哈尔滨阳明滩大桥引桥坍塌事故分析与对策.docx

精品文档哈尔滨阳明滩大桥引桥坍塌事故分析与对策翁俊峰 20090140120（土木工程学院，工程管理，0901班）摘 要：本文依据哈尔滨阳明滩大桥的概况以及相关技术资料分析，主要从人为使用因素、设计规范因素、设计存在的问题、施工质量存在的缺陷、政府部门维护管理不到位、建设工期短和事故处理措施缺乏等方面进行深入的分析，并据此得出结论。最后，依据结论以及结合其他相关研究提出了相应的解决对策。关键字：阳明滩大桥；坍塌事故；事故分析；解决对策Yangming Harbin beach bridge collapse accident analysis and Countermeasures( Wengjunfeng 20090140120 )Abstract: On the basis of Yangming Harbin beach bridge survey as well as the relevant technical information analysis, mainly from the human factor, design factors, the problems existing in the design, construction quality defects of government departments, maintenance and management is not in place, the construction period is short and accident treatment measures the respect such as lack of in-depth analysis, and to conclude. Finally, based on the conclusions and the integration with other related research and put forward the corresponding countermeasures.key words: Yang Mingtan bridge; collapsing accident; accident analysis; Countermeasures一、哈尔滨阳明滩大桥概况1、工程项目简介：阳明滩大桥位于哈尔滨市西部松花江干流上，因主桥穿越松花江阳明滩岛而得名，工程于2009年12月5日开工建设，2011年11月6日建成通车，估算总投资18.82亿元。为哈尔滨市首座悬索桥（双塔自锚式悬索桥），全长7133米，其中桥梁部分长6464米，接线道路长669米，每小时车流量可达9800辆，桥面宽度41.5米，双向8车道，主桥跨度427米，主塔高80米，桥下通航净高不小于10米，可满足松花江三级航道通航要求。哈尔滨市是我国地理纬度最高的大城市。全年1月为最冷月，平均气温为-19.7，极低值为-41.1；全年7月最热，有记录以来最高气温为39。最大冻土深度2.05m。四季风向多变，以偏南风为主导风型，年平均风速4.1 m/s，历年最大风速多介于14.526.0 m/s 之间。松花江哈尔滨江段属于平原区宽滩性蜿蜒型多汊河段，具有坡降平缓、流速小、含砂量小等特点。松花江又是季节性封冻河流，每年11月下旬至次年4月为封冻时期，平均冰厚1.4 m。2、主要技术标准：1道路等级：城市快速路（双向8车道）2设计行车速度：80 Kmh3桥梁设计荷载：公路I级;人群荷载3 KN/4. 抗震设防标准：基本烈度6度，地震动峰值加速度为0.05g，抗震设防类别为A类；5桥梁设计洪水频率：1300 6坡度：纵坡3；横坡：27其它基本指标按公路工程技术标准(JTGB012003)执行3、主要参加单位：建设单位：哈尔滨市城市建设投资集团有限公司设计单位：哈尔滨市市政工程设计院，资质为市政行业甲级监理单位：黑龙江省公路工程监理咨询公司施工单位：中交二航局 中国铁建13局集团4公司 龙建路桥 中国施工单位为福建省交建集团工程有限公司 中铁一局集团桥梁工程有限公司4、结构设计概况：1. 加劲梁主跨及锚跨87 m 范围加劲梁为钢混凝土组合梁。组合梁由主系梁、横梁和小纵梁组成的钢梁与混凝土桥面板形成整体组合截面。钢梁部分采用纵、横梁体系。2 根箱形主系梁，梁高3.2 m，宽2.1 m。2 根主系梁之间纵桥向设置横梁，间距4 m，为工字形截面，高度与主系梁一致; 横梁分为主横梁和副横梁，主横梁为吊索横梁。横梁顶板宽700 mm，与主系梁顶板对齐; 底板宽500 mm，与主系梁底板对齐。主系梁之间共设置3 道小纵梁，主要作为桥面支撑，不参与主梁总体受力，小纵梁梁高1.2 m。钢材采用Q370qE，以满足哈尔滨地区 40 以下工作温度。钢梁根据节段划分在工厂采用焊接，现场用高强度螺栓连接成整体。钢梁上搁置C55 钢筋混凝土桥面板，板厚250 mm。桥面板与主系梁、横梁、小纵梁之间采用22 mm 200 mm 圆头焊钉剪力键连接。在塔根部16 m范围以及钢混凝土组合梁与混凝土梁结合段部分桥面板采用现浇，其余部分均采用预制板。钢混凝土组合梁横断面见图1。图1 钢混凝土组合梁横断面(cm)过渡跨加劲梁为变高度预应力混凝土箱梁，伸入锚跨21 m，上、下行分幅布置，两幅加劲梁净距1.0 m。单幅加劲梁为单箱双室截面，支点梁高4.58 m; 跨中梁高2.3 m，梁高采用折线变化。单幅箱梁顶宽18 m，翼缘板悬臂长度3.5 m。在锚墩处设1 道大横梁，宽3 m; 边支点处横隔墙厚度2 m。箱梁采用双向预应力设计，分为纵向预应力和顶板及横梁的横向预应力。主缆锚固在锚墩顶的箱梁上。钢梁采用顶推施工，最大顶推跨度76 m。混凝土箱梁采用支架施工。钢梁与混凝土箱梁合龙后，在钢梁上铺设预制桥面板和现浇段施工。加劲梁全部完成后架设主缆和吊索。2. 主塔塔的主要承重结构为钢筋混凝土H 式结构，塔主体结构高度80.5 m。塔柱截面为箱形，根据塔柱建筑造型布置和结构受力要求，塔柱共分成3 段: 上塔柱截面尺寸为5.4 m( 纵)3.1 m( 横)；中塔柱截面尺寸为6.0 m( 纵)3.4 m( 横)；下塔柱截面尺寸为8.0 m( 纵) 4.4 m( 横) ，混凝土C50。加劲梁下方设置1 道下横梁，为预应力混凝土结构。塔顶处设置1 道上横梁，为钢桁架结构。两塔柱横桥向中心间距根据塔柱建筑外包尺寸以及车行道桥面宽度确定为41 m，桥面人行道绕道塔柱外侧。上塔柱根据建筑造型要求，采用外包钢框架装饰。上塔柱混凝土表面外包1 层12 mm 厚的钢板，该钢板主要起到两重作用:1) 塔柱施工的外模板;2) 作为钢框架装饰的预埋件。主塔墩基础采用2 m的钻孔桩，每个主墩下共28 根。主塔墩承台为亚铃形，厚5 m，根据GB /T504762008混凝土结构耐久性设计规范采用Ca40引气混凝土，以满足冻融环境的耐久性要求。承台侧表面铺1 层花岗岩砌石，作为防冰撞体。3. 缆索系统全桥共设2 根主缆，为空间布置。每根主缆由37 股预制平行钢丝索股组成，每股预制平行钢丝索股由127 根5.1 mm 的镀锌高强钢丝组成正六边形。主缆采用标准强度1 670 MPa 的镀锌高强钢丝，恒+活组合下最大缆力59 964 kN，主缆设计安全系数2.57。成桥状态的主跨主缆矢跨比为1 /5。吊索采用PE 防护的7 mm 镀锌平行钢丝标准强度拉索，上端锚头采用40Cr 叉形热铸锚具，下端锚头采用可以张拉的冷铸锚具，钢丝标准强度为1 770 MPa。吊索顺桥向间距8 m，锚跨尾端短吊索距散索点16 m，索塔两侧第1 根吊索索距12 m; 吊索横桥向呈空间布置，角度2.6 10.6。吊索规格共2 类，PSS7 91 和PSS7 55。每个吊点处布置2 根吊索，纵桥向并排布置，全桥共196 根吊索。普通吊索的设计安全系数3，尾端短吊索的设计安全系数4。4. 索鞍与索夹1) 塔顶主索鞍。塔顶索鞍为全铸钢结构，材料牌号为ZG275 485H 焊接碳素钢铸件; 底座支承板为Q345 厚钢板焊接结构。鞍槽根据主缆线形设计成空间曲线形。为减轻施工时调整鞍座位置的顶推摩阻力，鞍座下方设四氟聚乙烯滑板，并作润滑处理，以适应施工中的相对位移。2) 索夹和散索套。吊索上端通过索夹挂于主缆上，索夹采用上、下分合形式，上、下两半索夹采用螺杆相连夹紧。索夹采用低温冲击韧性和焊接性能较优的ZG20Mn 低合金铸钢1，螺杆采用40CrNiMoA。索夹分为有吊索索夹和无吊索索夹，共8 种类型。散索套也采用ZG20Mn 铸钢结构，左右分合形式，两半散索套采用螺杆相连夹紧。二、哈尔滨阳明滩大桥工程事故分析1. 超载运行桥梁结构的整体计算应采用车道荷载:PK=360 KN；qk=10.5*121=1271 KN,单车道共计163吨，而实际荷载为4亮挂车，预计为400500吨。虽然在设计上允许向一侧偏，但是偏载有一定的限度，按现在交通部的相关标准，单侧大概能承受150吨左右的重量，而事发时，停在塌桥中段的有3辆大挂车，每辆保守估计120吨到150吨之间，另外，还有一辆距离较远的，损坏程度较轻，约为30吨。从现场看，3辆车停靠得比较近，合计将近500吨重量在单侧压着。而在设计上，该段桥梁的载重能力为单向50吨，也就是说，单个车道一次通过一辆载重50吨的货车。3车停靠，出现将近500吨重量，相当于超出桥梁承载能力七八倍。正如由于车辆对桥体造成偏载，使得桥整体倾覆下去。2. 地质勘查地质勘查点位、深度、结层是否达标和详细等，由于未能找到相关地质勘查资料，所以不能下定论，但个人认为这方面可能性少。如果有问题，全桥都会出现，不能只一个引桥。3. 设计缺陷引桥采用“独柱桥墩”结构，理论上有先天缺陷，塌桥长度一共120多米，桥面整体侧翻。这120米，分成3块，事故发生点集中分布在前两块，大概为前80米。桥的主要结构是钢梁加混凝土，桥体侧翻后，钢梁一点没变形，混凝土也没有大的损害，二者间连接也较好，整体没有任何地方断裂。所以说，引桥采用“独柱桥墩”结构，理论上有先天缺陷，作为设计者，可以适当在一些关键路段多考虑超载路段因素，加大安全系数还是必要的。 4. 工程监理不负责任、人情节点、专业水平低等，这方面的问题可能存在一部分。这家监理公司是很过硬的公司，从桥的质量分析没多大题上，也可以断定监理在工程监管中还是到位的。5. 施工质量差不规范施工、野蛮作业等，这方面的问题可能存在一部分。虽然从现场情况看，倾覆的桥板上部、下部、周围的桥体都没有问题，且桥板是整块倾覆，下坠后也没有发生断裂，T型桥墩的悬臂端只是在端部发生局部破坏，说明质量还是可以的。但在混凝土中发现木材和编织袋，在桥面板边缘的板及护栏出现多处裂缝则说明施工存在一定的违规现象。6. 施工工期短阳明滩大桥原计划3年，实际18个月就完成了。但结合阳明滩大桥的实际桥型和施工工艺来说，钢梁是从工厂里直接拉过来，直接浇混凝土，这种施工结构形式很快，当时也是专门挑选这种较快的形式，确定的施工方案和形象进度来控制计划的。桥型施工快与慢，与赶工期不能捏在一起谈。按理说，这样的桥有几部分是在加工厂预制的，倾覆的主体钢梁也是在工厂预制的，现场施工部分只是占的比例很小。也就是说，其工程本身就用不了三年，所以这个应该不是主要因素。7. 政府的监管为了政绩、浮夸、作秀，不顾专业规律，这方面也可能含有部分因素。阳明滩大桥其建成通车，在建设规模、景观设计、建设速度、技术创新等方面都创造了路桥建设的新纪录。行政命令凌驾于科学决策之上、不尊重科学规律的做法。再者，桥头并没有立限重标识。三、哈尔滨阳明滩大桥工程事故分析结论综上所述，哈尔滨阳明滩大桥引桥发生断裂垮塌案件的产生，不是施工单位单一方面的因素而形成的结果，其原因是方方面面因素的积累，哈尔滨阳明滩大桥垮塌是必然的，是一起责任事故。 1. 车辆超载是本次事故的直接原因，是诱因。 2. 设计不合理是本次事故的主要原因。从下图中可以看出，连续箱梁侧翻，是因为墩帽断裂了，说明墩帽设计不合理。该墩帽悬臂太长，如果不能增加墩柱缩短悬臂长度的话，就应该采取预应力墩帽或者加大墩帽钢筋直径和钢筋数量，从图片来看，很显然，这方面措施不足或者没有。 3. 施工质量粗糙，也是可以肯定的，也有一定的责任。如下图，箱梁底板钢筋明显的有偷漏钢筋的迹象，而且没按照要求绑扎，混凝土松散不密实，还有编织袋，木棍等杂物。 4. 参与该桥的各级管理单位负有一定的责任。从以上的过程和结果来看，监理单位和建设单位的管理责任是肯定的。 四、哈尔滨阳明滩大桥事故解决对策1)建立严格的桥梁安全问责机制，对相关责任人追究责任，落实建设、设计、施工、监理单位的桥梁安全责任。从根本上遏止桥梁垮塌事故屡屡发生现象。2)严格按照法规和技术标准进行工程建设。加强新建城市桥梁过程质量安全监管，严把工程竣工验收关，从源头上杜绝危桥出现。3)加强桥梁维护管理工作。建立城市桥梁维护及安全使用情况的动态档案。健全定期检测制度。据此做出科学分析，确定桥梁养护、维修、日常检测方案。制订明确的城市桥梁养护内容和管理责任，用好管好养护经费，逐一落实到位，加强维修把一些问题消除在萌芽状态，防患于未然。4)对目前存在严重安全隐患的城市桥梁，区别轻重缓急，本着迅速消险、及时加