跌落在地的钢箱梁

近年不少桥体倾覆事故的主角都是钢箱梁。之前发生的多起钢箱梁倾覆，最终调查原因大多是由于施工顺序不当引起的。中山这起事故会否与之前的案例有所不同？

叙威高速事故（左）与南京内环西线事故（右）

[为什么要用钢箱梁？]

既然钢箱梁的桥梁工程事故频发，那直接全部采用钢筋混凝土梁不是更好吗？钢筋混凝土梁的重量要比钢箱梁大不少，抗倾覆能力要较后者强。

可以，但没必要。

在某些特定区域施工新建公路，需慎重考虑对已建公路的影响。可以看到整个事故的鸟瞰图，横栏北立交将在多处上跨穿越已建的中江高速。

需多处跨越中江高速

在这些地方采用混凝土梁，会有一系列现实问题。

如果选择现场浇筑的方式施工混凝土梁，则需要在桥体底下搭建满堂支架，等混凝土强度上来之后再进行拆除。可想而知，这种工法是最不想被见到的，因为这些支架会在拆除之前会严重阻塞下方道路的交通。

现浇混凝土桥梁（示意）

当然，也可以选择在工厂预制好混凝土梁，再运输到现场吊装。但不想阻碍下方道路交通的话，道路范围内就不能设置临时支架。这将会导致桥体的跨度很长，令桥体成本和吊装难度大大增加。

因此，对于一些重要性次之的桥段（如匝道桥），跨越下方公路时使用钢箱梁方案是比较常见的。钢箱梁整体质量轻，对大跨度的情况适应性较好。从鸟瞰图也可以看出，在中江高速旁边的桥体就没用钢箱梁，而是采用了预制混凝土工字梁。这些工字梁区域的桥梁跨度也基本小于钢箱梁区段。

工字梁桥体的跨度要小于钢箱梁桥体

[为什么只有一半跌落？]

与南京内环西线事故比较明确的区别是，本次事故并不是整幅桥体倾覆，而只是跌落了一半。

这与钢箱梁施工过程中的分段有很大关系。

虽然钢箱梁质量相对较轻，但跨度太大时，仍然会存在从工厂运输至现场的交通不便以及吊装风险。所以，钢箱梁施通常也会被分成一节一节，在现场吊装到位后再焊接成整体。

参照事发桥体旁边和两端的其余钢箱梁，我们大概可以推测桥体的分段情况。

首先，匝道桥体是典型的双车道匝道，加上两侧的挑臂后，宽度约为10m左右。它的截面类似于下图（单箱双室）。

匝道钢箱梁典型截面（示意）

从下图的角度来看，钢箱梁可能大致按以下方式进行分段分块：沿桥体纵向，分为三节（永久支墩~临时支架，临时支架~临时支架，临时支架~永久支墩）。沿桥体宽度方向，分为四节（外侧挑臂，外侧曲线梁，内侧曲线梁，内侧挑臂）。照片下方邻近的另一段钢箱梁可以观察到有焊接痕迹，这些地方应该就是节段块之间的界面。

桥体分段分块推测

除了事故图片，网上找到的西环高速项目镇南互通段（同一个项目不同施工段）钢箱梁施工情况，也可以从侧面印证本次事发桥体的分段推测。

镇南互通段钢箱梁吊装照片

镇南互通段钢箱梁基本信息

特别注意到，镇南互通段钢箱梁外箱室采用的是单腹板“开口箱”，这与事故跌落梁体观察到的情况是一致的。有理由可以相信同一个项目内，同等规模的钢箱梁都会采用类似的分段分块方法。

跌落梁体有一侧没有腹板，即“开口箱”

综合以上信息汇总，事发梁体在桥体宽度方向的分段可能如下所示。

宽度方向上的分段示意

一般来说，钢箱梁分段吊装到位后，应尽快与相邻分段在环向与纵向进行焊接，形成一个整体。很不幸，从事故已经发生的层面而言，这些位置很可能还没来得及进行焊接，最终才会仅仅是外侧一半的跌落。

吊装到位后，环向与纵向应尽快焊接

[原因推测]

毫无疑问，钢箱梁发生了典型的倾覆破坏。在照片中可以看到，原本在外侧的挑臂跌落后却出现在内侧，证明梁体在跌落过程中发生了180°的旋转。

外侧挑臂跌落后出现在梁体内侧

将视频放慢进行观察，梁体的旋转最开始从右侧出现，整根梁出现了扭曲。右侧的扭曲带动梁体左侧也发生旋转，最终整体跌落。

梁体的扭曲最早出现在右侧

结合之前钢箱梁分段推测及信息对比，事故发生的原因最可能为：

（1）钢箱梁在桥体宽度方向被分为了四块，其中外侧曲线梁为“开口箱”。由于一侧缺乏腹板，且为曲线段，其重心并不在箱体中间，固有抗倾覆能力本身就比较弱；

（2）在内外侧曲线梁架设到位后，两者并没有及时焊接，外侧曲线梁继续仅靠自身重量抵抗倾覆；

（3）在未与内侧曲线梁焊接的情况下，外侧曲线梁继续焊接外侧挑臂。挑臂的重量令到梁体产生向外旋转的趋势，梁体的抗倾覆能力已危如累卵；

（4）最终，向外旋转的能量突破临界点，外侧曲线梁绕临时支座最外侧发生了旋转，梁体跌落。

转自公众号“岩土沿途Geotech”

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