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:
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:
图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:
图3 : 桥墩和桥面连接处
图上所示 , 桥墩1和4都有一个横梁来支撑桥面,而桥墩2和3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2和3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1和4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:
图4 : 桥墩1和4受力示 意 图 (大概)
所以桥墩1和4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1和4横梁右端:
图5: 桥墩1
图6: 桥墩1
图7: 桥墩1
图8: 桥墩4
图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2和3的i-beam上产生巨大的剪 力,并发生破坏 (图3中i-beam的破坏面成45度角,由剪 力所致)。桥墩2和3 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2和3设计成桥墩1和4那种样子的?如果那样的话,桥墩2和3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?