事故发生后,根据官方通报,经初步分析,认定事故的直接肇事者,正是那辆事发时行驶于高架桥上方的超载货车。
货车到底超载了吗?据出事车辆核载为67吨,实际载重187吨。根据无锡市审计局官网在2007年发布的《无锡市审计局关于312国道无锡段扩建工程竣工决算审计结果的公告》,这部分的桥梁是这段高架桥适合承重50吨,设计承重60吨。很明显,本次事故中货车属于严重超载!
事故发生路段是个高架入口,附近钢材加工厂众多,312国道锡港路段常有载着钢卷的大货车往来。附近居民称“货车超载是常事,前些年有一辆车拉300吨的,现在超载管得严,但一辆车也都是拉150吨左右。”
同济大学桥梁工程系张启伟教授在接受记者采访时表示,关于这次无锡跨桥倾覆的原因,从目前得到的信息来看,是由于车辆严重超载,远远超过了桥梁的设计荷载标准。
“严重超载的车辆大大超过了设计计算荷载,特别是当超重车行走在边上的车道时会产生很大的倾覆力矩,如果超过独柱墩桥梁的抗倾覆能力,则可能导致桥梁倾覆。”"如果超载车辆行驶在桥的中轴线上,也就是中间车道就不会倾覆,事发时车辆靠在边上行驶,所以引起桥身侧倾。哈尔滨的阳明滩大桥、三年前的上海中环线,也是独柱墩设计,都是类似的原因导致事故发生。"张启伟说?1?。
汽车超载行驶,会加重桥梁负荷,影响桥梁安全储备,导致桥梁承载力不足,危及桥梁安全。而长期处于超载状态下的桥梁,还会产生疲劳性能问题,对耐久性造成影响。大量的实际工程表明,疲劳应力是诱发桥梁结构问题的主要源头之一。超载致使混凝土桥梁内部疲劳应力不断增大,产生裂缝,甚至造成桥梁坍塌。
施工质量责任分析
但是,一辆超载的卡车真能压翻桥?还是说,桥本身的设计、施工就存在着问题?在将事故原因指向货车超载的同时,事故桥梁的设计、施工质量也遭到质疑。
从倒塌的现场残骸照片和视频初步判断,该事故符合梁桥倾覆先转动后滑动的破坏特征,可以初步认定,这起事故系因严重超载和偏载作用下引起梁桥发生倾覆破坏?2?。桥梁倾覆过程中和倒地静止之后,桥梁整体结构是完整的,并未见明显断裂或者崩溃现象,从这点看,哪怕遇到严重超载情况,桥梁本身的施工质量方面也是基本没问题的。但事故发生后桥梁的质量也会进行鉴定,如果鉴定结果有问题,那就是桥梁存在“潜在危险”,那么桥梁施工单位也会被问责。
独墩桥的设计分析
大家有没有发现,这种桥体上部结构整体倾覆事故,大都是独柱墩桥架上的超载事故。为何独柱墩和重车相遇,就容易出事呢?
双柱墩桥,抗倾覆能力要好,但需要横向布置两个桥墩,造价更高并且占地面积更大,因此早期市区高架较少用。
以下是出事地段无锡高架的百度实景地图。
无锡高架桥采用的是独柱墩。独柱墩的横向稳定性较差,因此在汽车荷载、支座沉降、自身结构形式以及温度等因素的影响下,容易发生整体倾覆事故。
和双柱墩桥梁相比,独柱墩设计占地面积小,经济效益比较高,因此早期市区的大部分类似高架桥梁采用了独柱墩而不是双柱盖梁的形式。但是独柱式桥墩的抗扭能力较弱,在重车偏载作用下的倾覆问题比较突出,由此引发的桥梁倾覆事故可能造成重大的生命财产损失。中国对独柱墩连续梁桥偏载下的倾覆问题研究处于起步阶段,计算理论、设计方法及相关的规范要求尚不成熟。国外车辆限载严格,鲜有针对桥梁在偏载作用下整体倾覆的研究报道,故供中国学者参考的资料较少?3?。由于严重超载和规范的空白,以及前期设计认识的可能不足等多方面原因,全国各地已经多次发生独柱支承的弯桥和独柱支承的直桥桥梁侧倾、侧滑、倾覆事故。
结合《公路市政化改造桥通工程技术应用研究-以G312国道改造无锡段为例》数据来看,无锡高架桥是三跨一联的连续梁,两侧桥墩都是两个支座,中间的两个桥墩是单支座,
发生事故的高架桥段支座为单支座的独柱墩。这是否满足现行规范呢?
2018版《公路桥涵及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.6.9条,“公路向量匝道桥的桥墩,…当建设条件特殊,…必须采用独柱单支座式结构时,应避免采用连续的独柱单支座结构”。
除了对超载车加强管理,在桥梁设计时,完善设计计算使桥体更加坚实,也是减少桥梁安全事故的办法。2018版《公路桥涵及预应力混凝土桥涵设计规范》已经建立了基于变形体的抗倾覆计算方法,还需要进一步完善曲线梁桥抗倾覆计算方法;另外,在荷载不可预测的情况下,应在设计中控制结构(桥梁)的破坏模式,避免倾覆破坏(脆性破坏)发生在强度延性破坏之前。独柱墩桥抗倾覆设计的主要措施,是要在结构体系上釆取措施增加桥梁抗倾覆稳定性。
事故反思
这些年这种有先天缺陷的桥梁结构已经不再新建设,但是如何应对现已存在的独墩桥避免悲剧再次发生,是又一次血泪的警示。
对于独柱墩梁桥、横向双支座大悬臂箱梁桥,尤其是上部结构自重较轻的钢箱梁,在严重超载作用下,都有可能导致盖梁悬臂发生受弯受剪的强度破坏,进一步增大倾覆的风险,从城市管理的角度,应进一步加强对超载超限车辆的实时监控管理。
事实上近些年独墩桥倾覆事故屡屡发生,全国多个省市已开展了独柱墩桥梁抗倾覆稳定性的排查,并对需要维修加固的桥梁进行了处置。交通部08年就发文排查独柱墩桥梁,浙江省交通运输厅对全省的高速公路独柱墩都进行清理或者重新改造。
工程技术人员们已经在排查过程中摸索出一套有效的加固独桩独柱桥梁的方法,比如宁波市交通规划设计院的研究人员就发现,对于已建成独柱墩桥梁的加固,有效的方法是加大立柱断面、增加墩身强度。他们同时建议,在外部条件允许的情况下,应该尽量选择双柱墩,以有效降低倾覆风险。
同济大学桥梁工程系张教授在接受记者采访时介绍,可以在桥墩上加盖梁,或者增加斜撑,"一般在城市里会采用在独柱墩的上面,梁的下面另外加装托架,来提升桥梁的安全性。
目前常用的还有在原有独柱墩两侧各增加钢管混凝土立柱,使原来的独柱墩变成三柱墩。
结语
总结来说,无锡312国道锡港路高架桥侧倾事故可以初步认定事故原因为严重超载和偏载作用下引起梁桥发生倾覆破坏。此次事故再次提醒我们,超载正无时无刻的威胁着桥梁的安全,必须进一步加大对公路货车违法超限超载行为的打击力度,强化车辆超限超载治理。
重视桥梁加固!重视桥梁加固!重视桥梁加固!对于既有已建成运营的独柱墩桥梁,加强对桥梁运营中的检查养护,加大桥梁的加固改造的力度,才是解决当前困境行之有效的手段!
参考资料:
[1]澎湃新闻 2019-10-14, 无锡高架桥侧翻事故原因曝光 初步认定事故系超载引起
[2] 微信公众号“中国公路学报”, 2019年10月11日,浙江工业大学教授彭卫兵研究团队,无锡312国道锡港路高架桥倾覆事故分析
[3] 东南大学交通学院,万世成、黄侨,《中外公路》(2015年第4期),《独柱墩连续梁桥偏载下的抗倾覆稳定性研究综述》
[4]北京市市政工程设计研究总院,阴存欣、秦大航、包琦玮,2013年4月17日,《基于抗扭失效的桥梁抗倾覆研究》
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