悬索桥事故及震害概论于洋22200940841.悬索桥概论悬索桥（suspension bridge）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。

相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。

悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过。

在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。

另一方面，悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。

但是悬索桥本身也存在着一些缺点，比如悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断；悬索桥不宜作为重型铁路桥梁；悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假如地面本身比较软的话，塔架的地基必须非常大和相当昂贵。

悬索桥悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。

由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。

悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，现在许多桥梁使用这种结构方式。

现代悬索桥，是由索桥演变而来。

适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。

是大跨径桥梁的主要形式。

2悬索桥破坏及事故大跨度桥梁在交通荷载、风力、温度、地震等外界因素以及混凝土收缩徐变、钢筋松弛、墩台基础沉降等内在因素的影响下,将产生几何位置、内力和应力等各种变化。

为了确保设计的使用安全性和耐久性达到预期的标准,特别是悬索桥梁这种重要的大型结构,时时了解其“健康”状态是非常重要的。

近年来，许多桥梁事故屡有发生，这些事故不仅影响了工程的顺利建成，而且造成了许多质量隐患，更严重的桥梁坍塌事故还造成了巨大的生命财产的损失。

如何保证施工质量，避免事故的发生已经成为了广大桥梁建设者应该时刻考虑的问题。

桥梁事故发生的原因：勘察设计阶段、施工阶段、使用阶段都有可能引起事故的发生，造成事故的原因也是多方面的，尤其以在施工过程中发生的事故居多。

有施工顺序的错误引起的，如后张法预应力梁，预应力筋张拉不是对称进行的就有可能造成构件的旁弯或裂缝。

施工理论方面的错误引起的事故，如模板支护结构强度不足，造成造成模板工程的倒塌。

施工问题引起的事故，施工人员业务素质水平不够，操作质量低劣，造成精度不够，强度不足等。

本文仅对施工和使用过程中常见的事故进行分析。

工程质量事故会影响施工的顺利进行，如钻孔灌注桩的施工中发生掉钻事故会直接导致钻孔施工的中断。

工程施工质量事故会给工程留下隐患或缩短缩短结构我的使用年限，例如预应力施工中造成的裂缝会加快结构物的老化。

最为严重的事故是造成人员的伤亡和巨大的经济损失，如桥梁墩台的倾倒，断梁，坍塌等。

所以说对以发生的事故的分析决不能掉以轻心，务必及时进行分析，作出正确的结论，总结切实的防治措施。

以北京顺义区一景观桥在进行卡车测重试验时发生坍塌事故为例。

据《新京报》报道2011年12月9日下午，北京顺义区一景观桥在进行卡车测重试验时发生坍塌事故。

景观桥坍塌后受到了多方的各种质疑，11日，该工程有关负责人对此进行了回应。

12月10日，有技术人员表示，卡车测重是该桥的最后一道监测工序，此前大桥曾经过了十多次监测验收。

为何之前的监测都没有发现问题呢？桥梁的施工方———北京鑫大禹水利建筑工程有限公司总工程师韩星亮介绍说，这次引发桥梁坍塌的承重测验还不是最后一道工序，如果承重测验合格，还将由业主方即建设单位组织竣工验收。

“在这次检验之前，桥梁工程已经有过多次检验了。

”韩星亮说，有几次检验发现了不理想或者没有合乎要求的问题，但是都第一时间对工程进行了修改，“如果不合格，是不允许进入下一阶段施工的”。

韩星亮举例说，桥梁钢板是从鞍山一家企业进货，“运输前，我们甚至会赶到厂家，对桥梁规格以及焊缝的处理进行验收，测验过关了才会运到北京”。

既然每道工序都严格进行检验，合格后才能继续施工，那么为什么还是发生了坍塌事故？对此，韩星亮表示：“这个现在不清楚，只能等鉴定结果出来才知道。

”而对于施工过程中曾多次修改施工方案，桥梁设计者张崇厚说，这是正常的，设计方案也要配合施工方作出小的改动。

根据昨日的调查结果显示，塌桥的施工经过了层层转包，而《建筑法》明文规定，转包是违法的。

11日，桥梁的施工方表示，此项目施工采取的是专业分包形式，并非转包。

北京鑫大禹水利建筑工程有限公司总经理任建军回忆说，鑫大禹公司在2004年从网上看到了建设单位的招标信息，随后参与了竞标，并最终从至少5家入围的竞标单位中脱颖而出。

由于按照当初的设计方案，该桥为全国同类型中规模最大的斜拉悬索桥，而鞍山东方钢结构有限公司是具有该项目资质的甲级企业，于是鑫大禹将桥梁钢板搭建、悬索、索塔等施工项目分包给了鞍山这家企业。

“但这是专业分包的形式，并不是所谓的多层转包。

”任建军强调。

任建军说，鑫大禹和建设单位以及鞍山这家企业各自承担自己的工程项目，两家企业都签订了合同。

他透露，这项工程事故给鑫大禹造成的经济损失至少为154万元。

悬索桥梁事故，在美国历史上也是屡见不鲜，比如，美国Tokoma悬索桥风毁事故，1940年，位于美国华盛顿州的塔科玛大桥建成。

该桥为跨径853.44米的桁式加劲梁悬索桥，此桥的加劲梁不是钢桁梁而是下承式(半穿式)钢板梁.由于加劲梁过于纤细，其断面抗风稳定性差，在通车后仅四个月的11月7日近中午，在一场大风中跨塌.Tokoma老桥加劲梁截面图事故发生时的风速仅19m／s左右。

实际上在事故发生之前该桥曾有经受过更大风桥梁扭曲风毁速的汜录，但那时反倒平安无事。

究其原因，在发生事故的风速下，桥梁开始时发牛摇晃，跨中防止加劲梁与主缆间相互位移的几根稳定索断裂，桥型突然变化。

此摇晃非但没有逐渐衰减，反而越来越厉害，最后产生扭曲振动，桥面发生很大的倾斜，即忽左忽右地发生扭曲倾斜，乃至造成剧裂的扭曲运动，最终将加劲梁扭断而坠毁。

该桥的风毁事故使悬索桥的发展停顿了近十年，也给桥梁设计师提出了新的课题，从此开始对大跨度桥梁的空气动力稳定性等方面进行研究。

悬索桥大桥失事，问题出在设计时按照当时标准的设计方法把风压作为一项静力来考虑，没有考虑风力的空气动力效应，没有估计对过去一些较小结构造成破坏的空气动力学效应会摧毁一座象Tokoma大桥的大型结构；同时，这次事故为悬索桥的细长度提供了一个过去不知其存在的上限。

再例如Ohio州的Silver Bridge（悬索桥）跨塌。

1967年12月，Ohio州的Silver Bridge（悬索桥）跨塌导致46人死亡，使用年限仅为39年。

随后弗罗里达阳光桥因船撞而一幅垮塌，由此引发了对美国58万座公路桥梁的检查，共调查了51.4万座，这些桥中40％以上有不同程度的损伤，98000座桥梁结构强度降低，应停止使用或限载。

3悬索桥的震害桥梁的抗震设防原则国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，现在桥梁的破坏大多沿顺桥向和横桥向发生，而顺桥向震害尤其严重，分析其破坏原因主要表现在以下几个方面，即：(1)地震位移造成的梁式桥梁上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏，而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏，拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝，甚至整个隆起变形。

(2)由于地基土（如饱和粉细纱和饱和粘沙土）的地震液化影响，同样加大了地震位移的影响，进而放大了结构的振动反应，使落梁的可能性增大。

当采用排架桩基础时，则使桩基的承载力降低，从而造成与地震反应无关的过大的竖向和横向位移，而简支梁桥对此尤为明显。

另外，由于地基软弱，地震时当部分地基液化失效后引起了结构物的整体倾斜，下沉等严重变形，进而导致结构物的破坏，震害较重。

(3)支座破坏，在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力的传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

(4)软弱的下部结构破坏，即由于桥梁下部结构不足以抵抗其自身的惯性力和支座传递的主梁的地震力，导致结构下部的开裂、变形和失效，甚至倾覆，并由此引起全桥的严重破坏。

(5)在松软地基上的桥梁，特别是特大桥、大中桥，地震时往往发生河岸滑移，使桥台向河心移动，导致全桥长度的缩短,这类震害是比较严重的。

(6)另外桥梁结构的震害还表现在如结构构造及连接不当造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成桥台沉降或斜度过大造成桥墩台承受过大的扭矩而引起的破坏等多种原因。

Point Pleasant桥也被称作银桥，因为它的外表涂料是银白色它横越美国俄亥俄河，1929年建成，如图4—l所示。

桥全长l 460英尺，主跨700英尺，塔架高131英尺。

这座悬索桥和其他悬索桥相比有它自己的特点。

(1)主索不是由上千根细金属丝组成，而是像自行车上的链条那样由许多眼杆联接而成。

其构造如图4—2所示。

(2)首次用高强度钢材制造眼杆。

在历史上，于1826年建成的Menai Straits悬桥的主索用的材料是熟铁。

(3)首次将主索的眼杆兼作桥身加强衍架的上弦杆件。

这样，眼杆作为衍架上弦杆受的压力可抵消减弱它作为主索受的拉力。

(4)加强衍架呈变截面状和内力分布不均匀性相匹配。

为了和加强衍架的节间距相对应，各段眼杆的长度不等，但都超过了l 5英尺。

在大约一半的节间里，索和上弦共用同一的眼杆。

主素的锚固墩做得很大，每个墩子郡建立在40 5根钢筋混凝土桩基上。

显然，这样的设计可谓独具匠心，既巧妙，又安全。

然而l 967年12月l 5日下午5：oo，不幸的事发生了。

那是一个很冷的日子，气温-1℃。

当时，桥上的汽车很多，处于高峰期，因为那正是出去买圣诞节物品的人们回家的时候。

忽然，一声巨响，1460英尺长的桥梁落入了冰冷的河水里，带下去的还有37辆各种型号的汽车，造成46人死亡。

为了找出失事的原因，在河水中打捞出尽可能多的桥梁构件，像拼图玩具似地摆满了河岸附近的24英亩场地。

根据桥身塌落的运动过程以及元件的破损状况，判定这场灾难起源于主索中一根眼杆(图4—l中箭头所示)首先断裂。

对断口作显微检验发现，眼杆内部原本就存在有微小裂纹，这是在冶炼和锤击成型过程中留下的。

又由于热处理时的温度不能完全控制，所以在眼杆钢材的芯部仍然有脆性不断发展。

经历了40个冬夏的冷热循环，裂纹扩大与合并，再加上久锈蚀，最终断裂，使整个链条退出了工作。

这种一环破坏、全链垮的缺点对于链条式主索而言是明显的。

但对于钢丝绳主索而；情况有很大的不同。

例如，在塔可马悬索桥的倒塌过程中，一根主的8700股金属丝中的500多股被磨损，但整条主索却始终存在考在俄亥俄河上还有一座和Point P1easant桥相同的桥，位于!Margs，为了避免倒塌。