众说纷纭-FIU人行桥垮塌原因

昨天发的博文里,对FIU人行桥垮塌现场的现状、采用的加速施工方法进行了简单介绍,然而对于事故分析这块还是不够深入,于是今天再把找到的中外专家对垮塌原因分析做一个简短的综述,毕竟掌握第一手资料的专家调查组的最终结果还没有出来,目前的事故分析仅限于学术讨论层面,不过从失败中学习到的教训往往才是最有价值的。

FIU人行桥的设计方FIGG Engineering指出,他们已经在美国成功设计了230多做桥梁,但他们从未见过这种类型的坍塌。虽然真正的原因还没有出来,但专家基本达成了一个共识:这次事故是多种因素共同作用的结果。为了表述方便,本文把专家们的观点重新组合着说:

材料问题

佛罗里达大西洋大学(Florida Atlantic University)的Madasamy Arockiasamy教授认为,混凝土只养护了5天,这可能导致混凝土养护时间不足,达不到预期强度要求

支撑条件

Madasamy Arockiasamy教授认为,960吨自重+53米简支梁,这种情况对于桥梁结构来说实在太危险,缺乏临时支撑也是事故的诱因之一

应力测试不当

康奈尔大学毕业的工程师Ralph Verrastro(Cornell-trained engineer)认为,在进行应力测试stress test的时候,通过调整拉索在测试过程中调整结构挠度,存在过张拉的可能

加州大学伯克利分校的工程师、灾难风险专家Robert Bea指出,在进行测试的过程中,用来加载的拉索钢扣件扣住了,也可能导致瞬间加载过高。

布法罗大学桥梁学院(University at Buffalo’s Institute of Bridge Engineering)的Amjad Aref也指出,荷载试验中的加载量是经过精确计算的,但在实际加载过程中,还可能受到施工工况(construction sequence),试验加载,环境条件(如风荷载等)等因素的影响,到底这些因素之间是怎么作用,最终导致了事故的发生,还需要进一步论证。

设计问题

Ralph Verrastro指出,在他的42年的桥梁设计生涯中,从来没有见到过这样的上部结构——这个混凝土桁架实在是太重了,上层顶竟然也用了混凝土,这更加重了结构自重。而且这么大的跨度,还以混凝土为主要材料,更减少了结构承载力强度储备。

曾经在FIU人行桥项目组发过言的加速施工专家Verrastro提出,FIGG Bridge Group向来喜欢设计地标性建筑,因此他猜测在上部结构大量使用混凝土是出于建筑美学的考虑,而非结构考量。

施工问题

加速施工专家Verrastro认为,绝大多数的桥梁垮塌事故都是施工方的责任,桥梁加速施工方法通常不对结构设计过程产生影响,主要靠施工队伍来进行实际操作。因此,针对加速施工法进行针对性培训的施工队伍,对安全施工非常重要。

西南交通大学李亚东教授对把加速施工法这项主要用于常规中小跨度桥梁的技术,应用于构造较为复杂、预制构件较多(接头也多)的桥跨时,其可靠性表示质疑。且对抗弯而言,主梁的构造,大致相当于两块平板,离散斜杆的作用估计有限。若施工质量控制不到位,构件接头不牢靠,稳定性也会降低。主梁架上后五天没事,那应该说自重作用下的强度和稳定性就没问题。剔除强风、环境振动、撞击等因素,只能推断是某种人为操作导致了失衡。

浙江大学彭卫兵教授与美国西弗吉尼亚大学戴飞助理教授组成联合课题组,对FIU天桥进行了仿真分析,认为可以初步判断,在施工荷载(吊机)作用下,导致斜腹杆1发生失稳破坏,丧失抗压承载力,进而引发人行桥连续倒塌。

 

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