近日,河南連霍高速義昌大橋發生炸坍事故,官方解釋目前主要圍繞在導火索上,像天氣和煙花等,但這些屬于不可控因素,說的意義不大。而在官方質量報告未出來前,且不論橋的質量有無問題,此次事故的關鍵還在于橋梁的結構問題,這是設計過程中可以考慮到的可控因素。就這類簡支梁橋的結構而言,雖然易搭建成本低,但是其抗震蕩能力不足,尤其在不做防爆設計的前提下,還搭在超高墩臺上,更加降低了整個橋體的安全儲備度。
簡支梁橋構造簡單、設計簡便,在橋梁建筑中占較大比例
遠古時期,原始人追逐獵物時,為便于過河,用樹干或石塊橫跨在河流兩岸之間,成了最早的橋梁由來,也是梁式橋的早期雛形。這種類型的橋梁通常有堅固的橫梁,橫梁的每一端都有支撐,例如早期人類用柏木和松木做橫梁配以簡單的支撐建造了第一座跨度梁橋,用以支援交通運輸。這種梁橋因為用梁作主要承重結構,其上部結構在鉛垂向荷載作用下,支點只產生豎向反力,在制造和架設上均甚方便,因此使用廣泛,在橋梁建筑中占有很大比例。
梁式橋以受彎為主的主梁作為主要承重構件,根據主梁所采用的是實腹梁還是桁架梁(空腹梁)又分為簡支梁橋或桁梁橋。其中,簡支梁橋是將主梁簡支在墩臺上,各孔獨立工作,不受墩臺變位影響的橋梁。它所采用的實腹式主梁構造簡單,設計簡便,施工時可用自行式架橋機或聯合架橋機將一片主梁一次架設成功。但簡支梁橋各孔不相連續,車輛在通過斷縫時會產生跳躍,影響車速的提高。因此,目前趨向于把主梁作成為簡支,而把橋面作成為連續的形式。也就是說,義昌大橋事故中所暴露出來的,被指“鋼筋”過細的部分就是采用預應力混凝土連續箱梁,確實可以說是為了提高行車的舒適度。
簡支梁橋抗震力較弱,若搭在超高墩臺上,在超外力作用下,安全儲備則較低
簡支梁橋隨著跨徑增大,主梁內力將急劇增大,用料便相應增多,但實腹梁主要用鋼筋混凝土、預應力混凝土制作,或者是用鋼材做成鋼鈑梁或鋼箱梁制作,在材料利用上不夠經濟,因而大跨徑橋一般不用簡支梁。所以,此類橋型一般適用于中、小跨度的橋上,是梁式橋中應用最早、使用最廣泛的一種橋形。
在構造上,簡支梁橋是由一根兩端分別支撐在一個活動支座和一個鉸支座上的梁作為主要承重結構的梁橋,屬于靜定結構。也正由于有這兩種支座的存在,正常情況下,橋梁不會有剛體位移,而在內力作用下,一端可以自由變形,因此不會產生多余的次內力。也就是說,在簡單構造、方便架設的情況下,這種橋型的結構內力不會受地基變形、溫度改變的影響。
但也正因這種結構而讓簡支梁橋存在著致命缺陷,既其固定鉸支座在起到約束橋梁縱向變形作用的同時,其活動支座端則會沿著梁的走向而自由滑動。也就是說,超過一定滑動范圍,梁體就會從支座上掉下來。因此,簡支梁橋抗震力較弱,在超出設計范圍的外力作用下,此種橋完全會有落梁的危險。就如此次義昌大橋事故中,橋梁搭在超高墩臺上,在受到超外力作用下,橋梁縱向變形過大,而從活動支座端脫落。可以說,這種簡支梁跨結構和超高墩臺組合是具有危險性的,安全儲備很低。
在違規運輸屢禁不止情況下,中國現行標準中竟未涉及橋梁防爆規定
在中國現行頒布的行業標準《公路橋涵設計通用規范JTG/D60-2004》和《公路橋涵施工技術規范JTG/TF50-2011》中,橋梁的設計在防洪、抗震及穩定性上都有要求,但唯獨沒有對防爆進行設計、施工上的規定。不論是出于資金預算的考慮,還是出于對爆炸屬偶然因素的評估,中國絕大多數橋梁都未做防爆設計,僅有少數大橋因反恐或軍事需要,才有做防爆處理。也就是說,像義昌大橋這樣的橋梁在設計、施工時并未做防爆處理,在爆炸點集中的情況下,則有可能炸斷橋梁。雖說現在中國處于和平年代,未對橋體進行防爆設計理論上合乎節約要求。但在實際公路運輸中,違規運輸情況屢禁不止,依靠有關部門嚴格管理的同時,公路橋設計也該將這一情況列入考慮范圍。
在國外,英國1997年的一份報告顯示,英國15.5萬座公路橋中預計20%都有結構強度不足類問題。美國較近一份報告也發現,美國有四分之一橋梁存在結構強度不足,即橋梁有裂縫與腐蝕等現象,盡管這還不足以遷就于結構問題。不過英國土木工程學會(theInstituteofCivilEngineers)副主席亞蘭·辛普森(AlanSimpson)則認為,人們應該主要關注交通運輸過程產生的問題,而不是氣候變化。
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