錢江三橋坍塌原因 預應力混凝土結構失效還是超載?

2011/07/18 00:00 來源:青年時報

7月15日,錢江三橋南引橋兩塊梁板斷裂墜落,相關部門第一時間成立事故調查組,全面開展事故調查。然而,截至昨晚11點發(fā)稿,調查組尚未得出事故原因。 ......

  7月15日,錢江三橋南引橋兩塊梁板斷裂墜落,相關部門第一時間成立事故調查組,全面開展事故調查。然而,截至昨晚11點發(fā)稿,調查組尚未得出事故原因。

  究竟是什么原因導致錢江三橋南引橋梁板斷裂,一時間眾說紛紜。就此請教了一些曾參與錢江三橋建設及大修的橋梁建筑專家,專家通過事故現場照片及事發(fā)時場景推斷出的初步結論是:引橋梁板的預應力混凝土結構可能存在問題,而三輛100噸貨車連續(xù)通過所施加的巨大荷載,則是導致梁板斷裂的誘因。

  什么是預應力混凝土結構?

  普通鋼筋混凝土難抵拉應力

  預壓應力可推遲混凝土開裂

  當材料在外力作用下不能產生位移時,幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化,而材料發(fā)生形變時內部會產生大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力,分布內力在一點的集度稱為應力。

  鋼筋混凝土也會受到應力的影響。

  “鋼筋和混凝土是絕配,鋼筋受拉,混凝土受壓。”中國聯合工程公司國家一級注冊結構師徐敏高級工程師解釋,“但是當鋼筋承受很高的拉應力時,實際上混凝土已經開裂了。一般來說,鋼筋承受拉應力達到200兆帕時,混凝土裂縫已經到0.2—0.3毫米了?!?/FONT>

  正因如此,像橋梁這些不允許出現裂縫的建筑,普通的鋼筋混凝土結構就很難勝任,一般在跨徑20米時,鋼筋混凝土結構就會出現裂縫,發(fā)生開裂后,不可避免地會出現鋼筋銹蝕,耐久性降低,影響使用壽命。

  為了達到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的,建筑工程師發(fā)明了預應力混凝土結構。就是在鋼筋混凝土構件承受外力荷載之前,人為地預先通過張拉鋼筋對構件施加壓力,由此產生的預壓應力將抵消一部分或全部由外荷載所引起的拉應力,達到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的,增加鋼筋混凝土構件的耐久性。

  制作工藝工序有何要求?

  如果灌漿張拉步驟出問題

  預應力混凝土結構會失效

  徐工介紹,一般來說,給受拉區(qū)混凝土施加預應力的方法,根據張拉鋼筋與澆注混凝土的先后順序分為先張法及后張法,一般橋梁上應用的是后張法。

  所謂后張法,就是先澆混凝土構件,待混凝土達到設計強度75%以上,再張拉鋼筋(鋼筋束)。

  張拉程序分為六個步驟:埋管制孔→澆混凝土→抽管→養(yǎng)護穿筋張拉→錨固→灌漿(防止鋼筋生銹),其傳力途徑是依靠錨具阻止鋼筋的彈性回彈,使截面混凝土獲得預壓應力。

  在制作預應力混凝土構件的過程中,有兩道關鍵工藝工序,就是最后的灌漿和前期的張拉,如果這兩道工藝工序出現問題,容易導致整個預應力混凝土結構失效,那一塊預應力混凝土構件就成了普通的混凝土構件。

  “如果灌漿不密實,那么鋼筋與混凝土就無法形成黏合,這時鋼筋的張拉完全依賴錨固的夾具在兩頭的擠壓,一旦夾具失效,鋼筋就會繃出或者脆斷,這時整個梁板的預應力就會失效?!毙旃ふf,另外一個可能出現的問題是,在張拉過程中產生了超張拉,比如說原本強度是75%的張拉,如果變成了90%,則鋼筋反拱太大,也會造成鋼筋脆斷等問題。

  引橋梁板為什么會斷?

  預應力混凝土結構已失效

  也可能是嚴重超載車壓壞

  “從照片上分析,我們估計應該是梁板預應力混凝土結構出現問題,導致了南引橋局部坍塌。”昨日,特大橋梁施工監(jiān)控專家魏先生說。

  2005年,魏先生所在的北京公科固橋技術公司曾參與錢江三橋主橋部分的大修,基于事故照片和事發(fā)時的情況,他判斷可能是梁板預應力混凝土結構失效,導致鋼筋脆裂等問題,從而在重載車輛的連續(xù)施壓下發(fā)生了梁板斷裂。

  對此,中國聯合工程公司的徐工也持相同意見。

  “如果說寶馬車司機洪先生當時看到了地面上的縱向裂縫,那就說明其中一塊梁板其實已經先斷裂,并且發(fā)生了沉降?!毙旃そ忉?,橋梁的搭建,一般是先做成預應力混凝土結構的空心梁板,然后擱在橋墩上鋪裝,上面再做路面鋪裝。所以,如果路面的鋪裝先裂開了,可能是由于下面的梁板已經發(fā)生了斷裂。

  從三橋的監(jiān)控系統記錄的數據看,凌晨1時50分至2時整,另有2輛100噸以上貨車通過同一路段。

  “有可能是因為前兩輛貨車的超重壓壞了梁板,造成了裂縫。也有可能是梁板本身就已經由于預應力混凝土結構出現問題,導致受重后斷裂?!毙旃し治龅?。

  三橋有沒有質量問題?

  三橋引橋2005年未大修

  曾檢出梁板灌漿不合格

  此外,還有一位大學教授,他曾在當年參與過錢江三橋引橋的質量檢測工作。

  “已經是十多年前的事情了,當時錢江三橋還在建造的時候,就有部門送來三塊引橋的梁板到我們這里做預應力檢測,當時檢測的結果是,灌漿的黏合度不合格?!边@位不愿意透露姓名的教授說,這批梁板檢測出的問題,有可能導致預應力混凝土結構失效,但是由于當時他們只負責質量檢測工作,所以后期這批有問題的梁板是否修復并不很清楚。

  此外,雖然錢江三橋從2005年9月起進行了長達一年多的大修,但是工程主要包括主橋箱型梁加固、斜拉索索力調整、橋面系改造以及機電、安全設施、涂裝、綠化等內容,維修的是主橋,并未包含兩側引橋。

  而在杭州市交通局《錢江三橋大修工程第一階段工作總結會議紀要》(杭交紀要[2006]24號)文件中,在對施工工藝總結和要求中也提出,原結構缺漏失效的豎向筋應盡全力更新補足,加強豎向筋監(jiān)控與壓漿質量控制。

  同一份文件中,對監(jiān)理單位提出的第一項要求就是:加強旁站,確??v橫向索管道壓漿和豎向預應力管道壓漿等關鍵工藝工序的質量。

  三橋還能正常通行嗎?

  如果只是局部梁板問題

  整座引橋不會受大影響

  昨天錢江三橋恢復了單向通行,但所有司機的疑問是:這橋還能正常通行嗎?

  對此,徐工表示,引橋和主橋不同,如果僅僅是局部的個別問題,那么通行應該不會有問題。

  “引橋是一塊塊梁板像搭積木一樣搭起來,一塊梁板斷了,其他梁板還可以照常受力。”徐工說,“如果其他梁板沒問題,那只要在坍塌處重新放一塊梁板就好了?!?/FONT>

  那么,錢江三橋引橋的其余梁板是否也存在預應力混凝土結構失效的可能呢?徐工表示這很難判定,要等大范圍排查之后才能定論。

  “如果真的是灌漿質量不好,有可能是偶然,也有可能是必然,因為僅從構件外觀很難判定內部情況。但如果是鋼筋出現問題,而這座引橋恰好用的都是同一批次的鋼筋,可能就會變成普遍問題了?!毙旃け硎荆绻皇浅d引發(fā)的梁板斷裂,而不是其他質量問題,那事情就簡單多了,只需要加強對超載車輛監(jiān)管即可。


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