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超高车辆撞击桥梁的案例分析

2019-7-19 08:15
来自: 检师学社 收藏 分享 邀请

2019年5月18日晚22:25左右,在杭州市区内一辆沿秋涛北路由南向北行驶、装载了超高大型货物的安徽牌照大货车,迎头撞上了庆春路与秋涛路交叉口人行天桥。天桥东南侧一段桥面主梁被撞垮塌,坍塌的天桥直接压在了大货车 ...

2019年5月18日晚22:25左右,在杭州市区内一辆沿秋涛北路由南向北行驶、装载了超高大型货物的安徽牌照大货车,迎头撞上了庆春路与秋涛路交叉口人行天桥。天桥东南侧一段桥面主梁被撞垮塌,坍塌的天桥直接压在了大货车上。这一事件也一度成为了近期桥梁坍塌事故的热点,引起了国内学者对跨线桥梁被车辆撞击的关注。

随着我国城市规模的不断扩大,城市交通压力与日俱增。于是,大量建设立交桥梁,发展立体交通成为解决该问题的重要途径。但是,由于驾驶人员素质不高,加上监管力度不够,超高车辆-桥梁上部结构碰撞事故屡见不鲜。根据有关统计数据,北京桥梁半数曾被超高车辆撞击,由此损坏的桥梁占已损坏桥梁总数的20%以上。

本文介绍北京市某跨线桥被超高车辆撞击后缺损状况的检测评估情况,通过桥梁撞击后局部破损状况的评估为桥梁的应急抢险提供了技术依据。

一、桥梁概况

某跨线桥全长86.4m,跨径组合为3×25.0m,全宽15.0m,行车道宽12.0m,左侧人行道和栏杆宽2.0m,右侧人行道和栏杆宽1.0m,桥下净空4.7m。桥梁上部结构为3跨预应力钢筋混凝土简支T梁,下部结构为钢筋混凝土U型桥台、柱式墩。桥梁中间跨上跨引水渠,第3跨上跨为城镇道路。

图1 桥梁立面照片

二、桥梁撞击事件回顾

2014年8月26日中午,桥梁第3跨上部结构梁体被超高车辆碰撞,导致2片T梁损坏严重。超高车辆为混凝土泵车,桥梁沿桥下道路由西向东行驶,泵车顶部超高部分撞击桥梁上部结构,碰撞过程中泵管脱落。车辆撞击桥梁的现场情况见图2~图3。

图2 泵车撞击边梁现场状况

图3 肇事车辆泵管脱落

三、桥梁撞击检测结果

第3跨上部结构梁体受超高车辆撞击,导致多片T梁出现损坏,其中受3-7#和3-8#梁体跨中区域受车辆正面碰撞冲击,损坏严重。

3-8#梁跨中区域损坏严重,撞击点处梁体马蹄部位及防撞角铁有明显的横向变形,T梁腹板混凝土出现全截面断裂。撞击处T梁底部及腹板外侧混凝土出现大面积破损、脱落,钢筋及预应力管道大面积外露,外露钢筋出现明显变形,梁体腹板出现多条斜向劈裂裂缝。梁端3-3-8#支座向右侧剪切变形,支座左侧顶部存在局部脱空。

3-7#梁跨中区域损坏严重,撞击点处梁体马蹄出现一处破损,面积S=0.5×0.3 m2,破损区域钢筋局部外露。T梁腹板底面沿破损区域出现斜向断裂,并贯通腹板底面,腹板底面斜向断裂沿右侧腹板向上延伸0.3m,断裂处最大宽度为1.5mm。

3-4#梁和3-6#梁腹板底部马蹄跨中区域出现局部的混凝土破损,梁体未出现开裂。

桥梁上部结构T梁损坏情况见如下图片。

图4 3-8#主梁(边梁)跨中内外两侧破损情况

图5 3-8#梁跨中区域横向变形

图6 3-8#梁外侧腹板斜向开裂

图7  3-7#梁梁体受车辆撞击情况

图8 3-7#梁腹板底部断裂并延伸至马蹄部位

图9 3-4#梁腹板混凝土局部破损

根据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)中评定方法,对该桥上部结构梁体进行评定,其中3-8#梁已经出现破坏,梁体存在明显变形;3-7#梁腹板底部0.3m范围断裂,影响主梁的承载能力。3-7#和3-8#主梁均评定为5类构件。其余主梁腹板底部有局部混凝土破损,破损处未出现结构性受力裂缝,不影响主梁结构的承载能力。

四、桥梁上部结构撞击过程分析

该桥第3跨桥下道路为东西走向,桥下道路设有纵坡,桥下道路从西至东为下坡方向。因此该桥第3跨主梁下缘至路面的净空分布为:西侧桥下净空小,东侧净空大。事故车辆行驶方向为由西向东,由于超高车辆在行驶过程中超高部分与边梁首先发生撞击,导致3-8#梁腹板底部两侧出现严重损坏,梁体腹板出现横向弯曲变形、腹板出现斜裂缝。在碰撞过程中车辆超高部分与第2片梁体底部继续碰撞,同时泵车最顶部泵管因碰撞脱落。由于车辆碰撞导致车速明显降低,最高处泵管脱落以及桥下净空增大导致其余主梁仅有局部混凝土破损。

根据清华大学陆新征课题组的研究成果,超高车辆—桥梁撞击的破坏形式有整体破坏和局部破坏两种模式。

根据本桥事故发生以及撞击过程的分析,主梁结构的破坏属于局部破坏的模式,桥梁上部结构有两片梁出现严重的局部破坏,影响桥梁结构的承载能力应进行更换。其余T梁腹板底部的局部破损属于轻微的表面性的局部损坏,通过补强维修可以满足使用要求。

图10 车辆-桥梁撞击破坏的模式

五、检测结论及处理建议

根据检测结果,该桥3-7#和3-8#主梁评定为5类构件。对桥梁提出有针对性的应急处理建议如下:

(1)立即对该桥3-7#和3-8#梁对应的桥面及梁体撞击影响的桥下区域进行封闭,消除对桥面行车存在的安全隐患,防止梁体混凝土局部掉落出现砸伤桥下行人及车辆等安全事故;
(2)对该桥3-7#和3-8#梁两片主梁进行更换;
(3)对其余主梁腹板马蹄处的破损区域采用高强度的混凝土进行修复处理;
(4)在更换3-7#和3-8#梁时,更换主梁对应的支座、桥面系及其它相关的附属设施。

六、防止跨线桥梁被车辆撞击的措施

近年来跨线桥梁和立交桥梁被车辆撞击的事故频发,为避免和防止类似事件的放生,笔者提出以下管理和技术措施。

(1)建议政府管理机构加强超高车辆的管理,对于超高车辆违法通行加大处罚力度;
(2)对于桥梁建设和管理单位加强桥下净空的管理,桥下净空高度的限制应规范合理,应根据桥下道路的等级设置合理的净空,保证正常车辆的通行。特殊条件下桥梁净空不能满足正常车辆通行时,应在桥梁两侧设置限高措施,避免车辆超高车辆撞击桥梁造成严重的损失。
(3)随着技术的发展应研究超高车辆的监测预警系统,在超高车辆距离桥梁合适的距离(根据桥下道路通行速度来确定)发出预警通过广播、预警等提示超高车辆及时采取措施,进行绕道行驶。
(4)进一步研究超高车辆—桥梁撞击破坏的机理以及桥上安装防止撞击破坏的机构或措施,减小撞击发生时对桥梁造成严重的损害。



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