《结构设计原理》课件-广西步头大桥坍塌事故分析

广西步头大桥坍塌事故分析01工程概况02事故描述03原因分析01工程概况一、工程概况‌步头大桥‌是位于广西贺州市八步区步头镇的一座钢筋混凝土箱型拱桥，横跨合面狮水库，坐落于县道XA69（梅花至保和公路）K4+100处，该桥的建成解决了步头镇象狮、滦水、永和、保和等9个村2万多群众的出行难问题。，总投资约1433万元，于2009年开始筹建，2015年完全竣工，于当年7月27日正式通车。1.桥梁位置一、工程案例简介2.桥梁构造大桥全长206米，桥面宽7.5米，设计为双向通行的公路桥梁。桥梁结构采用单孔跨径130米的钢筋混凝土箱型拱桥设计,桥面系由预制混凝土空心板拼接而成，由钢筋混凝土立柱支撑。桥台部分采用浆砌片石结构，高度约为20米。该桥设计使用年限为100年206m130m20m16.5m02事故描述二、事故描述2023年2月19日21时40分，步头镇人民政府接到群众反映，称步头大桥发生桥面坍塌。事故发生在步头大桥步头端（塌陷的桥面长5米，宽3米，深2米），桥台前墙及部分侧墙从拱座顶面以上全部倒塌，第一孔桥面系整体掉落江中，导致大桥交通中断。幸运的是，事故发生时桥面无车辆和人员通行，未造成人员伤亡和车辆受损。1.桥梁坍塌事故报导二、事故描述1.桥梁坍塌事故报导二、事故描述1.桥梁坍塌事故报导从官方发布的现场图片上我们可以看到，断桥两边确实是没有钢筋头的存在。桥下断裂的水泥板面，说是薄如纸张有点夸张，但是肉眼看上去确实是薄得可以，一眼看过去不得不让人想到豆腐渣工程。二、事故描述2.桥梁坍塌现场图片03原因分析三、原因分析1.桥台的基本知识钢筋只有在有受拉力和抗裂需求时才会布置。很多桥台都是石砌或是素混凝土结构。例如重力式桥台可以通过自身的重力来平衡外部力量，从而保持稳定，就不需要设置钢筋。而是使用天然石材或者是片石混凝土进行砌筑。布头大桥属于重力式桥台，所以看不到钢筋残骸。三、原因分析根据现场破坏情况，拱桥端部与部分桥头路基发生破坏。拱桥边跨主梁呈现落梁后保持竖直的姿态，初步测算可知边跨主梁落地后残骸垂直部分高度与边跨主梁长度基本一致，表明边跨主梁在落梁前未发生明显的强度破坏。而桥台台背与路基位置发生破坏，路基填土呈现滑坡状，部分混凝土路面破碎，覆盖在填土残骸上方。事故可能为台背填土失稳引起桥台和侧墙破坏，进而引起路面滑坡和主梁落梁。2.基于现场残骸的事故分析三、原因分析3.设计问题两侧桥台高度均比较高，约20m左右，而通常重力式桥台高度不超过10m。正常桥台与高桥台对比，正常桥台的台身位于地基水平面，不存在临空面，滑移线较长；高桥台的台身位于基座上，存在临空面，滑移线较短。同时，对本桥而言，地基承受主拱圈推力，推测地基为中风化以上硬质岩，其强度大于浆砌片石基座强度，这些因素决定了，高桥台安全系数不如正常桥台。地基普通桥台覆盖层台身基座高桥台滑移面滑移面三、原因分析3.设计问题基座老化，强度降低，进一步降低安全系数正常桥台的基础，都有一定埋置深度，即地基不会裸露在外，表面有一定厚度的覆盖层，这覆盖层保护地基，减缓其老化速度。高桥台的基座，直接裸露在外，在干湿交替、冷热交替作用下，老化速度明显快于地基，基座老化后，强度下降，高桥台安全系数进一步降低。地基普通桥台覆盖层台身基座高桥台干湿交替三、原因分析3.设计问题基座材料疲劳破坏问题台身及基座均采用浆砌片石，抗剪强度不高，抗剪疲劳强度更低。通常素混凝土及砌体材料用于受压结构，不用于受拉及受剪。本桥上部结构采用结构简支、桥面连续空心板。温度降低，上部结构收缩变形时，台身被拉向跨中方向，基座前缘受压；温度升高，上部结构伸长，台身回位；如此往复。