重庆市綦江县彩虹桥特大事故分析

彩虹桥位于重庆市綦江县古南镇的一条河上，是一座连结新旧城区的跨河人行桥，该桥结构为中承式钢管混凝土提蓝拱桥，桥长140米，主拱净跨120米，桥面总宽6米，净宽5.5米，桥面设计人群荷载3.5kN/㎡。



事故情况
时间：1999年1月4日18时50分。
地点：重庆市綦江县古南镇一条河上。
事件：出事当时，30余名群众正行走于该桥上，另有22名驻扎该地的武警战士进行傍晚训练，由西向东列队跑步至桥上约2/3处时，整座大桥突然垮塌，桥上群众和武警战士全部坠入綦河中。
伤亡：事故造成40人死亡（其中：18名武警战士、22名群众）、14人受伤。
直接经济损失：约631万元（其中：建桥工程费418万元，伤亡人员善后处理费207.5万元，现场清障费5.5万元）。


破坏过程
该桥的垮塌过程大致分为四个阶段：
（1）局部吊杆锚固失效阶段。
1996年6月19日龙舟赛时，东岸上游7#吊杆和东岸下游3#吊杆发生巨响，经检查7#、3#吊杆已发生滑移失效。
（2）吊杆锚固失效发展阶段。
1998年5月某日桥上发生异常响声，桥面晃动下沉。
（3）多根吊杆锚固急速失效阶段。
1999年1月4日下午6点50分，桥面板倾斜垮塌，拱结构受力严重恶化。
（4）主拱结构整体突然垮塌破坏。
现场勘察发现，上游主拱断成13段，下游主拱断成15段，其断点均为工厂焊接处。


原因分析


1. 吊杆锁锚问题
吊杆锚固仅采用榔头敲打锚具夹片的方法，钢绞线锁锚方法严重错误，不能保证钢绞线有效锁定，不能保证吊杆中三根钢绞线均匀受力。在事故现场勘察中，经对东岸上游半拱的七根吊杆检查表明，除一根锚固完好外，其余钢绞线均全部或部分滑出，致使吊杆钢绞线锚固失效。同时，夹片端面参差不平，夹片与锚头锈蚀粘连严重，影响锚具对钢绞线的夹持能力，其它区域不少吊杆也有类似现象。因此锁锚方法错误、吊杆锚固失效是桥面板垮塌的直接原因。另处吊杆PVC管中灌浆不密实，局部漏灌，钢绞线锈蚀严重，危及结构的长期安全使用。


2. 主拱钢管焊接问题
经现场勘察取样，对焊缝进行X射线探伤、金相、强度等检验证明焊缝有裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣、陈旧性裂纹等严重缺陷，焊缝质量不能达到施工及验收规范规定的二级焊缝检验标准的要求。故主拱钢管工厂对接焊接头焊缝质量低劣是导致主拱垮塌的直接原因。


3. 钢管混凝土问题
主拱钢管内混凝土强度达不到设计要求。经现场取样检验，混凝土强度最低值仅15.6MPa，不能达到C30的设计要求。混凝土局部有漏灌现象，在主拱肋板处甚至出现1米多长的空洞。吊杆的灌浆防护也存在严重质量问题。工程质量低劣，进一步降低了结构的承载力。



4. 设计问题
设计过程中，设计图纸粗糙，更改随意，吊杆由40mm圆钢改为钢绞线群锚体系后，对采用无顶压张拉锚具未提出确保锁锚质量的相应措施；部分构造处理有不当之处；对主拱钢结构的材质、焊接工艺及质量、接头位置及锁锚质量等均无明确要求；门架配筋率低于设计规范要求；在成桥增设花坛等荷载后，主拱承载力不能满足相应规范的要求。


5. 其他直接问题
该桥施工组织设计中没有对分项工程制订严格的工艺操作规程及技术要求，对一些关键部位没有相应的检查验收程序。该桥建成时即是一座危桥。使用过程中，由于使用不当，管理不善，导致吊杆锚固加速失效，西桥头下游端支座处的拱架钢管产生陈旧性破坏裂纹，主拱受力急剧恶化。


6. 关于武警列队跑过该桥是否引起共振
该桥垮塌后，一些人提出垮桥是否与武警战士列队过桥发生共振有关。专家组对此进行了技术分析。经反复分析讨论，运用美国SuperSAP（91）和MARC动力性能计算软件进行计算复核，其结果表明：
（1）. 綦江县大桥前二十阶结构自振频率，没有落入结定激振荷载（14.3kN）的激振频率所在范围2.83～3.00Hz内。
（2）. 激振频率所在范围2.83～3.00Hz较接近的结构自振频率分别是第十一阶频率（2.769Hz，面内竖弯）和第十二阶频率（3.114Hz，侧向弯扭）。但是，高阶频率对结构共振的影响很小。
（3）. 从动态响应的位移频谱分析结果来看，激起的振动响应频带离激振频率2.83～3.00Hz很远，不会发生共振。
可认定：
22名武警战士列队在桥上跑步造成的动力作用，不会引起该桥共振，其产生的动力响应，远小于该桥的设计承载力。