錢江三橋坍塌原因 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)失效還是超載?
7月15日,錢江三橋南引橋兩塊梁板斷裂墜落,相關(guān)部門第一時(shí)間成立事故調(diào)查組,全面開展事故調(diào)查。然而,截至昨晚11點(diǎn)發(fā)稿,調(diào)查組尚未得出事故原因。
究竟是什么原因?qū)е洛X江三橋南引橋梁板斷裂,一時(shí)間眾說紛紜。就此請(qǐng)教了一些曾參與錢江三橋建設(shè)及大修的橋梁建筑專家,專家通過事故現(xiàn)場(chǎng)照片及事發(fā)時(shí)場(chǎng)景推斷出的初步結(jié)論是:引橋梁板的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)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(dǎo)致梁板斷裂的誘因。
什么是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?
普通鋼筋混凝土難抵拉應(yīng)力
預(yù)壓應(yīng)力可推遲混凝土開裂
當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí),幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化,而材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力,分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力。
鋼筋混凝土也會(huì)受到應(yīng)力的影響。
“鋼筋和混凝土是絕配,鋼筋受拉,混凝土受壓?!敝袊?guó)聯(lián)合工程公司國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師徐敏高級(jí)工程師解釋,“但是當(dāng)鋼筋承受很高的拉應(yīng)力時(shí),實(shí)際上混凝土已經(jīng)開裂了。一般來說,鋼筋承受拉應(yīng)力達(dá)到200兆帕?xí)r,混凝土裂縫已經(jīng)到0.2—0.3毫米了?!?/FONT>
正因如此,像橋梁這些不允許出現(xiàn)裂縫的建筑,普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就很難勝任,一般在跨徑20米時(shí),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)裂縫,發(fā)生開裂后,不可避免地會(huì)出現(xiàn)鋼筋銹蝕,耐久性降低,影響使用壽命。
為了達(dá)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。就是在鋼筋混凝土構(gòu)件承受外力荷載之前,人為地預(yù)先通過張拉鋼筋對(duì)構(gòu)件施加壓力,由此產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力將抵消一部分或全部由外荷載所引起的拉應(yīng)力,達(dá)到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的,增加鋼筋混凝土構(gòu)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)失效
徐工介紹,一般來說,給受拉區(qū)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法,根據(jù)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(yīng)用的是后張法。
所謂后張法,就是先澆混凝土構(gòu)件,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上,再張拉鋼筋(鋼筋束)。
張拉程序分為六個(gè)步驟:埋管制孔→澆混凝土→抽管→養(yǎng)護(hù)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(yù)壓應(yīng)力。
在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的過程中,有兩道關(guān)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(xiàn)問題,容易導(dǎo)致整個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)失效,那一塊預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件就成了普通的混凝土構(gòu)件。
“如果灌漿不密實(shí),那么鋼筋與混凝土就無法形成黏合,這時(shí)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(huì)繃出或者脆斷,這時(shí)整個(gè)梁板的預(yù)應(yīng)力就會(huì)失效?!毙旃ふf,另外一個(gè)可能出現(xiàn)的問題是,在張拉過程中產(chǎn)生了超張拉,比如說原本強(qiáng)度是75%的張拉,如果變成了90%,則鋼筋反拱太大,也會(huì)造成鋼筋脆斷等問題。
引橋梁板為什么會(huì)斷?
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)已失效
也可能是嚴(yán)重超載車壓壞
“從照片上分析,我們估計(jì)應(yīng)該是梁板預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題,導(dǎo)致了南引橋局部坍塌?!弊蛉?,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(shù)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(shí)的情況,他判斷可能是梁板預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)失效,導(dǎo)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(duì)此,中國(guó)聯(lián)合工程公司的徐工也持相同意見。
“如果說寶馬車司機(jī)洪先生當(dāng)時(shí)看到了地面上的縱向裂縫,那就說明其中一塊梁板其實(shí)已經(jīng)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)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(jīng)發(fā)生了斷裂。
從三橋的監(jiān)控系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)看,凌晨1時(shí)50分至2時(shí)整,另有2輛100噸以上貨車通過同一路段。
“有可能是因?yàn)榍皟奢v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(jīng)由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題,導(dǎo)致受重后斷裂?!毙旃し治龅馈?/FONT>
三橋有沒有質(zhì)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(xué)教授,他曾在當(dāng)年參與過錢江三橋引橋的質(zhì)量檢測(cè)工作。
“已經(jīng)是十多年前的事情了,當(dāng)時(shí)錢江三橋還在建造的時(shí)候,就有部門送來三塊引橋的梁板到我們這里做預(yù)應(yīng)力檢測(cè),當(dāng)時(shí)檢測(cè)的結(jié)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(cè)出的問題,有可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)失效,但是由于當(dāng)時(shí)他們只負(fù)責(zé)質(zhì)量檢測(cè)工作,所以后期這批有問題的梁板是否修復(fù)并不很清楚。
此外,雖然錢江三橋從2005年9月起進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)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(diào)整、橋面系改造以及機(jī)電、安全設(shè)施、涂裝、綠化等內(nèi)容,維修的是主橋,并未包含兩側(cè)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(jié)會(huì)議紀(jì)要》(杭交紀(jì)要[2006]24號(hào))文件中,在對(duì)施工工藝總結(jié)和要求中也提出,原結(jié)構(gòu)缺漏失效的豎向筋應(yīng)盡全力更新補(bǔ)足,加強(qiáng)豎向筋監(jiān)控與壓漿質(zhì)量控制。
同一份文件中,對(duì)監(jiān)理單位提出的第一項(xiàng)要求就是:加強(qiáng)旁站,確??v橫向索管道壓漿和豎向預(yù)應(yīng)力管道壓漿等關(guān)鍵工藝工序的質(zhì)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(huì)受大影響
昨天錢江三橋恢復(fù)了單向通行,但所有司機(jī)的疑問是:這橋還能正常通行嗎?
對(duì)此,徐工表示,引橋和主橋不同,如果僅僅是局部的個(gè)別問題,那么通行應(yīng)該不會(huì)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?!毙旃ふf,“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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)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(zhì)量不好,有可能是偶然,也有可能是必然,因?yàn)閮H從構(gòu)件外觀很難判定內(nèi)部情況。但如果是鋼筋出現(xiàn)問題,而這座引橋恰好用的都是同一批次的鋼筋,可能就會(huì)變成普遍問題了。”徐工表示,如果只是超載引發(fā)的梁板斷裂,而不是其他質(zhì)量問題,那事情就簡(jiǎn)單多了,只需要加強(qiáng)對(duì)超載車輛監(jiān)管即可。
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