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世界著名钢桥垮塌原因分析

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过结构分析,可得到图10.4中6号墩处的垮塌时的竖向支反力约为5886 kN,在安装40号阶段梁前的竖向支反力约为4809 kN,如果保守地认为竖向支反力完全由横隔板来承担的话,所得横隔板压应力分别为55 MPa和45.1 MPa,都大于其弹性失稳临界应力值42 MPa,处于失稳的临界状态,可见悬臂施工阶段横隔板受力的安全储备很少。图10.7现代箱梁横隔板加劲构造设计

世界著名钢桥垮塌原因分析

桥梁失事后成立调查委员会,主席是梅里逊(布里斯托尔大学副校长,物理学者),因此通常被称作梅里逊委员会(The Merrison Committee),下设两个工作委员会:一个搞设计准则,一个搞安装方法。这个委员会的任务是:① 对英国当时还在兴修的箱形钢梁桥设计和安装方法提出建议;② 为箱形钢梁桥设计和安装制定一个规范;③ 对有关箱梁的研究工作提出建议。委员会在调査分析后所发表的意见是:米尔福大桥失事的主因,无疑是其位于 6号墩上方的横隔板的破坏,且隔板破坏的主因肯定不是由于桥梁或其部件制造有问题。该隔板的原设计在强度方面根本承受不了安装时应由它承受的巨大的压应力

墩台处横隔板的主要作用在于承担墩台竖向反力,6号墩处的横隔板受力行为可简化为一个宽6.7 m、高6.1 m的四边简支的受压加劲板,6道板型加劲肋间距取 1.2 m,如图10.5所示。不考虑横隔板因焊接引起的初始变形和应力,以及横向应力的影响,采用第7章中的加劲板弹性失稳临界应力计算公式[式(7.1)和式(7.2)],可得到其弹性失稳临界应力值为42 MPa。通过结构分析,可得到图10.4(a)中6号墩处的垮塌时的竖向支反力约为5886 kN,在安装40号阶段梁前的竖向支反力约为4809 kN,如果保守地认为竖向支反力完全由横隔板来承担的话,所得横隔板压应力分别为55 MPa和45.1 MPa,都大于其弹性失稳临界应力值42 MPa,处于失稳的临界状态,可见悬臂施工阶段横隔板受力的安全储备很少。

图10.5 矩形横隔板荷载分布简化模型(单位:m)

还有许多其他因素会增加支承处横隔板压应力,如因悬臂施工时导致的梁弯曲变形引起的横隔板附加压力和支座偏心。调查还发现在拼装阶段(第三跨的悬臂)的锚固螺栓本来应在最后施工阶段才扭紧以阻止支座上升,但是提前被紧固了,可能使得简支变为固定支承,竖向支反力增大,如图10.6所示。(www.xing528.com)

图10.6 提前紧固的螺栓产生了附加反力

所有这些因素共同导致了支座处横隔板承受过高应力作用发生屈曲,接着钢箱梁腹板也发生屈曲,最终整个梁段破坏。很明显横隔板加劲肋个数不足,当时横隔板的设计规范是不完善的,设计者也没有充分意识到受力的复杂性。在现代钢箱梁设计中,为提高横隔板稳定性,其板厚和加劲肋都比米尔福港大桥提高很多,且在高压应力区(如支座正上方)还要增加加劲肋,如图10.7。

图10.7 现代箱梁横隔板加劲构造设计

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