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寧波大橋斷裂的原因何在?

2008-04-25 14:11    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  寧波大橋系單塔平行式雙索面大跨度(亞洲第一)斜拉橋,位于寧波的甬江入?谔。此橋由天津市市政工程設(shè)計(jì)研院設(shè)計(jì),鐵道部大橋局負(fù)責(zé)施工。由于筆者是鎮(zhèn)海人,經(jīng)常到寧波大橋工地附近參觀,施工質(zhì)量應(yīng)該是沒(méi)有問(wèn)題的。寧波大橋的斷裂引起了全國(guó)橋梁工程界的強(qiáng)烈反響,特別是中央電視臺(tái)《焦點(diǎn)訪談》播出后,更是如此。難道寧波大橋的斷裂真的象項(xiàng)海帆教授所說(shuō)的是由于橋梁底板太薄引起的嗎?筆者并不以為然。首先天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院是國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)斜拉橋最早的設(shè)計(jì)院之一,天津永和大橋便是天津市政院的杰作之一。難道他們?cè)谠O(shè)計(jì)該橋時(shí)對(duì)包括施工階段在內(nèi)的恒載及活載作用階段的應(yīng)力驗(yàn)算的電算程序出錯(cuò)了嗎?我想這可能性是很小的,那么究竟是什么原因?qū)е聦幉ù髽蚴┕r(shí)快連接到兩岸時(shí)突然斷裂呢?而且斷裂發(fā)生在春夏之交的夜晚,斷裂前沒(méi)有任何跡象,只是當(dāng)時(shí)民工聽(tīng)到“轟”的一聲,橋梁頃刻之間就斷裂,種種跡象表明,寧波大橋的斷裂既不是設(shè)計(jì)上的原因,也不是施工上的原因,而與斷裂時(shí)海面上活動(dòng)頻繁的脈動(dòng)風(fēng)有直接原因。
  根據(jù)以上分析,寧波大橋的斷裂不外乎以下二種可能。其中必占其一。其一,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋一般都是超筋截面。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在開(kāi)裂之前幾乎是一勻質(zhì)材料,彈性理論能應(yīng)用于任何點(diǎn)的強(qiáng)度計(jì)算。即使發(fā)生一些細(xì)微裂縫(當(dāng)然這些裂縫肉眼是看不見(jiàn)的,只能在顯微鏡下才能觀察到),預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的勻質(zhì)性也不比工作荷載下的普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差,這是因?yàn)橛媒孛鎻澚涯A看娼孛婵箯澞A繉?duì)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)開(kāi)裂始發(fā)時(shí)是一個(gè)相當(dāng)精度的量度,這在國(guó)外的試驗(yàn)中已經(jīng)得到證實(shí),在實(shí)際開(kāi)裂之前,對(duì)于低配筋面,一般會(huì)在預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)呈現(xiàn)明顯的塑性變形,這時(shí)會(huì)出現(xiàn)肉眼看得見(jiàn)的裂縫,不會(huì)突然破壞。然而對(duì)于超筋截面來(lái)說(shuō),預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的任何明顯轉(zhuǎn)動(dòng),就會(huì)在受壓區(qū)突然破壞,不可能期望其有塑性作用;剡^(guò)頭來(lái)再分析寧波大橋的突然斷裂原因,其截面配筋顯然是筋斷面,在夜間脈動(dòng)風(fēng)的作用下,肯定會(huì)產(chǎn)生彎曲響應(yīng),彎曲響應(yīng)意味著主梁在彎扭共同作用下,導(dǎo)致主梁受壓區(qū)混凝土突然破壞而斷裂。這種可能性是很大的。
  其二,寧波大橋系單塔平行式雙索面大跨度斜拉橋,主梁又設(shè)計(jì)得較為纖細(xì),結(jié)構(gòu)柔性極為明顯,因此結(jié)構(gòu)大位移引起的非線性因素顯然是明顯的。當(dāng)大橋快要施工到兩岸橋墩時(shí),剛好達(dá)到跨度最大時(shí),加上掛籃的重量,拉索又是平式雙索面,在脈動(dòng)風(fēng)的作用下,極易產(chǎn)生彎曲響應(yīng),當(dāng)結(jié)構(gòu)大位移影響明顯時(shí),在脈動(dòng)風(fēng)作用下,這種彎曲響應(yīng)是極易引起大橋的彎扭顫振,當(dāng)其顫振頻率與大橋此時(shí)固有顫振頻率相吻合時(shí),則會(huì)導(dǎo)致大橋在此時(shí)此刻的突然斷裂,這種可能性也是很大的。綜上所述,寧波大橋的斷裂肯定是與寧波春夏之間夜晚的脈動(dòng)風(fēng)有關(guān),而且筆者從以上定性的分析上認(rèn)為,寧波大橋的斷裂并非是由于主梁底板太薄引起的!
延伸閱讀:大橋 斷裂 原因
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