“4·23”北京顺义潮白河大桥火灾坍塌事故分析

“4·23”北京顺义潮白河大桥火灾坍塌事故分析2025年4月23日，北京市顺义区潮白河大桥（别名：顺义彩虹桥）发生火情，部分桥体受损。该桥位于北京市顺义区顺平路K14+627，跨越潮白河，为顺义的地标性建筑，也是北京地区唯一一座中承式大桥，竣工于1999年10月，已服役26年。北京交通针对顺义潮白河大桥火情发布情况通告：2025年4月23日早晨，顺平路潮白河大桥发生火情，由于发现及时并迅速采取断路措施，未发生车辆掉落和人员伤亡。事发桥梁为中承飞燕式钢管混凝土系杆拱桥，经初步研判，事故直接原因为：沟槽敷设电缆起火，桥梁系杆断裂，连锁导致吊杆断裂，桥梁整体结构受力失效，造成桥梁主跨坍塌。具体原因经检验检测后进一步确定。北京市政府已成立事故调查组，邀请专家参加，对事故进行提级调查，查清事故经过、原因，认定事故责任。图1事故现场示意图彩虹桥是北京唯一的中承式大桥，全长640.22m。两端引桥为13孔35m预应力混凝土简支T形梁。其中，主桥是柔性系杆、刚性拱的中承飞燕式钢管混凝土系杆拱桥，通过张拉系杆、利用两端飞燕式边跨的重量来平衡中间大跨径拱桥的水平推力。主桥全长180m，其中中跨长108m，两侧边跨长均为36m。根据公开资料，主桥两侧拱肋共设有18根吊杆，每根拱肋9根，其中每根吊杆采用127根φ7平行高强钢丝；系杆采用27×7φ5高强低松弛钢绞线，共12束，每根拱肋处6束。彩虹桥结构示意图如下，为表述方便，主拱圈分别记为A和B，横梁及对应吊杆编号分别记为1#~9#。图2

桥梁结构示意图1.事故介绍据报道，4月23日4:40分左右彩虹桥桥底景观电缆出现火情，4:59分周边群众报警，相关部门第一时间赶到现场组织开展灭火、交通管制等处置工作。在处置电缆火灾过程中，桥梁结构受火灾影响逐步发生倒塌，直至上午11:09明火扑灭。结构残骸如下图所示，可以看出彩虹桥A拱圈吊杆均完好，B拱圈吊杆与主梁连接除1#梁位置外均断开，各吊杆对应横梁一端落入潮白河，主拱圈表面留有有明显的火灾痕迹。根据网络公开视频，彩虹桥倒塌经历了多个过程：第一阶段，5#、6#横梁处吊杆发生断裂，主梁坍塌；第二阶段，火势扩大，7#横梁处吊杆发生断裂，主梁坍塌；第三阶段，火势蔓延，2#、3#、4#、9#横梁处吊杆发生断裂塌；根据《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（JTGTD65-06—2015），中、下承式钢管混凝土拱桥吊索承载能力应按下式计算：事故桥采用的吊索为127根φ7高强钢丝。根据规范，钢丝吊索在持久状况下的安全系数为2.5，偶然状况（火灾）下的安全系数为1.5。根据上述安全系数，若局部发生单一吊杆强度降低，将很难引起连续倒塌。现有研究表明，平行钢丝束在火灾下的抗拉强度和弹性模量显著减小，同时会产生温度膨胀和高温蠕变，极大降低结构承载力，如下图所示。图6平行钢丝应力-应变曲线[1]结合倒塌前彩虹桥火灾警情，推断结构是由于拱圈B位置电缆起火，导致系杆及纵向多根吊杆钢束承载力下降，进而引发结构倒塌。2.中承式拱桥结构型式发展中承悬吊式钢管混凝土拱桥根据桥面系构造特点，主要可分为以下三类，如图7所示。（1）整体桥面系。此类桥面系强健性较好，虽构造复杂、施工难度大，但近年来的应用呈增长趋势。（2）无纵梁桥面系。早期中承式钢管混凝土拱桥桥面系以无纵梁桥面系为主，吊杆连接横梁，桥面板支承于横梁上，未设置加劲纵梁。（3）有纵梁桥面系。目前多采用有纵梁桥面系，冗余度相对较高。根据《交通运输部关于进一步提升公路桥梁安全耐久水平的意见》（交公路发[2020]127号），无加劲纵梁吊杆拱桥结构冗余度明显不足。同时，《钢管混凝土拱桥技术规范》（GB50923-2013）中明确提出了“中承式拱桥的悬吊桥面系应采用整体性结构，以横梁受力为主的悬吊桥面系必须设置加劲纵梁，并应具有一根横梁两端相对应的吊索失效后不落梁的能力”的规定。彩虹桥建于90年代，属于无纵梁桥面系，在当年较为常见。由于缺少抗火能力相对较强的纵梁分担桥面荷载，荷载通过吊杆直接传递给拱圈，一方面吊杆抗疲劳性能降低，另一方面，吊杆遇到失火等突发状况导致而温度升高引起吊杆平行钢丝强度降低，极易发生倒塌破坏。3.缆索防火对于桥梁结构，桥面以上承重构件包括主缆、拉索、吊杆等，一旦破坏将导致巨大损失且修复困难，且强度对温度非常敏感，应是桥梁防火的重点，传统吊杆的PE套筒在高温下也易于燃烧，难以达到防火功效。缆索防火近年来受到越来越多的重视，以深中大桥、西堠门大桥等典型桥梁缆索防火为例，较多的做法是索体外缠包防火材料，以保障主缆钢丝在持续火烧状态下短时间不降低强度，如复合气凝胶防火材料等新型防火隔热保护体系，实现1000℃火场环境下（油罐车燃烧），持续60min，缆索钢丝束表面温度不超300℃的使用要求。4.事故分析《安全科学与应急管理研究》分析：顺义潮白河大桥坍塌的直接原因是沟槽敷设电缆起火导致桥梁系杆断裂。具体原因初步分析可能为以下三点：1）电缆起火引发高温桥梁外挂电缆沟槽内线路异常起火，产生的高温直接作用于钢管混凝土系杆。钢材在400°C以上时强度开始显著下降，当温度达到600°C时，钢材强度会损失约50%，导致系杆无法承受原有荷载。2）系杆断裂引发连锁反应据了解，该桥为中承式系杆拱桥，系杆是维持拱肋水平推力的核心受力构件。系杆断裂后，原本由系杆承担的拉力瞬间转移到吊杆上，造成吊杆过载断裂，最终导致桥梁主跨结构失稳坍塌。3）外挂电缆隐患通报特别提到"全市将开展桥梁外挂电缆排查"，暗示此次电缆敷设可能存在设计缺陷：电缆沟槽与系杆结构距离过近，或未设置有效防火隔离层，导致火灾直接波及主体结构。北京市将立即同步开展所有桥梁外挂电缆隐患排查。“潮白河大桥火灾发生后，全国各地将迎来‘桥梁外挂电缆隐患排查工作”——潮白河大桥火灾事件暴露了桥梁外挂电缆安全隐患的严重性，北京市已率先启动全市范围的排查工作，而这一事件很可能推动全国