重慶鵝公巖軌道大橋吊索斷裂,大橋臨時停運!是材料出問題了嗎?

2022年1月18日中午,重慶軌道集團所屬的地鐵環線鵝公巖軌道大橋,發生

一根吊索叉耳螺桿斷裂

的緊急情況,為了行車安全,暫時關閉了部分割槽間的運營。

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連線上部主纜與下部箱梁的南側吊杆斷裂

吊索斷裂後的斷面如下,可以看到吊杆斷面齊刷刷地斷開。

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不少人懷疑“

是不是吊杆的材料有問題

”,還有人猜測“

是不是風太大了刮斷的

”,我們來深入瞭解一下。

01

重慶鵝公巖軌道大橋的位置介紹

重慶鵝公巖軌道大橋臨近原鵝公巖大橋,兩橋並行,中心距70米,淨距小於45米,兩座橋造型相同,均採用了懸索橋結構。

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左側為此次事故中的重慶鵝公巖軌道大橋,右側為原鵝公巖公路大橋

如果從地圖中看,兩座橋東西橫跨長江,其中出事的重慶軌道交通地鐵環線鵝公巖軌道大橋在南側。

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出事的鵝公巖軌道大橋位置

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重慶地鐵環線路線示意圖

02

重慶鵝公巖軌道大橋的基本情況

鵝公巖軌道大橋由上海市政工程設計研究總院設計,

中國鐵建大橋工程局有限公司施工。

為了減少對原有鵝公巖公路大橋的影響,採用了自錨式懸索橋,這種橋體結構用於軌道專用橋尚屬首例。這座橋在2014年開工建設,2019年9月開始試運營,2019年底正式通車運營。

這座大橋由2個邊跨、1個600米跨度的中跨、2座主塔構成,並在主塔分別向兩側鋪設主纜,主纜透過吊杆(新聞報道中提到的吊索)與下部的梁相連。此次出現斷裂的就是某一處吊杆。

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這座大橋在施工時也有獨特之處,就是由臨時的斜拉橋體系轉換成了最終的懸索橋體系。大體的施工順序如下:先建兩邊的

邊跨再建中跨,需要在主塔上設定臨時斜拉索,使得中跨主樑合攏,然後安裝主纜再安裝吊杆並張拉,逐步拆掉臨時斜拉索,使橋體由斜拉橋體系轉換成最終的懸索橋體系。

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①建主塔和邊跨

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②中跨主樑

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③從主塔拉臨時斜拉索

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④中跨主樑合龍

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⑤安裝懸索橋主纜和吊杆

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⑥大橋建成投運

03

出事的纜吊系統

這座大橋的纜吊系統包括主纜(橘黃色)、吊杆(主體白色,頂部橘黃色)、索夾、主鞍座和散索套等。其中:

①主纜隨橋體分3跨,分別為兩側的邊跨和中間600米跨度的中跨,沿著橋樑走向看,主纜的橫斷面是平行雙纜,兩纜的中心距是19。5米。

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②主索鞍設定在主塔頂上,中跨的主纜向兩側主塔延伸,透過主塔頂的主索鞍,就能繞到兩側的兩個邊跨上,變成邊跨的主纜,再透過散索套分散錨固在邊跨加勁樑上。

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邊跨主纜的分散錨固示意

大橋的主纜採用PPWS平行鋼絲索股,92束索股聚在一起成為一根主纜,單束索股由127根φ5。3毫米的鋅鋁合金鍍層高強鋼絲組成。

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主纜索股示意

③全橋的邊跨、中跨都設定了吊杆,一共設計了122個吊點,順向間距15米。此次事故就是其中一個吊點出現了問題。

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吊杆斷裂現場

按照現場影像資料推測,結合只能看到一座主塔和遠處的高層住宅,且外側沒發現鵝公巖公路大橋,說明事發的應該是主跨南側主纜,而斷裂的吊杆長度目測是最短,則對應的是最中間的那根吊杆出現了狀況。

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我們再來仔細研究一下吊杆的連線方式。吊杆整體採用φ7毫米的鋅鋁合金鍍層平行鋼絲束,承受的拉力為1770兆帕,上端與主纜索夾採用銷鉸式連線,下端與加勁梁採用錨箱承壓方式連線,張拉端位於下部的加勁梁箱體內,吊乾的上端設定銷鉸。

值得一提的是,這座大橋的主纜、吊杆對主要應力的安全係數分別不小於2。5、3。0。而且由於該橋選擇了自錨式懸索橋,建設時先建梁再拉纜,而且是由臨時斜拉索轉換為懸索,所以對吊杆要求較高,必須具備張拉條件。

04

吊杆索夾為什麼會斷裂?

事故中可以發現吊杆的平行鋼絲束並沒有斷裂,而是吊杆頂部與主纜銷鉸連線的索夾根部齊刷刷地斷裂。

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吊杆頂部索夾斷裂

吊杆連線加勁梁與主纜, 是懸索橋的重要傳力構件, 關係著全橋的安全。隨著懸索橋正常運營過程中, 外部環境和繁重交通的不斷作用,吊杆效能必定會逐步下降。

索夾屬於吊杆的附屬構件,而索夾開裂、索夾在主纜上滑移導致索夾變形或斷裂,是吊杆常見的病害之一。根據索夾斷裂的現場圖片來看,推測索夾可能發生了滑移,超出了形變範圍,結果導致索夾根部斷裂。

那為什麼索夾會滑移呢?有兩種可能。①吊杆長期服役且受到高強度的拉力,導致索夾與主纜連線減弱而且預應力鬆弛。②

主纜的擠緊程度提高, 空隙率減小, 使得索夾在主纜上產生滑移,而索夾滑移後使得吊杆與加勁梁之間產生傾角, 從而導致它們之間的受力狀態發生改變,形象地說就是掰斷了索夾,而不是拉斷了索夾。

當然,具體原因還有待正式的專業調查研究分析,小編僅在這裡拋磚引玉了。目前出事的吊杆已經被臨時包裹,等待進一步的事故調查。

重慶鵝公巖軌道大橋吊索斷裂,大橋臨時停運!是材料出問題了嗎?

參照有關的懸索橋維護規定,對於吊杆索夾首要的就是檢查是否滑移,一般要求在主纜處檢測,且每3年檢測一次。但是鵝公巖軌道大橋在2019年9月才試運營,這樣算起來還沒有達到3年的檢修維護週期,就出現了問題,除了橋樑運營本身,是否有材料問題,還有待進一步的報道披露。