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沥心沙大桥撞击时画面曝光_沥心沙大桥桥面被空载集装箱船只撞断,桥面结构怎么这么弱?

2024-02-22 21:53
来源:网络

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沥心沙大桥桥面被空载集装箱船只撞断,桥面结构怎么这么弱?

1、导言

根据央视新闻的画面和最早的报道,我们得知这座沥心沙大桥的中间桥墩出现了偏斜问题。

2、桥的构造和承载能力

沥心沙大桥的设计相当简洁,不同于那些需要依赖柔性结构如拉索的大跨度桥梁。该桥全长约为780米,河宽大约为370米。全桥采用了相对传统的桥墩和桥面结构。简而言之,桥墩如同一根支柱,而桥面则是一根横梁。

桥墩和桥面的结构显示,桥墩竖立着,主要承受由桥面传递下来的负荷,包括桥面本身的重量和车辆的载荷。这些负荷都是向下作用的,桥墩主要承担压力。而横梁则横置在桥墩上方,主要承受车辆的载荷,其主要受力也是向下的,垂直于桥面。桥面则主要用于承受弯曲力。

通过仔细观察这座桥,我们可以发现桥墩明显不一,桥面的厚度也有显著差异。显而易见,尺寸较大的部位更为坚固。但实际上,大型桥墩是21年加固后的结果。为了满足航行的需求,某些区域的跨度较大,这增大了桥面的弯曲负荷和桥墩的压缩负荷,因此桥面的一部分厚度增加了,底部的桥墩(尽管被防撞屏障遮住)理论上也比普通桥墩更粗壮一些。

主要桥墩和厚薄桥面

从外观上看,整个桥面似乎应该是一个整体。然而,无论是在理论还是现实中,整体桥面是不可能的。理论上,长时间的桥面需要经历四季变化,温度的变化会导致桥面的膨胀和收缩,因此桥面伸缩缝是必须考虑的因素。实际上,也不可能一次性现浇筑700多米长的路段。通过热胀冷缩的计算,在设计范围内,基本上可以确定每个部分的长度。

桥面的简化模型

桥面与桥墩的连接,许多学生可能会认为是完全固定的,但实际上并非如此。由于桥面的受力特点,如果将桥面与桥墩完全固定,不允许有任何相对移动,一方面由于热胀冷缩会给桥墩带来额外的横向力,另一方面桥面的厚度也会大大增加。因此,实际的桥面与桥墩的连接是铰接的(简化力学模型):一侧固定铰接,另一侧滑动铰接。这样一来,桥面就是一个简支梁。

3、事故破坏分析

桥墩完成后,桥面分段施工并安装。在安装过程中,桥墩与桥面的连接处采用了一侧固定铰接和一侧滑动铰接的方式。对于一些普通的桥梁,桥面的两侧甚至不需要任何辅助的连接件,只需将桥面直接放置,依赖桥面的重力和两者之间的摩擦力就可以固定桥面和桥墩。

桥墩桥面连接

正是这种桥墩、桥面的连接方式,导致了事故大桥断裂面相对平整。大船撞击普通桥墩后,普通桥墩发生倾斜。因为桥面与普通桥墩是直接放置并未锁定,桥墩的倾斜相对容易,桥墩顶部在摩擦力的作用下滑移。当滑出这个施工段时,路面失去了支持,仅靠钢筋、缆索无法维持,在重力的作用下发生了整段的塌陷。主桥墩右侧的悬空段,则由于固定铰接和左侧桥面的约束,保持着“悬臂梁”的姿态。

4、桥墩的防护

沥心沙大桥前些年进行了维修和加固工作。维修的部分是桥段箱梁,加固的是桥墩的防撞设施。桥墩的加固工作中,只对沥心沙大桥通航孔桥墩(16#、17#、18#、19#桥墩)安装了附着式防撞设施,并没有对所有桥墩进行加固措施。事故发生的地方,正是没有加固的普通桥墩。

维修加固的历史

桥墩最害怕的就是侧向力。虽然桥墩的底部有地基来约束桥墩,但是如果直接受到撞击,肯定会发生一定程度的倾斜。通航段的主桥墩,加装防撞设备后,防撞性能得到显著提高。这里的防撞装置实际上并非让原桥墩变得坚不可摧,而是通过防撞装置在被撞击后的损坏变形来吸收冲击能量,就像汽车的防撞梁一样。通过牺牲防撞装置来保护原始桥墩。研究表明:在一定条件下(撞击能量在设计范围内),保护效果良好。

防撞的学术研究

5、总结

船只撞击了普通桥墩,使其发生倾斜,桥面上的路面因失去支持而在自身重量的作用下发生坍塌。这就是造成相对“平整”断裂面的原因。至于为什么会发生碰撞,桥墩和桥面的质量到底如何,我们需要等待官方正式的调查结果。

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