《结构设计原理》课件-宁波余姚方桥中桥倒塌事故分析

宁波余姚方桥中桥倒塌事故分析01工程概况02事故描述03原因分析01工程概况一、工程案例简介1.宁波余姚方桥中桥位置‌宁波余姚方桥中桥‌（通常简称“中方桥”）是位于‌余姚市阳明街道方桥村‌的一座村道桥梁，位于余姚市方桥村育才路，桥梁呈东西走向，横跨长泠江，连接两岸交通。中方桥建于1988年，原乡道桥梁，属村级道路设施。由阳明街道方桥村股份经济合作社管理。一、工程案例简介2.宁波余姚方桥中桥构造全桥共7跨，桥跨布置约为4.7m+4.1m+4.5m+12m+4.5m+4.1m+4.7m；横向布置为：0.15m(栏杆)+4.8m(机非车道)+0.15m(栏杆)；桥面铺装采用水泥混凝土；上部结构12m主跨部分为混凝土空心板、其余部分为钢筋混凝土梁板一、工程案例简介3加固维修情况由于桥梁出现病害，2023年曾对桥梁中5#、6#和7#三跨进行维修，维修后限载3吨。车辆通过未加固的1#、2#和3#跨，后三轴即将通过未加固的4#跨的④号桥墩时，发生结构强度破坏而倒塌。02事故描述二、事故描述1.事故发生简介

2025年5月22日凌晨2时许，浙江省余姚市阳明街道方桥村的原乡道桥梁（中方桥）被一辆由西往东行驶的皖籍货车部分压塌

。现场视频显示，桥上一辆涉事皖籍货车的后轮被悬空卡在断裂的桥梁上，后轮悬空。视频内容还显示，已经有救援车辆在对涉事皖籍货车进行施救。二、事故描述二、事故描述2.中方桥坍塌经过

事故导致桥梁中跨结构整体垮塌，仅首尾两端桥墩尚存，桥梁12m主跨全部断裂落入河道。所幸事故发生时未造成人员伤亡。车辆通过未加固的1#、2#和3#跨，后三轴即将通过未加固的4#跨的④号桥墩时，发生结构强度破坏而倒塌。从事故现场图片可以看出，未倒塌的3#跨主梁为未加固的空心板。空心板④墩③墩03原因分析三、原因分析1.强度破坏位置确定④墩③墩事故现场4#主梁破坏，③桥墩有所倾斜。根据当地夜间环境和行车条件，可以推断当时货车车速应该不会很大，假定为3~20公里/小时，大约1m~7m/s，在此条件下，车辆急刹导致桥墩倾斜、引发主梁掉落的可能性较小，主梁发生强度破坏的可能性较大。三、原因分析1.强度破坏位置确定按加速度为重力加速度9.8m/s2计算，如果断裂发生在跨中，那么车辆后轴在发生断裂后，在1秒的时间内下落的距离将为：假设桥梁断在跨中，车辆后轴在12m跨跨中要顺利通过该跨，至少行驶该跨跨度一半即6m，所需时间约为1s左右，此时车辆一定会落入水中。而车辆没有落入水中，后轮卡在伸缩缝处，垂直下落的距离较小，可以推断主梁初始破坏位置为后轴在现场的位置，即梁端。三、原因分析混凝土结构的抗剪承载力主要取决于截面尺寸、纵筋配筋率和箍筋配箍率。因此，在配筋率和配箍率接近的情况下，12m主跨发生抗剪失效，而梁高更小的其他跨未发生，推测可能的原因是边跨30cm左右的梁高在当时很难做成空心板，而采用了实心板，相对于空心板空心部分的抗剪削弱，实心提高了抗剪有效面积bh0。1.强度破坏位置确定混凝土主梁抗剪承载力计算公式：三、原因分析1.强度破坏位置确定从行驶轨迹上看，当重轴（后轴）经过③号桥墩和经过④号桥墩时，最大的剪力效应在③号桥墩处主梁截面，其次是④号桥墩处。实际重轴在③号桥墩附近未破坏，而在即将通过④号桥墩时发生了强度破坏。推测可能的原因是，由于多年的服役使用，主梁两侧缺陷存在一定的差异，这种差异导致了两侧抗剪承载力不一致。三、原因分析2.事故车辆荷载分析车体尺寸9.7m×2.5m×3.75m，轴距4.45m（牵引鞍座至车轮）+1.31m+1.31m，整备质量9.3吨，额定载重30.7吨，满载总质量40吨。牵引车为一汽解放J6P重卡6×4牵引车，车体尺寸为6.9m×2.55m×3.56m，轴距3.45m+1.35m，整车质量8.87吨，牵引质量40吨。基于上述信息，牵引车+半挂车的总长度约为14m，空载时总质量约为18.17吨，满载总质量约为48.87吨。约14m9.7m13.24m约6.8m三、原因分析2.事故车辆荷载分析表1不同规范中四级公路桥梁荷载等级对比表2市政桥梁荷载等级对比三、原因分析2.事故车辆荷载分析(a)公路Ⅱ级，剪力图(b)公路Ⅱ级，弯矩图（约为汽-10的2.2倍）(a)公路Ⅱ级，剪力图（约为汽-10的1.2倍）(c)汽车10级，剪力图(d)汽10级，弯矩图三、原因分析3.80年代混凝土板承载力计算参考的空心板截面高55cm，宽103cm，采用C40混凝土，梁顶设有4根12纵向钢筋，梁底设有4根‌fa'iΦ12纵向钢筋和14条7Φ4预应力钢绞线，箍筋布置形式为Φ8@100mmm。三、原因分析3.80年代混凝土板承载力计算

空心板梁等效计算参数（1）将截面属性值带入下式，计算求得混凝土受压区高度x=2.211m

（2）代下式，计算得抗弯承载力Mr=944.3kN·m

（3）代入下式，计算抗剪承载力Vcs=244.3kN

三、原因分析分别以汽-10级和满载的事故车辆为荷载工况，将车辆重轴布置在跨中、支点截面抗力244.3kN，效应值约为截面承载力的85.5%；最大弯矩为587kN，小于抗弯承载力944.3kN·m，效应值约为截面承载力的62.2%，在同等荷载作用下，剪力效应值更容易接近承载力极限。而在满载事故车辆作用下，③号墩处主梁剪力最大剪力效应值为371kN，④号墩主梁剪力最大效应值为286kN，均大于相似桥梁的截面抗剪承载力。上述结果表明，12m跨径的典型空心板在汽车荷载作用下更容易发生受剪破坏，80年代及以前空心板可能存在此类共性问题。3.80年代混凝土板承载力计算三、原因分析4.原因总结01车辆超载及荷载效应超限。02桥梁服役多年，存在结构病害，如主梁裂缝、桥墩倾斜等。2023年维修仅针对部分跨，未加固的12米主跨（4#跨）抗剪能力进一步削弱。空心板梁设计本身存在抗剪承载力相对不足的问题，边跨梁高较小，抗剪有效面积较低，但12米主跨因空心部分削弱，抗剪性能更差。桥梁结构老化及病害影响设计荷载等级推测为“汽-