實是前邊的車已經對橋樑造成了很大程度的損壞,並不是因為第二輛車單獨造成的坍塌。


保護橋樑關鍵在於「治超」


更讓人擔憂的是,由車輛超載導致的事故絕不是個例。相關學者研究發現,在2000年到2010年期間,國內媒體報道過的85起橋樑(地震災害導致的除外)塌陷事故中,撞橋13起,超載11起,占28%。


「2011年2月21日,浙江省上虞市4輛超載貨車通行引發春暉立交橋120米的混凝土連續梁引橋側翻坍塌;2012年8月24日,黑龍江省哈爾濱市4輛超載貨車通行引發122米的陽明灘橋連續組合梁匝道橋側翻坍塌;2015年6月19日,廣東省河源市4輛超載貨車通行引發粵贛高速城南出口75米的混凝土連續梁匝道橋側翻坍塌……這些事故都有一個共同的原因——超載。」西南交通大學鄭凱鋒教授表示,「這種典型事故在其他國家也發生過,但是,我國幾年內連續發生類似事故,說明沒有足夠汲取經驗教訓。必須強化法律與法規的執行力度,『治超』不能鬆懈。」


某專家表示:「目前,國內超載車輛比較多,橋樑在設計時已經考慮一些更加穩妥的方案,適當地提高安全係數。但是,要知道,超載並沒有上限。在工程界,以前有人曾提出以超載30%為上限工況條件。在今天的無錫事故中,車輛超載超過400%以上。如果今天建議以超載400%為設計條件,下一次遇到超載600%橋樑傾覆時,又該如何應對呢?如果不治理超載,而是一味地要求提高橋樑的承載能力,那麼超載只會越來越嚴重,給橋樑主體結構帶來疲勞、損壞。長期下來,說不準哪座橋又會塌下來。到那時,誰還敢上路?當然,誰也不希望悲劇發生,但解決的根本在於『治超』。」



東南大學橋樑與隧道工程研究所所長黃僑在接受媒體採訪時表示:「無錫高架橋2005年建成通車,至今十幾年的時間,一直沒有出現問題,發生側翻是貨車超載所致。不能拿獨柱墩來說事,獨柱墩不是國內獨有,國外也是存在的。橋樑的建造是安全性和經濟性捆綁,需要考慮兩者之間的平衡,是按照標準規範來的,不能搞特殊荷載,荷載不能被無限放大。超載問題誰來管是目前需要考慮的問題,收費站取消誰負責查重,誰負責罰款?需要明確責任分工,超載管控力度需要加大。另外建議加大立法,任何單位和個人超載應該按照危害公共安全罪來治罪,不能罰款了事。」



​本文刊載 / 《大橋養護與運營》雜誌 2019年 第4期 總第8期

本刊記者 / 王碩