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版主:黑木崖
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哈尔滨阳明滩大桥事故之技术分析(图文)
送交者:  2012年08月25日05:42:38 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

我自己做了一下简单分析, 结论是主要的问题来自于大桥的设计问题, 但这个问题不是因为用单行桥墩, 因为在生活中有很多这样的设计的公路桥, 设计的好没有问题, 而在阳明滩大桥,恰是一些局部的设计问题导致了事故发生。

1。首先说车辆超载问题, 车辆确实超载,但没有超载到那么严重的地步. 请看下图:

1 车身长度

短红线=公路车道间距标准=3m(by google) 

卡车长度=10m(大概)

砂石料密度=1.8mt/m^3 by google)

卡车加货物总重= 10m(L)x2.2m(W)x2.5m(H) x 1.8mt/m^3 + 20mt (卡车自重,大概)= 119吨。

公路上限载大概55吨,所以超载一倍, 还好,不算太糟,这在我国是司空见惯的事情。桥梁的设计安全系数应该至少可以到3以上才比较合理。所以问题主要出在大桥本身的设计上,而超载不是主要问题。

2。接下来分析大桥本身,重点在桥墩上。 

因为大桥,确切说是引桥, 是中间单行桥墩的设计,而运输车队成单列纵队,沿右车道行驶,会使桥面有一个向右翻转的倾向,力学里面叫moment。而桥墩的设计,就要有足够的强度来承受这个moment。然后才是一个成功的设计。 

请看下图失事引桥的桥墩和位置:

2 桥墩位置及编号 

上图失事 桥面有4个桥墩来支撑, 我用阿拉伯数字1,2,3 &4 来标注. 那么由3辆大卡车所产生的moment 就应该由这四个桥墩来中和掉,然后司机行人都安全。

我们再从另一张图来看这些桥墩:

3 桥墩和桥面连接处

图上所示 桥墩14都有一个横梁来支撑桥面,而桥墩23和桥面连接的只有两个嵌入式 steel  i-beam(蓝色圈中所示 )。这就是问题所在了, 桥墩23的那两个i-beam设计根本不能承担任何的moment (原理就不解释了)。所以,由三个超载车辆产生的moment只能由桥墩14和上面的横梁来承担。

由一些简单的力学原理, 我们可以得到由桥面对桥墩上的横梁压力示意图如下:

 

4 桥墩14受力示 (大概)

所以桥墩14上面的横梁的最右端承担的压应力最大, 而毁坏也从这里先开始。 请看图3中桥墩1横梁的最右端产生的毁坏。

接下来再看几张图片,请注意桥墩14横梁右端:

5 桥墩1

6 桥墩1

7 桥墩1

8 桥墩4

9 桥墩4

3 好了, 上面解释了这么多, 我们现在可以情景再现一下了:

首先, 第一辆超载卡车驶 上这段引桥, 偏心载重引发的压力几乎达到桥墩1横梁的极限, 裂缝开始在横梁右端产生。然后第二辆载重卡车驶 上引桥, 因为两辆卡车同时作用,使得桥墩1上的压力剧增,横梁右端裂缝开始延伸, 开始出现破坏性影响。 同时由于第一辆卡车已向前行驶一段距离, 桥墩4上横梁右端也开始出现裂缝,并发生轻微破坏。最后当第三辆卡车登上引桥是, 瞬间再次陡增的压力使得桥墩1上方横梁右端崩塌。 失去右端支撑后,桥面从桥墩1处下滑。由于桥面的瞬间位移, 使得桥墩23i-beam上产生巨大的剪 力,并发生破坏 (图3i-beam的破坏面成45度角,由剪 力所致)。桥墩23 处的 桥面瞬间下滑,最后桥面在桥墩4处被生生的拖了下来。

4 好了,怎么发生的讲完了, 谁应该为此承担责任呢?

a. 设计单位和政府审批的单位。都疏忽了? 还是没有按照流程走? 为什么不把桥墩23设计成桥墩14那种样子的?如果那样的话,桥墩23就能帮的上忙,桥墩1就不会坍塌。

b. 包工头和监理, 你呀的有没有偷工减料?

c. 大卡车司机, 谁让你超载的?

还有你呀为啥3辆成纵列行驶?你呀不会骑着中间线行使么?要么你两辆并行也行啊。

d.公安和执法单位,你呀的在他上桥前把他蓝下来开罚单?  

  

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    Overloading will cause damages - oldfarmer 08/25/12 (417)
    要交太多买路钱,很多地方如果司机不超载就没有钱挣。  /无内容 - 无能 08/25/12 (413)
      超载由来已久,早在没有收费路之前已有。  /无内容 - chihu 08/25/12 (394)
        过去个别超载,现在大面积超载  /无内容 - 无能 08/25/12 (394)
        然。是观念问题。与醉驾,拒用安全带是三大顽症。  /无内容 - 老粗 08/25/12 (392)
  The major culprits of this - oldfarmer 08/25/12 (440)
  载石料车长12m:2.5x2.2x12x2.5+20=185  /无内容 - foc 08/25/12 (364)
    碎石 1.8-2.2, 等調查報告吧.  /无内容 - foc 08/25/12 (360)
    密度要用1.8 不是2.5.  /无内容 - 商鞅大秦 08/25/12 (374)
  哈尔滨断桥混凝土内有木棍及编织袋 - 教兽 08/25/12 (766)
    与桥有关的话题: - hmy 08/25/12 (572)
      报告斑竹,听觉对的专家讲过桥梁安全系数和造价是非线性的 - 玩弹弓的小嘎子 08/26/12 (388)
      第一辆车,有编织袋。这车没有超载。  /无内容 - hmy 08/25/12 (421)
  三辆车是停在一侧,不是行驶状态 - 天狼省 08/25/12 (478)
      沙石在车前后铺撒完全一样,证明是停车状态。  /无内容 - 古宇庙 08/25/12 (404)
      见过上海环城高速路肩停满了重卡,还是严重堵车的时候  /无内容 - 古宇庙 08/25/12 (354)
      有报道说是停驶状态,我们都没有第一手信息。  /无内容 - hmy 08/25/12 (389)
        确实。要等更多报道才好判断  /无内容 - 商鞅大秦 08/25/12 (426)
          目前已经确定地是,四车总重量超过400吨,超载。  /无内容 - hmy 08/25/12 (417)
            500吨。  /无内容 - 尚同 08/25/12 (391)
            是的。但是这会被设计余量中和掉。因为桥梁的安全系数是 - 商鞅大秦 08/25/12 (503)
              500吨比120吨。很难扛啊,趴下是唯一结果。  /无内容 - 尚同 08/25/12 (397)
              多桥墩影响地面交通,成本也上去,目前的调查中,有人说过。  /无内容 - hmy 08/25/12 (460)
                成本永远都是个问题。但设计单位要把握好尺度。但现实中设计单位 - 商鞅大秦 08/25/12 (437)
                  感觉中国这种事情,要从限制超载入手,那么大的国家,建筑太多。  /无内容 - hmy 08/25/12 (422)
                    如果政府强力推行也可以做到。但看决心。老百姓不会自发守规矩的 - 商鞅大秦 08/25/12 (498)
                      美国高速路,也是强制大卡车过磅。  /无内容 - hmy 08/25/12 (394)
  美国公路上都有weigh station,中国没有。 - 教兽 08/25/12 (367)
    开始有了,2003年起。  /无内容 - hmy 08/25/12 (350)
      退一步讲,新建桥梁,此类严重超载是必须考虑的因素  /无内容 - weizigou 08/25/12 (360)
        这就涉及到成本事情,设计单位没辙。  /无内容 - hmy 08/25/12 (349)
      谢!  /无内容 - 教兽 08/25/12 (335)
    斑竹请看里面粗体字的部分. 确在行驶状态. - 商鞅大秦 08/25/12 (528)
      七月唐山大地震使得九月份的设计提高了抗震标准。很自然。  /无内容 - 尚同 08/25/12 (355)
        唐山有一面粉厂没垮,抗8度设计,11度非常高,完全不计成本。  /无内容 - hmy 08/25/12 (350)
          不少人是在抗震窝棚里完成设计的。心有余悸啊。可以理解可以理解  /无内容 - 尚同 08/25/12 (328)
            纪念堂是一个外观非常亮丽的混凝土碉堡,钢筋都是锰钢的。  /无内容 - hmy 08/25/12 (331)
  这活干得细,得顶 - weizigou 08/25/12 (327)
  是个懂行的。 - kuaidao 08/25/12 (382)
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