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金华钢结构倒塌事故6死6伤:疑似设计缺陷

2021-12-30 15:36
来自: 路桥工程设计公众号 收藏 分享 邀请

【52监测网讯】11.25日,浙江省应急管理厅官方网站发布的一则“较大生产安全事故查处挂牌督办通知”显示,金华开发区“湖畔里”项目在建工地发生一起钢结构架倒塌事故,共造成6人死亡、6人受伤。 ...

11.25日,浙江省应急管理厅官方网站发布的一则“较大生产安全事故查处挂牌督办通知”显示,金华开发区“湖畔里”项目在建工地发生一起钢结构架倒塌事故,共造成6人死亡、6人受伤。


据金华经济技术开发区管委会官方微信公众号消息,“湖畔里”位于金华婺城区经济开发区湖海塘区块,总投资9亿多元,规划用地42亩,总建筑面积约10万平方米,是集购物、餐饮、娱乐、住宿、邻里配套工程为一体的社区型商业综合体。计划2022年8月具备试营业条件。



在官方还在调查的时候,网上有传闻,此次事故疑似和设计有关。据说出事后施工和设计都控制了,但是施工单位的很快出来了,设计的还在里面。


由此,梳理下前几年同类工程事故的结局和处理。

写在前面的话,请各位结构设计同行一定务必好好看看,尤其错误的认识,我只是枪手,我没签字,和我没关系:


     1、图纸不签名就不能成为施工图,签名就要负法律效力,这是不容质疑的。而且要终生负责。字是不能随便签的,设计人负60%--65%的责任,专业负责负20%--30%的责任,校对是10%,审核是5%,审定3%。一般是按这个比例。但是出了问题就看良心了,有些人就不讲责任了。都是设计的。我一般不随便签字,一定要仔细看图,没问题才能签字。


     2、根据实际的案例,刑事责任最终追究的是“直接责任人”,此人含义深刻。如果是你设计的图纸出了安全事故,虽然图纸签的是别人的名字,你也是承担刑事责任的直接责任人,不要耍小聪明把法院当傻子,除非你足够聪明不留下蛛丝马迹,但建设周期这么长不留下任何证据是不可能的。同样不盖章不签字出白图,法院同样能追查到直接设计人。


     根据生产安全事故(以下简称事故)造成的人员伤亡或者直接经济损失,事故一般分为以下等级:


(一)特别重大事故,是指造成30人以上死亡,或者100人以上重伤(包括急性工业中毒,下同),或者1亿元以上直接经济损失的事故;


(二)重大事故,是指造成10人以上30人以下死亡,或者50人以上100人以下重伤,或者5000万元以上1亿元以下直接经济损失的事故;


(三)较大事故,是指造成3人以上10人以下死亡,或者10人以上50人以下重伤,或者1000万元以上5000万元以下直接经济损失的事故;


(四)一般事故,是指造成3人以下死亡,或者10人以下重伤,或者1000万元以下直接经济损失的事故。


以下案例均为重要部分节选。


案例一:湖南永州秀峰庙大桥施工垮塌   资料来源,永州市应急管理局



2016年8月13日,湖南省永州市道县白马渡镇正在建设的秀峰庙大桥发生较大坍塌事故,造成4人死亡,7人受伤,直接经济损失867.4万元。秀峰庙大桥位于道县白马渡镇武家滩村,跨越舂水河流,连接青口村,属移民项目民用桥梁。大桥全长118米,为桥型1孔净跨100米中承式肋拱桥,左边0#桥台基础采用桩基础,右边1#桥台采用实体基础,桥宽为5米+2*0.45米护栏,设计荷载公路Ⅱ级,通航等级为通行挖沙船,设计基准期为100年。

2009年12月23日,约定设计费用5万元。


2016年10月21日,《永州市道县白马渡镇武家滩村秀峰庙大桥坍塌事故技术鉴定报告》主要内容如下:


对秀峰庙大桥结构设计阶段的安全性进行复查,得出以下结论:


1、大桥结构设计阶段主拱圈的强度、稳定性满足规范要求。


(设计图纸无问题)


①在公路-Ⅱ级荷载作用下,成桥阶段主拱圈的强度、稳定性满足规范要求;


②设计拟定的各施工阶段,裸拱的强度和稳定性满足规范要求;


2、对秀峰庙大桥施工阶段的安全性进行复查,得出以下结论:


(1)大桥主拱圈混凝土浇筑施工工序不合理,未按设计要求合理分层、分段(均衡)对称浇筑,造成1#台侧2个拱肋混凝土比0#台侧长度多7.5m,厚度约60cm,计9m3,不对称荷载22.5t.


(2)劲性骨架截面尺寸、钢材质量满足设计要求,但部分杆件设置不满足设计要求;劲性骨架焊缝质量、加强钢筋数量及间距和骨架安装线形不能满足设计和规范要求。


3、坍塌时刻受力复核验算表明:


①坍塌时刻所处施工阶段结构的强度满足规范要求;


②坍塌时刻所处施工阶段,距1#桥台拱脚38.5m-41.5m截面处劲性骨架杆件稳定性不满足规范要求,失稳风险杆件所处位置与实际坍塌位置吻合。


4、永州市zz设计院非法承揽秀峰庙大桥设计工作。


(设计流程和资质有问题)


一是无资质承揽设计业务。永州市zzz设计院不具备相应设计资质,属无资质承揽秀峰庙大桥设计工作。设计院法人、秀峰庙大桥设计人吴某某,也不具备相应的执业资格,属于无资质从事设计工作。


旁白:


二是设计变更不符合法定程序要求。永州市交通勘察设计院擅自将传统的施工方法(满堂式支撑)改为自创的角钢吊模支撑,未报相关单位进行审核,就要求施工单位按图施工。


三是设计单位安全责任履行不到位。永州市zzz设计院采用角钢吊模支撑方式设计秀峰庙大桥,没有按法定要求在设计中提出保障施工作业人员安全和预防生产安全事故的措施建议。


四是设计不符合法律法规基本要求。设计图纸,无人签字盖章,无设计单位公章,无设计图审章。


设计人员处理结果:吴某某,男,57岁,中共党员,道县人,永州市zzz设计院主要负责人,秀峰庙大桥设计施工图的设计人。因涉嫌刑事犯罪,2016年8月14日已被公安部门刑事拘留。


原文链接:道县白马渡镇秀峰庙大桥“8.13”较大坍塌事故调查报告:http://www.yzcity.gov.cn/ajj/0201/201709/51849abf0b3f466a8e6b15fc80b625be.shtml


案例二 冰凌撞击所致!哈尔滨一大桥垮塌原因确定,设计规范对冰压力有明确规定


2021年3月28日夜,黑龙江蚂蚁河突发特大凌汛,3月29日5时50分,方正县新兴大桥一号桥板发生移位下沉,方正县应急、交通、交警等部门第一时间赶到现场,对该路段实施管制,并公告绕行路线。3月29日11时40分,新兴大桥2、3号桥墩坍塌,未造成交通事故和人员伤亡。


检查结果如下:


(1)由于蚂蚁河河面冰凌撞击,新兴大桥方正县一侧,2号墩、3号墩倒塌,致第2跨、第3跨、第4跨主梁发生坍塌,桥梁行车已中断;


(2)该桥第1跨、第5跨主梁产生横向变位,主梁已掉落至支座垫石外侧;


(3)该桥第6跨至第15跨河道淤塞,致使主河道改道,造成堤岸冲刷严重。



冰凌撞击,导致大桥桥墩坍塌,规范条文中《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015的4.3.11条,关于冰压力的计算规定。





桥梁设计一定要注意考虑冰压力的作用!!!


案例三 州河大桥垮塌事故 历史的教训应被铭记


早期(1975-1982年)斜拉桥的共同构造特点是:


(1)多采用预应力混凝土斜拉结构体系(当时还用不起钢结构,而预应力可控制梁体混凝土开裂);


(2)采用构造相对简单的、布置在竖直面内的双面索(对空间索的力学分析,手段不多,把握性还不大);


(3)采用抵抗压弯扭更强的实腹式箱梁(对混凝土空腹结构,如桁架,过去积累的成功经验很少);


(4)主跨多采用悬臂浇筑施工(以保证钢筋连续,接头可靠)。


当时的科研和工程实践证明,采用如此的构造,能使公路斜拉桥的跨度达到200m级,铁路斜拉桥的跨度达到100m级。


州河大桥工程概况


州河大桥位于四川达州,要求桥梁满足双车道行车、行人、供热管道和水管过江以及环境美化等多种功能。


1983年立项得以通过,1984年11月底开始初步设计,同年12月中旬通过初设鉴定;到1986年1月底,完成施工图设计;1985年2月破土动工,计划1986年底竣工通车。


这桥的设计,由兰州的一所大学和一家工程设计单位承担。设计负责人在高校工作,擅长于力学分析,针对斜拉桥结构,提出过当时认为先进的设计理论和方法,包括:基于“施工动态图示”的恒载设计,“索面单元”(可用于空间索内力分析)和索力“一次张拉”(即不用调索,简化施工)等,并将其应用于州河大桥设计。这桥的施工,由四川省南江县的某建筑工程公司承担。


州河大桥的立面布置,见图4。结构为钢筋混凝土空腹梁独塔斜拉桥,主跨190m,边跨70m,桥宽12m。这桥的最大亮点,是利用地形,将桥一端的拉索直接锚固于山体上,这样,不仅与周边环境协调,还可省去一个索塔。坦率地讲,即便用今天的美学眼光看,这样的造型也是相当有创意的。




州河大桥的设计特点,主要有以下几点:


(1)充分利用桥位处环境条件。桥北端有一小山,名龙爪山,山上有座龙爪塔(相传始建于唐代,现为省重点保护文物)。于是,以山代塔,以桥连山,既可设计出跨度达190m的独塔斜拉桥,还可把桥梁建筑与周边自然及人文景观联系起来。


(2)第一次采用空间索。桥梁南岸采用布置在竖面内的双面索,而在靠山一侧,则第一次布置下窄上宽的空间双面索,以便增加桥梁的“俯视美”(设计者语)。拉索由平行钢丝构成。


(3)采用带悬臂(宽2.5米)的钢筋混凝土倒梯形空腹箱梁。主梁高3.3米,顶板全宽12米,底板宽4.5米,两板均为实心板,厚15-20厘米。斜腹板为X形腹杆(采用透空腹板,是为了减少箱内供热管道的温度影响),腹杆截面尺寸15×20厘米。主梁节段长2.4米,两节段间布设一片0.4米厚的隔板。隔板的断面形式(参见图5),是在空腹主梁的基础上,内加人字形斜杆,外加两根斜拉杆(将顶、底板外缘连接起来)。拉索的下锚座,就设在隔板顶面外缘处。


(4)采用“叶脉”状拉索。这是指将一根拉索在靠下端的某处,分散成三根更细的索股,分别锚固在三片隔板上。设计者认为,“叶脉”状拉索集稀索与密索之长处于一体,既可使锚座轻型化,造型还美观。


(5)采用预制、吊装、拼接、一次张拉的施工方案。预制的主梁长2.8米,由一段空腹箱和一片隔板组成,吊装就位后再现浇0.2米厚的拼接层。梁体拼装时,就位一节,张拉一节,全桥吊装完成后无需进行索力调整。


图5为施工中的州河大桥,这可能是其垮塌之前最后留下的身影。



1986年10月29日,大桥合龙在即,在吊装北岸某一梁段(位置见图4中间的圆框示意)时,北岸主梁突然破断(位置见图4中左边的圆框示意)垮塌。事故造成16人死亡(还不清楚多少人受伤),直接经济损失近400万元。


桥梁垮塌的一些照片



主梁破断处



锚于岩体的拉索松弛


事故的原因,从施工方面看,问题主要出在施工单位的技术水平上。当施工技术低下时,再好的设计意图也难以实现。因施工单位是一家只有丙级资质的建筑工程公司,先前也无任何桥梁建造的经验,这就不可避免地会导致一系列的施工质量问题,如主梁预制的精度太差,部分构件的混凝土强度不合格,钢筋漏装等。从图10和图11看,垮塌的梁体大多“粉碎性骨折”,钢筋材料(包括拉索防护)破损不堪,保护层厚度严重不足,质量问题显而易见。



另一方面,囿于当时的技术条件,现场没有施工监控措施,也无有效的测控手段,这就可能导致主梁的线形和索力失控。这给一根压弯构件(悬臂主梁)带来的风险,不言而喻。



从设计方面看,尽管这桥的新构造很多(大概空间索、预制钢筋混凝土空腹箱梁、“叶脉”状拉索等,都是在国内斜拉桥中首次采用),但似乎缺乏十分有力的试验验证和类似成功经验的支撑。尽管事故调查认为主要责任在施工,但若让今天的桥梁工程师来讨论前述州河大桥的5大设计特点,笔者猜测,除了前2点可得到认可外,对后3点均会产生一些疑虑。例如,不加预应力的空腹单箱主梁与钢筋混凝土桁架相差不多,其节点受力性能和整体性如何?混凝土开裂如何控制?再如,将一根索的一部分拆分成三股,其构造可靠吗?如何调控“就位一节、张拉一节”时各股的内力?还有,如何在构造上保证预制节段间现浇接头的质量?诸如此类的问题,不知当时是如何考虑的;但可知的是,这些疑虑均与桥梁安全有密切关系。


个人看法,“叶脉”状拉索可能是设计上的一个不足之处。一来,北岸拉索的倾角过小(最小的水平夹角只有约13°),这会加大主梁所承受的水平压力;二来,在当时的技术条件下,采用“一分为三”的拉索构造及分次张拉方式,容易导致北岸空间索的计算与实际情况出现大的偏差。


从工程管理方面看,记得当时采用的是设计施工总承包的方式,也还没有实施监理制度。设计施工总承包本身没有任何问题,有问题的是,设计负责人并不专长于桥梁施工,而施工单位的桥梁建造技术能力又严重不足,这就基本上让一座大桥的工程管理流于形式。可以设想,如此状况下,即便风险就在眼前,大家也可能浑然不觉。


简而言之,这桥的施工质量很差,现场监测失控,工程管理也难以到位;尽管设计独树一帜,大胆新颖,但所采用的梁索构造与当时成功建成的大跨斜拉桥者差异较大。这些不利因素的综合效应,最终导致了当北岸悬臂施工接近最不利状态时,在压弯(也不排除因上、下游索力不均而产生的扭矩)共同作用下,主梁在其质量和受力最薄弱之处轰然断裂。


从州河大桥事故中,受教深刻的是以下三个“不等同于”,即:力学不等同于工程,图纸不等同于实物,创新不等同于成功。遵循工程规律办事,是我们桥梁工作者应该谨记在心的。


(文章源自路桥工程设计公众号,本文由路桥工程设计公众号上传并发布,此文系转载,仅用来学习及交流,版权归属原作者及原刊载媒体所有,侵权删)

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