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城市高架桥相关事故案例分析研究

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发表于 2016-5-5 16:00:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
城市高架桥是在公路桥的基础上发展起来的,相关理论、模型、计算、桥型、标准更多的是沿用了公路桥梁的相关内容。但是,由于桥梁功能、位置、标准、使用对象的差别,城市高架桥有很多特殊的内容,在城市高架桥的事故方面,也出现了一些有别于公路桥梁的事故情况。

桥梁工程事故,从技术研究的角度看,可以看作是一次等比例的、同条件的荷载试验,而且是超载试验。对事故的分析研究,可以帮助桥梁工程技术人员提高认识,更加清楚地了解桥梁的受力状况,薄弱环节,从而在技术上加以改变,避免同类事故的发生。事实上,在世界桥梁发展史上,有很多桥梁标准、规范、材料,都是通过对桥梁事故的分析进行总结研究后得出的结论。
本文试图通过对城市高架桥相关事故案例的分析,归纳、分析其中的技术问题,以期得出对同类桥梁工程具有指导意义的结论,帮助广大桥梁工作者更好地改进技术能力,避免同类桥梁事故的发生。

桥梁事故有很多原因,有些事故是非常复杂的,即使是桥梁领域的专家,也很难得出共同的、大家认可的分析结论,因此,本人的分析仅代表个人意见,相关桥梁事故的定性与相关规范、标准的修改,以国家相关内容为准。

第一部分:桥梁施工阶段的事故:大量城市高架桥采用现浇混凝土的方式施工,需要采用各种形式的支架。由于对支架受力把握不准,支架布置不能满足承载力,以及支架本身存在的质量缺陷,各个城市发生了多起支架垮塌的案例,应该引起桥梁专业技术人员、管理人员的注意。
























这些桥梁支架垮塌的案例,主要有以下原因:
(1)支架承载力不能满足桥梁混凝土的荷载要求,安全度不够;
(2)还有可能是混凝土浇筑速度过快,混凝土浇筑量超过单位面积模架最大支撑力;
(3)有些支撑搭设不能满足要求,支撑连接不牢固,垂直度不够,悬挑高度过大等等。
(4)有些杆件弯曲,破损,厚度不够,扣件连接不牢固等等;
(5)有些房建施工单位,把用于房建施工的支架及施工队伍以及施工方式用于桥梁施工,由于桥梁的荷载远远大于房建荷载,造成支架失稳;
(6)个别项目工期要求不合理,施工时间过短,支架加固,检查,验收不够。
(7)施工技术人员、管理人员、施工工人缺乏同类工程的施工经验,责任心不强,管理不到位。

应该说,桥梁支架垮塌事故都是可以避免的,并不是很复杂的技术问题,在进行桥梁现浇混凝土施工中,要有足够的冗余度,要优先采用先进的支架体系,对于高大支撑架,应该使用桥梁专用支撑体系,要严格检查支架,严格验收,要严格控制混凝土浇筑速度,控制混凝土浇筑量,避免支架垮塌事故。






在支架下面有道路时,道路通行车辆的冲撞,也可能导致桥梁支架垮塌,因此,在跨路施工时,支撑门洞应该做防车辆冲撞的硬质防护。要防止酒驾、毒驾,以及车辆失灵对支架造成的破坏。




不正当的混凝土浇筑方式,过快的浇筑,浇筑过多,均有可能产生巨大的压力,导致模板垮塌,对于流塑状的液体,侧压力很大,在高大墩柱浇筑混凝土的时候,要控制浇筑速度,同时要采取措施,增加模板的侧向稳定性。




极其特殊的一个案例是桥梁在混凝土浇筑完成后,没有进行钢绞线的张拉,就盲目拆除支架,导致还没有形成整体强度的梁体坍塌,这种情况是极低级的错误,现场管理人员缺乏基本桥梁基础知识,缺乏必要的管理,缺乏应有的责任心。






这起低级错误造成的事故,并不具备技术上的难度,但是对于桥梁工程带来很严重的社会负面影响。社会成员并不具备桥梁专业知识,只是知道桥梁没有修建完成便坍塌了,因此对桥梁的安全性产生怀疑,还有媒体不负责任的说法,甚至炒作等等,总之,低级的错误对桥梁带来严重的社会影响。




在大型模架的支撑方面,要有节点设计,防止支撑失稳,要进行必要的试验,要有足够的冗余度。上图的案例就是大型支撑失稳造成贝雷梁垮塌,大型支撑体系的节点设计非常重要,必要的话,应采用双排钢管支撑。






在桥梁顶升阶段,要认真计算、控制各个节点的受力,防止支撑失稳,防止梁体偏心受力,要对液压顶升装置进行检验,要有防脱落装置,要防止顶升设备失灵造成顶升事故。大型桥梁构件的顶升,是危险性较大的工程,要有足够的冗余度,要组织专家论证,要有严密的组织体系,必要的话,要组织试验,同时要有应急预案。






对于大型桥梁的支撑系统,要有足够的冗余度,对于不经常使用的新型预应力支撑体系要有计算,有方案,对于节点受力,节点设计,要有详细的考虑,同时,在试验加载的过程中,要逐级加载,要有变形、应力的相关量测,同时,要封闭施工现场,防止在试验过程中对人员造成损害。




对于大型钢结构梁体的稳定性,要有所考虑,在吊装过程中,在施工桥面系施工过程中,要采取措施,稳固钢构件,防止大型钢梁失稳造成事故。
大型钢结构梁体吊装,属于关键工序,需要相关的经验以及严密的指挥协调组织,同时,对于大型起重机的使用,也很重要,需要比较专业的检查、操作。大型机械的失稳,也是在桥梁施工中经常出现的问题。






对于桥梁大型临时塔架,不仅要计算在受力状态下的工况,还要计算拆除阶段的工况,验算拆除时的受力状况。拆除塔架,实质上是塔架受力体系转换的过程,随着辅助支撑结构的解除,很容易产生塔架失稳的情况,同时,工程后期,项目管理人员松懈,管理人员不足,不重视,很容易出现事故。




在城市高架桥的拆除阶段,同样存在桥梁受力体系转换的问题,存在不稳定情况。由于桥梁拆除不受重视,并没有纳入新建工程的管理体系,往往容易出现事故,这方面有很多事故案例值得借鉴。











桥梁拆除工程,是受力比较复杂的工程,同时也是危险性较大的工程,应当由相应有资质的设计单位对拆除工况进行演算,并认真编织施工方案。






有些事故案例是很特殊的,在采用悬浇法施工的桥梁中,一般要在“0号块”上设置“精轧螺纹钢筋”,用以抵抗施工过程中可能产生的不对称偏心荷载。而在上面的案例中,施工方省略了精轧螺纹,试图以两侧对称施工重量产生自平衡,以节省精轧螺纹,节省费用。但是,在施工中没有控制好对称受力,产生较大偏心距,导致桥梁垮塌。事实上,完全依靠两侧的施工荷载进行平衡时很难做到,并且是很危险的。对于特殊方法施工的桥梁,一定要按照相关的工法进行施工,才能避免事故。


在桥梁大型机械使用方面,很容易出现事故,可能的原因有:(1)大型机械的状况是否能够满足要求,部件是否存在缺陷;(2)机械吊装设计,受力工况是否能够满足要求;(3)地面基础的承载力能否满足要求;(4)是否有足够的安全冗余度?(5)机械的操作人员是否有相关的资质,是否有相关工程的经验?以上问题处理不好,都有可能导致大型桥梁机械的事故。













由于桥梁构件重量很大,吊装工况不确定,再加上机械的性能、完好程度不相同,机械操作人员的经验不足,责任心不强,是导致大型机械事故的原因。对于此类事故,要有足够的验算,要由具有相应资质、相关工程经验的人员进行施工,同时,在施工前,要进行论证,有相应的管理体系,管理人员。对于大型桥梁构件的吊装一定不能掉以轻心。







对于具有特殊造型设计的桥梁,要认真进行力学计算,桥梁要承受车辆荷载,荷载值比一般民用建筑大很多,内力也很复杂,桥梁还面临比较严重的疲劳受力的问题,力学是桥梁工程的核心,满足力学结构是桥梁的基础,桥梁的美学必须在保证桥梁结构安全的前提下才可以进行设计。在设计各种景观造型的桥梁时,一定要认真进行力学验算,要有足够的安全冗余度。在进行桥梁荷载试验时,要逐级加载,要检测主要受力杆件的应力、变形,符合要求后,再进行下一级的加载,对于桥梁荷载,要有足够的安全贮备,同时要避免对于试验现场周边人员的伤害。









由于设计上的缺陷,材料缺陷,施工缺陷,维修不当等等原因,可能造成极其严重的桥梁事故,造成大量的人员伤害以及重大的社会影响。桥梁事故往往是多种原因、因素叠加的结果,是多种因素共同作用产生的,是小概率事件。重大桥梁工程事故往往是多重因素的叠加,而由于桥梁使用的长久性,以及环境条件的不确定性,这种小概率事件在桥梁长时间使用的过程中是有可能发生的,因此,不能回避小概率事件,要对桥梁可能面临的各种工况进行考虑,并认真研究小概率事件,采取措施,避免事故。
事实上,在现有技术手段的情况下,只要分析出存在的问题,有很多的解决手段,并不很困难。桥梁工程是非常古老的工程,几乎在有人类的时候就有桥梁了,桥梁技术远比航天技术简单、明了,因此,认真分析事故的可能性,识别风险,对于桥梁技术人员,显得有尤为重要。


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