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超高車輛撞擊橋梁的案例分析

2019-7-19 08:15
來自: 檢師學社 收藏 分享 邀請

2019年5月18日晚22:25左右,在杭州市區内一輛沿秋濤北路由南向北行駛、裝載了超高大型貨物的安徽牌照大貨車,迎頭撞上了慶春路與秋濤路交叉口人行天橋。天橋東南側一段橋面主梁被撞垮塌,坍塌的天橋直接壓在了大貨車 ...

2019年5月18日晚22:25左右,在杭州市區内一輛沿秋濤北路由南向北行駛、裝載了超高大型貨物的安徽牌照大貨車,迎頭撞上了慶春路與秋濤路交叉口人行天橋。天橋東南側一段橋面主梁被撞垮塌,坍塌的天橋直接壓在了大貨車上。這一事件也一度成為了近期橋梁坍塌事故的熱點,引起了國内學者對跨線橋梁被車輛撞擊的關注。

随着我國城市規模的不斷擴大,城市交通壓力與日俱增。于是,大量建設立交橋梁,發展立體交通成為解決該問題的重要途徑。但是,由于駕駛人員素質不高,加上監管力度不夠,超高車輛-橋梁上部結構碰撞事故屢見不鮮。根據有關統計數據,北京橋梁半數曾被超高車輛撞擊,由此損壞的橋梁占已損壞橋梁總數的20%以上。

本文介紹北京市某跨線橋被超高車輛撞擊後缺損狀況的檢測評估情況,通過橋梁撞擊後局部破損狀況的評估為橋梁的應急搶險提供了技術依據。

一、橋梁概況

某跨線橋全長86.4m,跨徑組合為3×25.0m,全寬15.0m,行車道寬12.0m,左側人行道和欄杆寬2.0m,右側人行道和欄杆寬1.0m,橋下淨空4.7m。橋梁上部結構為3跨預應力鋼筋混凝土簡支T梁,下部結構為鋼筋混凝土U型橋台、柱式墩。橋梁中間跨上跨引水渠,第3跨上跨為城鎮道路。

圖1 橋梁立面照片

二、橋梁撞擊事件回顧

2014年8月26日中午,橋梁第3跨上部結構梁體被超高車輛碰撞,導緻2片T梁損壞嚴重。超高車輛為混凝土泵車,橋梁沿橋下道路由西向東行駛,泵車頂部超高部分撞擊橋梁上部結構,碰撞過程中泵管脫落。車輛撞擊橋梁的現場情況見圖2~圖3。

圖2 泵車撞擊邊梁現場狀況

圖3 肇事車輛泵管脫落

三、橋梁撞擊檢測結果

第3跨上部結構梁體受超高車輛撞擊,導緻多片T梁出現損壞,其中受3-7#和3-8#梁體跨中區域受車輛正面碰撞沖擊,損壞嚴重。

3-8#梁跨中區域損壞嚴重,撞擊點處梁體馬蹄部位及防撞角鐵有明顯的橫向變形,T梁腹闆混凝土出現全截面斷裂。撞擊處T梁底部及腹闆外側混凝土出現大面積破損、脫落,鋼筋及預應力管道大面積外露,外露鋼筋出現明顯變形,梁體腹闆出現多條斜向劈裂裂縫。梁端3-3-8#支座向右側剪切變形,支座左側頂部存在局部脫空。

3-7#梁跨中區域損壞嚴重,撞擊點處梁體馬蹄出現一處破損,面積S=0.5×0.3 m2,破損區域鋼筋局部外露。T梁腹闆底面沿破損區域出現斜向斷裂,并貫通腹闆底面,腹闆底面斜向斷裂沿右側腹闆向上延伸0.3m,斷裂處最大寬度為1.5mm。

3-4#梁和3-6#梁腹闆底部馬蹄跨中區域出現局部的混凝土破損,梁體未出現開裂。

橋梁上部結構T梁損壞情況見如下圖片。

圖4 3-8#主梁(邊梁)跨中内外兩側破損情況

圖5 3-8#梁跨中區域橫向變形

圖6 3-8#梁外側腹闆斜向開裂

圖7  3-7#梁梁體受車輛撞擊情況

圖8 3-7#梁腹闆底部斷裂并延伸至馬蹄部位

圖9 3-4#梁腹闆混凝土局部破損

根據《公路橋梁技術狀況評定标準》(JTG/T H21-2011)中評定方法,對該橋上部結構梁體進行評定,其中3-8#梁已經出現破壞,梁體存在明顯變形;3-7#梁腹闆底部0.3m範圍斷裂,影響主梁的承載能力。3-7#和3-8#主梁均評定為5類構件。其餘主梁腹闆底部有局部混凝土破損,破損處未出現結構性受力裂縫,不影響主梁結構的承載能力。

四、橋梁上部結構撞擊過程分析

該橋第3跨橋下道路為東西走向,橋下道路設有縱坡,橋下道路從西至東為下坡方向。因此該橋第3跨主梁下緣至路面的淨空分布為:西側橋下淨空小,東側淨空大。事故車輛行駛方向為由西向東,由于超高車輛在行駛過程中超高部分與邊梁首先發生撞擊,導緻3-8#梁腹闆底部兩側出現嚴重損壞,梁體腹闆出現橫向彎曲變形、腹闆出現斜裂縫。在碰撞過程中車輛超高部分與第2片梁體底部繼續碰撞,同時泵車最頂部泵管因碰撞脫落。由于車輛碰撞導緻車速明顯降低,最高處泵管脫落以及橋下淨空增大導緻其餘主梁僅有局部混凝土破損。

根據清華大學陸新征課題組的研究成果,超高車輛—橋梁撞擊的破壞形式有整體破壞和局部破壞兩種模式。

根據本橋事故發生以及撞擊過程的分析,主梁結構的破壞屬于局部破壞的模式,橋梁上部結構有兩片梁出現嚴重的局部破壞,影響橋梁結構的承載能力應進行更換。其餘T梁腹闆底部的局部破損屬于輕微的表面性的局部損壞,通過補強維修可以滿足使用要求。

圖10 車輛-橋梁撞擊破壞的模式

五、檢測結論及處理建議

根據檢測結果,該橋3-7#和3-8#主梁評定為5類構件。對橋梁提出有針對性的應急處理建議如下:

(1)立即對該橋3-7#和3-8#梁對應的橋面及梁體撞擊影響的橋下區域進行封閉,消除對橋面行車存在的安全隐患,防止梁體混凝土局部掉落出現砸傷橋下行人及車輛等安全事故;
(2)對該橋3-7#和3-8#梁兩片主梁進行更換;
(3)對其餘主梁腹闆馬蹄處的破損區域采用高強度的混凝土進行修複處理;
(4)在更換3-7#和3-8#梁時,更換主梁對應的支座、橋面系及其它相關的附屬設施。

六、防止跨線橋梁被車輛撞擊的措施

近年來跨線橋梁和立交橋梁被車輛撞擊的事故頻發,為避免和防止類似事件的放生,筆者提出以下管理和技術措施。

(1)建議政府管理機構加強超高車輛的管理,對于超高車輛違法通行加大處罰力度;
(2)對于橋梁建設和管理單位加強橋下淨空的管理,橋下淨空高度的限制應規範合理,應根據橋下道路的等級設置合理的淨空,保證正常車輛的通行。特殊條件下橋梁淨空不能滿足正常車輛通行時,應在橋梁兩側設置限高措施,避免車輛超高車輛撞擊橋梁造成嚴重的損失。
(3)随着技術的發展應研究超高車輛的監測預警系統,在超高車輛距離橋梁合适的距離(根據橋下道路通行速度來确定)發出預警通過廣播、預警等提示超高車輛及時采取措施,進行繞道行駛。
(4)進一步研究超高車輛—橋梁撞擊破壞的機理以及橋上安裝防止撞擊破壞的機構或措施,減小撞擊發生時對橋梁造成嚴重的損害。


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