哈爾濱陽明灘大橋引橋坍塌事故分析與對策

1、陽明灘大橋引橋坍塌事故分析與對策翁俊峰 （土木工程學(xué)院，工程管理，0901班）摘 要：本文依據(jù)陽明灘大橋的概況以與相關(guān)技術(shù)資料分析，主要從人為使用因素、設(shè)計規(guī)因素、設(shè)計存在的問題、施工質(zhì)量存在的缺陷、政府部門維護(hù)管理不到位、建設(shè)工期短和事故處理措施缺乏等方面進(jìn)行深入的分析，并據(jù)此得出結(jié)論。最后，依據(jù)結(jié)論以與結(jié)合其他相關(guān)研究提出了相應(yīng)的解決對策。關(guān)鍵字：陽明灘大橋；坍塌事故；事故分析；解決對策Yangming Harbin beach bridge collapse accident analysis andCountermeasures( Wengjunfeng )Abstract:On th

2、e basis of Yangming Harbin beach bridge survey as well as the relevant technical information analysis, mainly from the human factor, design factors, the problems existing in the design, construction quality defects of government departments, maintenance and management is not in place, the constructi

3、on period is short and accident treatment measures the respect such as lack of in-depth analysis, and to conclude. Finally, based on the conclusions and the integration with other related research and put forward the corresponding countermeasures.key words:Yang Mingtan bridge; collapsing accident; a

4、ccident analysis; Countermeasures一、陽明灘大橋概況1、工程項目簡介：陽明灘大橋位于市西部松花江干流上，因主橋穿越松花江陽明灘島而得名，工程于2009年12月5日開工建設(shè)，2011年11月6日建成通車，估算總投資18.82億元。為市首座懸索橋（雙塔自錨式懸索橋），全長7133米，其中橋梁部分長6464米，接線道路長669米，每小時車流量可達(dá)9800輛，橋面寬度41.5米，雙向8車道，主橋跨度427米，主塔高80米，橋下通航凈高不小于10米，可滿足松花江三級航道通航要求。市是我國地理緯度最高的大城市。全年1月為最冷月，平均氣溫為-19.7，極低值為-41.1；全年

5、7月最熱，有記錄以來最高氣溫為39。最大凍土深度2.05m。四季風(fēng)向多變，以偏南風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)型，年平均風(fēng)速4.1 m/s，歷年最大風(fēng)速多介于14.526.0m/s 之間。松花江江段屬于平原區(qū)寬灘性蜿蜒型多汊河段，具有坡降平緩、流速小、含砂量小等特點。松花江又是季節(jié)性封凍河流，每年11月下旬至次年4月為封凍時期，平均冰厚1.4 m。2、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：1道路等級：城市快速路（雙向8車道）2設(shè)計行車速度：80 Kmh3橋梁設(shè)計荷載：公路I級;人群荷載3 KN/4. 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：基本烈度6度，地震動峰值加速度為0.05g，抗震設(shè)防類別為A類；5橋梁設(shè)計洪水頻率：1300 6坡度：縱坡3；橫坡：27其它

6、基本指標(biāo)按公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB012003)執(zhí)行3、主要參加單位：建設(shè)單位：市城市建設(shè)投資集團(tuán)設(shè)計單位：市市政工程，資質(zhì)為市政行業(yè)甲級監(jiān)理單位：省公路工程監(jiān)理咨詢公司施工單位：二航局中國鐵建13局集團(tuán)4公司 龍建路橋中國施工單位為省交建集團(tuán)工程 中鐵一局集團(tuán)橋梁工程4、結(jié)構(gòu)設(shè)計概況：1. 加勁梁主跨與錨跨87 m 圍加勁梁為鋼混凝土組合梁。組合梁由主系梁、橫梁和小縱梁組成的鋼梁與混凝土橋面板形成整體組合截面。鋼梁部分采用縱、橫梁體系。2 根箱形主系梁，梁高3.2 m，寬2.1 m。2 根主系梁之間縱橋向設(shè)置橫梁，間距4 m，為工字形截面，高度與主系梁一致; 橫梁分為主橫梁和副橫梁，主橫梁

7、為吊索橫梁。橫梁頂板寬700 mm，與主系梁頂板對齊; 底板寬500 mm，與主系梁底板對齊。主系梁之間共設(shè)置3 道小縱梁，主要作為橋面支撐，不參與主梁總體受力，小縱梁梁高1.2 m。鋼材采用Q370qE，以滿足地區(qū) 40 以下工作溫度。鋼梁根據(jù)節(jié)段劃分在工廠采用焊接，現(xiàn)場用高強(qiáng)度螺栓連接成整體。鋼梁上擱置C55 鋼筋混凝土橋面板，板厚250 mm。橋面板與主系梁、橫梁、小縱梁之間采用22 mm × 200 mm 圓頭焊釘剪力鍵連接。在塔根部16 m圍以與鋼混凝土組合梁與混凝土梁結(jié)合段部分橋面板采用現(xiàn)澆，其余部分均采用預(yù)制板。鋼混凝土組合梁橫斷面見圖1。圖1鋼混凝土組合梁橫斷面(cm

8、)過渡跨加勁梁為變高度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，伸入錨跨21 m，上、下行分幅布置，兩幅加勁梁凈距1.0 m。單幅加勁梁為單箱雙室截面，支點梁高4.58 m; 跨中梁高2.3 m，梁高采用折線變化。單幅箱梁頂寬18 m，翼緣板懸臂長度3.5 m。在錨墩處設(shè)1 道大橫梁，寬3 m; 邊支點處橫隔墻厚度2 m。箱梁采用雙向預(yù)應(yīng)力設(shè)計，分為縱向預(yù)應(yīng)力和頂板與橫梁的橫向預(yù)應(yīng)力。主纜錨固在錨墩頂?shù)南淞荷稀ｄ摿翰捎庙斖剖┕?，最大頂推跨?6 m。混凝土箱梁采用支架施工。鋼梁與混凝土箱梁合龍后，在鋼梁上鋪設(shè)預(yù)制橋面板和現(xiàn)澆段施工。加勁梁全部完成后架設(shè)主纜和吊索。2. 主塔塔的主要承重結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土H 式結(jié)構(gòu)，塔主

9、體結(jié)構(gòu)高度80.5 m。塔柱截面為箱形，根據(jù)塔柱建筑造型布置和結(jié)構(gòu)受力要求，塔柱共分成3 段: 上塔柱截面尺寸為5.4 m( 縱)×3.1 m( 橫)；中塔柱截面尺寸為6.0 m( 縱)×3.4 m( 橫)；下塔柱截面尺寸為8.0 m( 縱) × 4.4 m( 橫) ，混凝土C50。加勁梁下方設(shè)置1 道下橫梁，為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。塔頂處設(shè)置1 道上橫梁，為鋼桁架結(jié)構(gòu)。兩塔柱橫橋向中心間距根據(jù)塔柱建筑外包尺寸以與車行道橋面寬度確定為41 m，橋面人行道繞道塔柱外側(cè)。上塔柱根據(jù)建筑造型要求，采用外包鋼框架裝飾。上塔柱混凝土表面外包1 層12 mm 厚的鋼板，該鋼板主要

10、起到兩重作用:1) 塔柱施工的外模板;2) 作為鋼框架裝飾的預(yù)埋件。主塔墩基礎(chǔ)采用2 m的鉆孔樁，每個主墩下共28 根。主塔墩承臺為亞鈴形，厚5 m，根據(jù)GB /T504762008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)采用Ca40引氣混凝土，以滿足凍融環(huán)境的耐久性要求。承臺側(cè)表面鋪1 層花崗巖砌石，作為防冰撞體。3. 纜索系統(tǒng)全橋共設(shè)2 根主纜，為空間布置。每根主纜由37 股預(yù)制平行鋼絲索股組成，每股預(yù)制平行鋼絲索股由127 根5.1 mm 的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成正六邊形。主纜采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1 670 MPa 的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，恒+活組合下最大纜力59 964 kN，主纜設(shè)計安全系數(shù)2.57。成橋狀態(tài)的主跨主纜矢跨

11、比為1 /5。吊索采用PE 防護(hù)的7 mm 鍍鋅平行鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度拉索，上端錨頭采用40Cr 叉形熱鑄錨具，下端錨頭采用可以拉的冷鑄錨具，鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 770 MPa。吊索順橋向間距8 m，錨跨尾端短吊索距散索點16 m，索塔兩側(cè)第1 根吊索索距12 m; 吊索橫橋向呈空間布置，角度2.6° 10.6°。吊索規(guī)格共2 類，PSS7 91 和PSS7 55。每個吊點處布置2 根吊索，縱橋向并排布置，全橋共196 根吊索。普通吊索的設(shè)計安全系數(shù)3，尾端短吊索的設(shè)計安全系數(shù)4。4. 索鞍與索夾1) 塔頂主索鞍。塔頂索鞍為全鑄鋼結(jié)構(gòu)，材料牌號為ZG275 485H 焊接碳素鋼鑄件

12、; 底座支承板為Q345 厚鋼板焊接結(jié)構(gòu)。鞍槽根據(jù)主纜線形設(shè)計成空間曲線形。為減輕施工時調(diào)整鞍座位置的頂推摩阻力，鞍座下方設(shè)四氟聚乙烯滑板，并作潤滑處理，以適應(yīng)施工中的相對位移。2) 索夾和散索套。吊索上端通過索夾掛于主纜上，索夾采用上、下分合形式，上、下兩半索夾采用螺桿相連夾緊。索夾采用低溫沖擊韌性和焊接性能較優(yōu)的ZG20Mn 低合金鑄鋼1，螺桿采用40CrNiMoA。索夾分為有吊索索夾和無吊索索夾，共8 種類型。散索套也采用ZG20Mn 鑄鋼結(jié)構(gòu)，左右分合形式，兩半散索套采用螺桿相連夾緊。二、陽明灘大橋工程事故分析1. 超載運(yùn)行橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算應(yīng)采用車道荷載:PK=360 KN；qk=1

13、0.5*121=1271 KN,單車道共計163噸，而實際荷載為4亮掛車，預(yù)計為400500噸。雖然在設(shè)計上允許向一側(cè)偏，但是偏載有一定的限度，按現(xiàn)在交通部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，單側(cè)大概能承受150噸左右的重量，而事發(fā)時，停在塌橋中段的有3輛大掛車，每輛保守估計120噸到150噸之間，另外，還有一輛距離較遠(yuǎn)的，損壞程度較輕，約為30噸。從現(xiàn)場看，3輛車?？康帽容^近，合計將近500噸重量在單側(cè)壓著。而在設(shè)計上，該段橋梁的載重能力為單向50噸，也就是說，單個車道一次通過一輛載重50噸的貨車。3車?？浚霈F(xiàn)將近500噸重量，相當(dāng)于超出橋梁承載能力七八倍。正如由于車輛對橋體造成偏載，使得橋整體傾覆下去。2. 地

14、質(zhì)勘查地質(zhì)勘查點位、深度、結(jié)層是否達(dá)標(biāo)和詳細(xì)等，由于未能找到相關(guān)地質(zhì)勘查資料，所以不能下定論，但個人認(rèn)為這方面可能性少。如果有問題，全橋都會出現(xiàn)，不能只一個引橋。3. 設(shè)計缺陷引橋采用“獨柱橋墩”結(jié)構(gòu)，理論上有先天缺陷，塌橋長度一共120多米，橋面整體側(cè)翻。這120米，分成3塊，事故發(fā)生點集中分布在前兩塊，大概為前80米。橋的主要結(jié)構(gòu)是鋼梁加混凝土，橋體側(cè)翻后，鋼梁一點沒變形，混凝土也沒有大的損害，二者間連接也較好，整體沒有任何地方斷裂。所以說，引橋采用“獨柱橋墩”結(jié)構(gòu)，理論上有先天缺陷，作為設(shè)計者，可以適當(dāng)在一些關(guān)鍵路段多考慮超載路段因素，加大安全系數(shù)還是必要的。4. 工程監(jiān)理不負(fù)責(zé)任、人情

15、節(jié)點、專業(yè)水平低等，這方面的問題可能存在一部分。這家監(jiān)理公司是很過硬的公司，從橋的質(zhì)量分析沒多大題上，也可以斷定監(jiān)理在工程監(jiān)管中還是到位的。5. 施工質(zhì)量差不規(guī)施工、野蠻作業(yè)等，這方面的問題可能存在一部分。雖然從現(xiàn)場情況看，傾覆的橋板上部、下部、周圍的橋體都沒有問題，且橋板是整塊傾覆，下墜后也沒有發(fā)生斷裂，T型橋墩的懸臂端只是在端部發(fā)生局部破壞，說明質(zhì)量還是可以的。但在混凝土中發(fā)現(xiàn)木材和編織袋，在橋面板邊緣的板與護(hù)欄出現(xiàn)多處裂縫則說明施工存在一定的違規(guī)現(xiàn)象。6. 施工工期短陽明灘大橋原計劃3年，實際18個月就完成了。但結(jié)合陽明灘大橋的實際橋型和施工工藝來說，鋼梁是從工廠里直接拉過來，直接澆混凝

16、土，這種施工結(jié)構(gòu)形式很快，當(dāng)時也是專門挑選這種較快的形式，確定的施工方案和形象進(jìn)度來控制計劃的。橋型施工快與慢，與趕工期不能捏在一起談。按理說，這樣的橋有幾部分是在加工廠預(yù)制的，傾覆的主體鋼梁也是在工廠預(yù)制的，現(xiàn)場施工部分只是占的比例很小。也就是說，其工程本身就用不了三年，所以這個應(yīng)該不是主要因素。7. 政府的監(jiān)管為了政績、浮夸、作秀，不顧專業(yè)規(guī)律，這方面也可能含有部分因素。陽明灘大橋其建成通車，在建設(shè)規(guī)模、景觀設(shè)計、建設(shè)速度、技術(shù)創(chuàng)新等方面都創(chuàng)造了路橋建設(shè)的新紀(jì)錄。行政命令凌駕于科學(xué)決策之上、不尊重科學(xué)規(guī)律的做法。再者，橋頭并沒有立限重標(biāo)識。三、陽明灘大橋工程事故分析結(jié)論綜上所述，陽明灘大橋

17、引橋發(fā)生斷裂垮塌案件的產(chǎn)生，不是施工單位單一方面的因素而形成的結(jié)果，其原因是方方面面因素的積累，陽明灘大橋垮塌是必然的，是一起責(zé)任事故。 1. 車輛超載是本次事故的直接原因，是誘因。 2. 設(shè)計不合理是本次事故的主要原因。從下圖中可以看出，連續(xù)箱梁側(cè)翻，是因為墩帽斷裂了，說明墩帽設(shè)計不合理。該墩帽懸臂太長，如果不能增加墩柱縮短懸臂長度的話，就應(yīng)該采取預(yù)應(yīng)力墩帽或者加大墩帽鋼筋直徑和鋼筋數(shù)量，從圖片來看，很顯然，這方面措施不足或者沒有。 3. 施工質(zhì)量粗糙，也是可以肯定的，也有一定的責(zé)任。如下圖，箱梁底板鋼筋明顯的有偷漏鋼筋的跡象，而且沒按照要求綁扎，混凝土松散不密實，還有編織袋，木棍等雜物。

18、4. 參與該橋的各級管理單位負(fù)有一定的責(zé)任。從以上的過程和結(jié)果來看，監(jiān)理單位和建設(shè)單位的管理責(zé)任是肯定的。 四、陽明灘大橋事故解決對策1)建立嚴(yán)格的橋梁安全問責(zé)機(jī)制，對相關(guān)責(zé)任人追究責(zé)任，落實建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理單位的橋梁安全責(zé)任。從根本上遏止橋梁垮塌事故屢屢發(fā)生現(xiàn)象。2)嚴(yán)格按照法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程建設(shè)。加強(qiáng)新建城市橋梁過程質(zhì)量安全監(jiān)管，嚴(yán)把工程竣工驗收關(guān)，從源頭上杜絕危橋出現(xiàn)。3)加強(qiáng)橋梁維護(hù)管理工作。建立城市橋梁維護(hù)與安全使用情況的動態(tài)檔案。健全定期檢測制度。據(jù)此做出科學(xué)分析，確定橋梁養(yǎng)護(hù)、維修、日常檢測方案。制訂明確的城市橋梁養(yǎng)護(hù)容和管理責(zé)任，用好管好養(yǎng)護(hù)經(jīng)費，逐一落實到位，加強(qiáng)維修把一些問題消除在