桥梁倒塌事故综述及其预防对策

收集整理了国内外典型桥梁倒塌事故,对其倒塌因素进行了分类。并在此基础上深入分析了桥梁倒塌的原因,最后提出了预防桥梁倒塌事故发生的措施,供今后的桥梁建设参考。     

桥梁施工技术及裂缝成因分析

裂缝是桥梁施工过程中较为普遍的通病之一,裂缝轻则影响桥梁整体质量及使用寿命,重则导致桥梁倒塌,造成严重的经济损失及社会影响。为确保施工质量达标,减少裂缝对桥梁的影响,有必要不断创新施工技术,解决工程实际问题。本文针对桥梁施工中的常用技术,对裂缝产生的原因进行了深层次的分析。     

桥梁倒塌模式识别方法:理论分析

针对连续梁桥和单塔斜拉桥2种桥型,提出了基于极限分析理论的桥梁倒塌模式识别方法.首先建立以破坏点位置和位移为参数的单塔斜拉桥及连续梁桥的倒塌模型,运用极限分析理论求解导致桥梁部分或整体倒塌所必须包含的破坏点及其破坏形式,并得到极限承载力.与有限元计算方法的比较可知,该方法可用于桥梁概念设计阶段,以快速识别桥梁倒塌模式,...     

桥梁倒塌模式识别方法:实例分析

基于《桥梁倒塌模式识别方法研究:理论分析》一文中极限设计理论的桥梁倒塌模式识别方法,以台湾省二重疏洪道独塔斜拉桥及香港汲水门双塔斜拉桥为例,识别桥梁倒塌模式.其结果采用非线性有限元法进行验证.计算结果表明,简化计算方法能正确识别导致桥梁部分或整体倒塌所必须包含的破坏点,桥梁极限承载力计算误差分别小于1.1％和1.3％....     

基于可靠度的船撞桥梁倒塌概率分析

针对大型复杂桥梁,运用可靠度理论对船撞桥梁倒塌概率进行计算是船撞评估方法发展的必然趋势.基于可靠度理论,将VC++与通用有限元软件ANSYS结合,编制了ANSYS-响应面法船撞桥梁可靠度计算程序.并采用该方法对嘉陵江黄花园大桥的船撞桥梁倒塌概率及可靠度灵敏度指标进行了计算.结果表明:当桥区水位处于174 m常水位时,船撞桥墩的倒塌概率较大;影响桥梁在船撞作用下倒塌概率的主要因素是容重、船舶撞击速度、船舶撞击角度、混凝土抗压强度.     

桥梁整体安全余度及抗连续倒塌问题研究方法

桥梁结构的安全余度是指桥梁在个别构件失效后的剩余承载能力。在桥梁结构中任何构件都不是单独工作,而是始终处在相互作用影响下。现代桥梁在运营阶段部分构件的损伤与破坏不可完全避免,为了保证部分构件失效时结构具有良好的抗连续倒塌能力以确保结构的整体性,近年来,欧美国家颁布了结构抗连锁倒塌设计标准,以改善结构的安全余度储备。本研究通过对桥梁安全余度和抗连续倒塌研究发展状况的简要评述,介绍了结构安全余度的定义,讨论了桥梁安全余度和抗连续倒塌分析及评价的3类方法的演变和发展。判定性方法主要是基于桥梁的在荷载作用下的位移、承载力、能量、结构构件敏感性在桥梁破损发生后的变化确定结构的安全储备;结构概率方法是基于可靠理论针对桥梁在特定荷载作用下的相对可靠指标进行分析以求得结构的失效概率;基于风险分析方法主要是在确定了结构面临的风险以及相应的结构易损性后着重考虑了结构倒塌对于经济、社会、环境等方面的综合影响。指出了目前桥梁安全余度和抗连续倒塌分析的研究与应用方面的缺陷,并提出有待进一步研究的问题。文中指出:判定性方法应计入荷载作用形式对桥梁破坏过程的影响;对复杂结构桥梁安全余度评定制订出相应的应用标准;完备关于连续倒塌各方面影响的相关预测数据作为基于风险分析方法分析的基础。     

应用显式积分法的桥梁地震倒塌全过程有限元仿真分析

通过对传统有限元方法进行一系列改进,实现地震倒塌仿真分析。采用基于显式积分的动力时程分析手段,建立了基于三维实体单元的钢筋混凝土桥梁仿真分析模型,并对钢筋混凝土构件断裂、碰撞,采用失效单元技术及引进接触算法进行分析模拟。计算了Loma Prieta地震中倒塌的Cypress高架桥,并对其地震倒塌机理进行探讨。分析结果表明,倒塌仿真分析可以较好地再现桥梁地震倒塌全过程,对于结构倒塌破坏的机理研究具有重要意义。     

基于细-宏观数据交互的桥梁水毁数值仿真

为精细化探究桥梁水毁倒塌机理，基于计算流体力学与泥沙动力学数值仿真，得到桥梁冲刷形态演变与波流力时程数据，构建桥梁水毁全过程的连续倒塌数值模型；通过开发细-宏观数据交互接口，将冲刷所致边界条件改变与波流力对桥梁结构作用效应实时传递至结构域桥梁连续倒塌数值模型，高精度连续仿真冲刷发展与波流力作用下桥梁水毁全程力学响应与结构形态演化；最后，通过河源东江大桥倒塌案例分析，验证该仿真方法与数据交互接口的正确性和有效性。结果表明：河源东江大桥连续倒塌可能由冲刷掏空基础后倾斜、拱脚薄弱节点失效以及非制动墩承受不平衡水平推力所致；所提出的仿真方法可实现冲刷仿真、波流力计算与结构倒塌分析的同步交互实施，可为从水文源头探究桥梁水毁失效机理与倒塌模式提供精准高效的分析工具，为桥梁抗水设计、评估以及未来规范修订提供理论基础与技术手段。     

深水高桩基础桥梁船撞倒塌数值模拟

采用数值模拟方法对深水高桩基础桥梁船撞倒塌事故进行仿真模拟,建立了事故桥梁上、下部结构及船舶的精细化有限元模型,并将弹塑性损伤帽盖模型用于混凝土,弹塑性随动强化模型用于钢材及钢筋。模拟结果再现了被撞桥墩及全桥的倒塌过程,揭示桥梁结构连续倒塌的机理,证明数值模拟方法的有效性及弹塑性帽盖模型作为混凝土本构的合理性。     

公路桥梁倒塌事故的处理

本文着重就浙江省公路桥梁倒塌事故进行分析研究。并列举倒塌和严重损坏的桥梁的实际事例,分析事故发生的原因和处治措施,及其处治效果,并对公路桥梁的设计施工提出了建议。     

2007～2015年洪水导致垮塌桥梁的统计分析

洪水及其引起的河床冲刷一直是影响在役桥梁安全的重要因素,是造成在役桥梁垮塌的主要原因之一.对近十年来国内因洪水而垮塌桥梁事故的案例进行了调研和统计,总结和分析了桥梁因洪水倒塌的一般规律,发现因洪水倒塌的桥梁普遍设计标准低,基础埋深浅;病害严重,危桥占比高;桥位附近挖沙严重,破坏河床,加剧冲刷.基于此提出了相关对策建议,为桥梁的设计建设以及维护工作提供参考.     

美国桥梁病害及倒塌事故统计分析与思考

当前美国的桥梁工程已由建设高峰期转入以维修加固为主的时期,对截止到2006年美国在役桥梁与病害桥梁的统计数据进行了分析,并对自1875年以来美国桥梁倒塌的相关资料进行了统计,并阐述了美国针对旧桥病害及倒塌事故的对策与措施.最后,结合美国的经验教训与工程对策,对我国桥梁建设与养护工作提出了几点建议.     

钢桁-混凝土组合结构梁桥连续破坏-倒塌动态行为研究

近年来交通荷载激增，桥梁构件破坏和整体结构倒塌时有发生，造成重大人员伤亡和经济损失。其中，相对其他形式结构桥梁，钢桁-混凝土组合结构桥梁冗余度较低，重载作用下构件的初始破坏易引发桥梁整体倒塌，故明确钢桁-混凝土组合梁桥连续倒塌机理和模式，对该类桥梁抗连续破坏-倒塌设计具有十分重要的理论和工程意义。因此依托钢桁-混凝土组合连续梁桥实体工程，采用能量法和显式动力学数值分析方法，对其构件重要性、破坏后剩余结构冗余度和倒塌动态行为开展研究。研究结果表明：最不利荷载作用下，钢桁-混凝土组合连续梁桥边跨正弯矩最大区域下弦杆破坏后剩余结构的最低冗余度为1.94，而边跨梁端支点附近腹杆破坏后剩余结构的最低冗余度为1.61。组合梁边跨正弯矩区下弦杆破坏后剩余结构遵循转动铰机制倒塌，破坏路径较长，结构整体倒塌前具有显著变形，最大竖向位移达到60.1 cm；组合梁支点区域腹杆破坏后剩余结构遵循滑移面机制倒塌，破坏路径极短，倒塌前整体结构无明显变形，最大竖向位移仅为9.1 cm，结构破坏呈明显脆性特征。腹杆失效所形成的滑移面倒塌机制对钢桁-混凝土组合结构梁桥极为危险，需重点设计预防。通过对钢桁-混凝土组合连续梁桥破坏路径的研究，探明了该类结构各构件的重要性分布特征和结构连续倒塌机制，为提高同类型桥梁抗破坏-倒塌性能提供理论依据和设计方法。     

泰和大桥拆除过程中的倒塌分析

江西省泰和大桥为11孔净跨径70m的等截面悬链线空腹式混凝土箱形拱桥,2016年在其下游处修建了新泰和大桥后对该桥实施拆除,拆除过程中发生倒塌事故。为分析导致桥梁在拆除过程中倒塌的关键部位和直接原因,建立结构静力计算模型,对其倒塌前的受力状况进行分析,并建立考虑接触及几何非线性的Abaqus有限元模型,模拟桥梁倒塌全过程。结果表明:泰和大桥拆除过程中,拱上建筑拆除施工的不当致使5号、7号墩承受巨大的不平衡水平力是其倒塌的直接原因。5号、7号墩在巨大的不平衡水平力作用下发生强度破坏,后引起主拱圈失稳,最终导致该桥发生"多米诺效应"式的全桥倒塌。     

城市桥梁垮塌的最新案例分析及对策研究

总结和分析了近些年来国内外桥梁倒塌的成因及研究趋势,重点对21世纪国内外城市桥梁垮塌的8个最新案例进行了综合分析,并提出了相关对策建议。     

基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估

采用非线性有限元法模拟了船舶撞击桥梁防撞装置的动态过程,计算了防撞装置对桥墩的撞击力并分析其吸能效果。根据桥位、水文资料、通航船舶类型及数量等条件,分析了1 000t级通航船舶撞击桥梁的概率,对桥梁船撞倒塌概率公式进行了修改,计算了桥墩安装防撞装置后的倒塌概率;对目前国内外桥梁船舶撞击风险接受准则进行对比研究,选择了适合某跨江大桥的船撞风险值;采用安装防撞系统后桥梁的失效概率来评价防船撞钢套箱设计的合理性,为桥梁直接构造防船撞装置的设计提供安全评估参考。     

近期典型桥梁事故回顾、分析与启示

对1813~2018年期间的584起桥梁事故进行分析，将桥梁倒塌原因分为施工、自然灾害、设计、意外荷载、耐久性等5类。各原因在倒塌事故中所占比例分别为42.1%、30.0%、11.6%、12.7%、3.6%。除自然灾害外，设计施工不合理为主要原因，而事故发生大多是多种原因综合的结果。以近几年9起典型桥梁倒塌事故为例，分析比较各种倒塌桥梁的主要破坏模式，得到以下启示：①国内大部分梁桥上部结构的平面外位移约束构造不足，在任何一个平面内都不应该是可变体系是国内桥梁设计施工中需要注意的问题；②在应用新工艺、新结构和拆除旧桥时，应加强各种施工工况下的验算；③建议加强桥梁巡查，预防和禁止汽车超载以及桥梁附近大规模堆载；④应注重桥梁结构尤其是斜拉桥和悬索桥等特大桥梁的日常养护管理，当养护力量不足时，尽量选择养护要求较低的桥型。     

独柱式桥墩在横向地震下的倒塌机理分析

在城市桥梁中大量采用的独柱式桥墩，由于其自身的结构弱点，在横向地震作用下易于倒塌。为了采用有效的抗震构造措施，保证独柱式桥墩大震不倒，必须弄清其破坏倒塌机理。通过日本孤神高速线高架桥的倒塌分析，对独柱式桥墩在横向地震下的破坏倒塌机理进行了分析研究。     

高烈度山区装配式桥梁总体设计探讨

装配式桥梁在山区公路建设中广泛应用,为避免因抗震设计理念错误导致桥梁在地震中倒塌,本文调查和分析既有桥梁震害及其产生的原因,结合山区桥梁常规总体设计要素,提出了高烈度区桥梁总体设计应当遵循的原则,为建立正确的抗震设计方法,采取有效抗震措施提供科学依据。     

地震作用下群桩体系桥梁连续倒塌模拟研究

针对群桩体系桥梁连续倒塌行为,提出了桥梁在地震作用下逐步失效过程建模方法,并进一步熟悉了OpenSees软件中的Remove功能和杆件的三个失效准则。该文利用OpenSees软件Remove命令解决结构大变形大转角问题,选择非线性梁柱单元对桩基进行模拟,选用的梁柱单元都带有附属节点。采用多点约束的方式和静力凝聚的方式对附属节点进行控制。针对强震作用下的桩基破坏模式,介绍了构件弯曲、剪切,轴向受力时的破坏准则,在对桥梁的地震响应研究过程中,实时更新结构有限元模型和杆件端部的约束状态。该文以实际工程中建立的单墩模型为依据,模拟地震波环境下的连续倒塌过程,模拟了结构在逐步失效过程中的释放内力、删除失效杆件和实时模型更新,完成地震响应分析。该文建立的对失效杆件进行处理和实时更新结构模型的桥梁逐步失效过程符合真实情况下强震作用下桥梁连续倒塌过程。