钢绞线锈蚀断裂？德国大桥倒塌事故分析

本文转载自公众号土木吧

Carola Bridge是Dresden市中心的四座易北河大桥之一，是新老城区连接的交通要道。桥梁横跨易北河，南面与老城区接壤，北面与新城内、卡罗拉广场接壤，桥梁的地理位置如图1所示。

图1 事故位置示意图

图2 Carola Bridge A~C桥段示意图

桥梁结构形式为多跨预应力混凝土箱梁桥， 总长375m， 宽32m， 跨径分布为44+58+12+95+58m，如下图3所示。 根据资料显示，通航的第3跨跨径最大，特别采用了挂梁的形式以达到减小跨中弯矩的目的， 其中新城、老城侧分别为44m和12m的悬臂梁，中间为64m的挂梁 。 施工完成后，纵向三个独立的桥体在被连接在一起，如图4所示。

图3  Carola Bridge结构示意图

图4  Carola Bridge施工示意图

图5 悬臂梁、简支梁弯矩示意图

带挂孔的多跨静定结构也导致了桥梁墩顶负弯矩变大，从而从受力的角度上看，墩顶成为了受弯最不利的位置。

图6 连续梁桥及挂梁示意图

图7 挂梁实例

（1）主梁破坏情况

桥梁倒塌部分为中间第3跨（2#墩与3#墩之间），倒塌后残骸掉落至易北河，现场倒塌残骸如下图8。从倒塌后现场残骸可以看出，主梁主要有5处断裂位置，分别编号为断裂位置1~5。各破坏点特征为：

① 破坏位置1处两侧主梁完全分离，残骸表面未见明显的混凝土损坏痕迹；

② 断裂位置2、3位于破坏位置1两侧，梁底沉入水中难以观察详细破坏情况，顶面可观察到混凝土裂缝，根据两侧主梁角度分析主梁已断裂；

③断裂位置4位于2#墩墩顶，发生受弯破坏。

图8 倒塌后主梁断裂位置示意图

图9 倒塌后过程示意图

综合当前信息，事故发生时桥面无列车、行人，桥下无船舶同行，结构无明显外荷载作用。 事故发生时，可能由于预应力钢绞线有效面积大幅减小，结构突然发生垮塌， 呈少筋受弯破坏特点，无明显征兆 ，推测桥梁倒塌事故的原因可能为预应力钢绞线突然失效，详细事故原因有待相关单位进一步披露。

（3）事故处置

根据网上公开消息，尚不能确认事故桥梁有无安装传感器。根据亲历者讲述，事故发生时听到了两次声响，第一次是桥梁倒塌时发出的沉闷轰鸣，第二次是供暖管线爆裂产生巨大响声。事故发生时附近巡逻的警察等第一时间注意到了事故的发生，并且及时出动警力对桥梁周边区域进行了封锁，该市交通公司及时阻止了本该在3：34（倒塌36分钟后）通过该桥的3号线有轨电车，避免了事故伤亡。

1、根据当前披露的相关信息，推测事故原因可能为预应力钢绞线长期锈蚀导致有效截面面积减小， 墩顶负弯矩最大位置抗弯承载力不足使结构体系失效 ，进而发生倒塌，详细原因需要进一步调查。

2、从披露的信息上看，暂时没有证据表明桥梁上有监测系统或监测系统发挥了作用。

3、 没有倒塌次生灾害人员伤亡的原因主要是轨道交通 发 车频率低，同时在附近巡逻的警察第一时间注意到了事故的发生 ，并及时出动警力对桥梁周边区域进行了封锁，阻止了倒塌36分钟后本该过桥的3号线有轨电车。

4、对于重要桥梁、灾害多发地区的桥梁，在有条件情况下 加装桥梁倒塌预警装置，实时捕捉事故现场视频、加速度和声音信号 ，第一时间发现桥梁倒塌，及时阻断交通、减少二次事故的时间窗口，大幅度降低事故伤亡。

以上工作由浙江工业大学研究生朱志翔、张啸鑫、袁子顺、范佳旭、余振源、祝瑜婷合作完成。本工作仅仅是学习事故分析的练习资料，如有不当之处，敬请批评指正。

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