无锡桥梁垮塌成为新的热点，桥梁安全应警钟长鸣！

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无锡桥梁垮塌成为新的热点，桥梁安全应警钟长鸣！

2019-10-11 09:47

原作者: 朱尚清来自: 检师学社收藏分享邀请

【52监测网】10月1日台湾宜兰南方澳跨港大桥垮塌的热点余温还在，2019年10月10日晚18时10分左右，无锡一高架桥突然倾覆垮塌，再次成为新闻和网络的热点。 ...

编前语

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序言

10月1日台湾宜兰南方澳跨港大桥垮塌的热点余温还在，2019年10月10日晚18时10分左右，无锡一高架桥突然倾覆垮塌，再次成为新闻和网络的热点。笔者的5天前的文章“南方澳跨港大桥垮塌背后检测管理再次敲响了桥梁安全的警钟！”目前浏览量已经近万，无锡桥梁的再次垮塌事故提醒我们“桥梁安全应警钟长鸣！”

无锡桥梁突发垮塌

2019年10月10日晚上18时11分左右，312国道上海方向锡港路上跨桥路段桥面垮塌，通行受阻，后方车辆大量积压拥堵。视频内容显示，垮塌现场车辆通行受阻，有车辆被压。根据视频信息桥梁垮塌于11分14秒开始出现振动倾覆，至19秒整垮桥梁完全倾覆垮塌。

视频1 桥梁垮塌过程视频（点击即可查看）

据最新消息，桥下被压小车3辆（其中一辆系停放车辆，无人）。目前救援人员及车辆已到现场，救援和事故处置工作正有序开展。

根据现场视频，车辆垮塌时桥面通行一辆钢材市场的加长车违规超载车，然后随桥梁垮塌一起坠落。车辆核定应载65t而初步估计实载187t(实际车辆载重应以官方公布为准)，见视频2。

视频2 运输钢卷的超载车辆（点击即可查看）

通过视频分析桥梁垮塌可能是由于超载车辆经过桥梁偏载引起桥梁倾覆失稳，最后导致桥梁的倾覆垮塌。

无锡市审计局网站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》显示，312国道无锡段路线全长48.436公里，其中老路段21.356公里，改线段27.08公里。全线按一级公路标准设计，设计时速为100公里/小时（其中城镇段80公里/小时）；新建桥涵采用汽超-20，挂-120；改造现有桥梁采用汽-20，挂-100。

垮塌桥跨桥墩为花瓶式板式桥墩，桥墩上设有1个支座（见图1），桥梁在严重超载和偏载综合作用下容易出现倾覆失稳问题。根据桥梁设计荷载桥梁通行重载车辆为55t，根据网上视频分析桥面为行车道为双车道，双车道桥梁同时通行允许荷载为110t，超载车辆总重为187t，偏载通行时超过桥梁的允许通行荷载。此外考虑桥梁的安全系数，桥梁极限状态偏载状况能承受的偏载荷载需要通过桥梁原始设计荷载来进行验算才能确定。

图1 垮塌桥梁桥墩与支座

但是从桥梁破坏形态来分析其属于倾覆失稳，该桥上部结构形式从视频资料分析可能为预应力混凝土连续箱梁。桥梁属于上跨桥梁，从图片1看桥梁属于直线段、且桥梁有一定的坡度。垮塌跨桥梁板式墩上仅设1个支座，支座位于箱梁底部中间位置，在偏载且严重超载情况下桥梁已发生倾覆。

独柱桥梁倾覆失稳案例

独柱墩高架桥（包括双支座窄墩宽桥）以其开阔的桥下空间和简洁的下部造型备受青睐，特别是在城市中为利用有限的空间构成立体交通是一个很好的设计方案。但是，对桥面车辆的行驶路线“超载偏载”的适应能力很低，在“载重偏载”这两种作用相叠加时桥梁安全度更低，倾覆失稳的概率较大。

表1 独柱桥墩桥梁事故

但也有专家对事故意见持不同意见，认为桥梁设计可能存在一定缺陷。超载肯定是导致大桥垮塌的一个原因，但不应该规避桥梁的其他问题，最主要的还是设计上问题，独柱墩的设计结构导致桥梁平衡性差，因此事发时4辆车的重量压在一侧，桥梁失去平衡而垮塌。

由于墩柱墩桥梁垮塌事件的影响交通部组织全国对独柱墩桥梁设计进行复核验算、以及抗倾覆验算等工作。同时在设计规范上组织编写桥梁抗倾覆验算相关内容。在新的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）中补充了整体式截面箱梁抗倾覆验算的要求。

现行规范对抗倾覆验算的规定

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）新增抗倾覆验算的相关规定：

4.1.8 持久状况下，梁桥不应发生结构体系改变，并同时满足以下规定：

1 在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态。

2 按作用标准值进行组合时（按本规范7.1.1条取用），整体式截面简支梁和连续梁的作用效应符合式（4.1.8）的要求：

自 2007年，内蒙古包头、天津、浙江上虞、黑龙江哈尔滨和广东河源相继发生箱梁匝道桥体横桥向倾覆失稳直至垮塌的事故案例。事故桥梁的基本特征（如图3）为：上部结构采用整体式箱梁；结构体系为连续梁，上部结构由单向受压支座支承；桥台或过渡墩采用双支座或三支座，跨中桥墩全部或部分采用单支座。

图3 事故桥梁的典型形式

事故桥梁的破坏过程表现为，单向受压支座脱离正常受压状态，上部结构的支承体系不再提供有效约束，上部结构扭转变形趋于发散、横向失稳垮塌，支座、下部结构连带损坏，如图 4。按照现行《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153）的规定，这类破坏属于承载能力极限状态范畴。

图4 典型破坏形式

倾覆过程存在 2个明确特征状态：在特征状态 1，箱梁的单向受压支座开始脱离受压；在特征状态 2，箱梁的抗扭支承全部失效。参考国内外相关规范，采用这两个特征状态作为抗倾覆验算工况。1 针对特征状态 1，作用基本组合下，箱梁桥的单向受压支座处于受压状态。2 箱梁桥同一桥墩的一对双支座构成一个抗扭支承，起到对扭矩和扭转变形的双重约束；当双支座中一个支座竖向力变为零、失效后，另一个有效支座仅起到对扭矩的约束，失去对扭转变形的约束；当箱梁的抗扭支承全部失效时，箱梁处于受力平衡或扭转变形失效的极限状态，即达到特征状态 2，如图 5 c。对特征状态 2，参考挡土墙、刚性基础的横向倾覆验算，采用“稳定作用效应 ≥ 稳定性系数×失稳作用效应”的表达式。

图5 箱梁桥达到特征状态 2的过程示意

箱梁桥处于特征状态2时，各个桥墩都存在一个有效支座，如图6。稳定效应和失稳效应按照失效支座对有效支座的力矩计算：

综合考虑该简化分析方法的偏差系数和实际车辆密集排布情况下汽车荷载效应的放大系数，确定横向抗倾覆稳定性系数为2.50。

图6 特征状态2时的有效支座示意

事故的启示

根据垮塌桥梁事故视频资料分析其破坏为典型倾覆破坏形态，上部结构连续箱梁立交跨（桥下两幅道路）桥墩为单支座，相邻跨为双支座。桥梁在偏载超载作用下导致桥梁处于规范中描述的箱梁处于“特征状态2时的状态”，设置双支座的一侧支座全部处于失效状态。此时箱梁处于非线性状态，随着箱梁变形的发散，最终导致桥梁的倾覆垮塌。无锡桥梁垮塌事故给我们的启示如下：

1、桥梁结构于2003年开始建设，桥梁设计是按照旧的规范进行设计。桥梁设计规范没有箱梁整体截面抗倾覆设计的验算。桥梁事故的具体原因尚未见官方正式公布，但笔者认为城市桥梁在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）实施前许多桥梁都是按照旧规范进行设计，城市桥梁独柱墩桥梁未进行抗倾覆设计。桥梁垮塌事故警示我们应该对早期设计的独柱墩桥梁（新规范明确为：整体式截面简支梁和连续梁）应按新规范进行抗倾覆验算，不满足要求的应进行抗倾覆的加固设计，并及时加固。

2、桥梁垮塌时桥面通行的是拉钢卷材的超载车重187t，通行荷载已经超过设计荷载值，超载是否为桥梁垮塌的主要原因（这还要通过专家组进行进一步的验算来确认）。但不可否认对于城市桥梁在上下班高峰期通行如此重的超载车，也反映治超问题是我国的一个难题。因此笔者建议应进一步加强车辆超载超限的治理，随着我国桥梁老龄化的到来，超载是桥梁安全运营的一个极大威胁。