陕西桥梁垮塌警示:桥梁防洪安全分析与改进建议

发布时间:2024-07-26 08:00:00

据新华社报道,7月19日晚,陕西省商洛市柞水县境内突发大暴雨,20时40分许因山洪暴发、金钱河水暴涨,G4015丹宁高速(丹凤县至宁陕县)水阳段(柞水县至山阳县)山阳方向K46+200处柞水县杏坪镇严坪村二号桥局部发生单侧垮塌。截至20日15时,已搜救发现坠河车辆7辆、遇难者12人,1人获救,还有18辆车、31人失联。

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       桥梁一般是公路工程建设中的关键节点,也是施工的难点。随着我国公路建设里程的不断增加,桥梁的安全问题日益突出。山区跨河桥梁受复杂地质、水文条件影响,其设计、施工要求高。尤其在弯曲河段,复杂的水流动力环境进一步加剧了桥梁安全风险。本文是关于陕西丹宁高速水阳段“719”垮桥事件引发的一些思考,鉴于该事件尚未完成调查,仅对事件发生的可能诱因、该环境下桥梁防洪安全的普遍问题加以分析。

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外部环境特征分析

        山区弯曲河段,河道蜿蜒多变,河床比降大,水流流速快、流向多变。在狭窄瓶颈河段与凹岸处,水流对桥墩的冲击力较顺直河段尤为显著。事件桥梁位置河段上游支流如呈叶脉状分布,支流汇聚多向,桥梁恰处干支流交汇下游,汇水历时短,洪峰陡增。大比降河床加速水流冲击与侧向挤压,加之河道地形限制形成的窄深行洪通道,高水位时桥墩受力面激增,共同作用于桥梁下部结构,导致桥墩受力状况极为复杂,极易受损甚至毁坏。

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桥梁结构因素剖析

桥墩布局未能充分顺应水流动力特性,导致过流空间受限、基础埋深欠缺。在防洪考量上,忽略了水流、漂浮物撞击及岸坡失稳引发的侧向荷载,使得桥梁在极端天气下,多重不利因素叠加,易发生坍塌事故。

该桥设计采用三跨先简支后连续梁,以较小夹角斜跨河道,此举虽有其设计考量,却无形中增加了河道内桥墩密度,加剧了水流对桥墩的直接冲击。此外,若基础设计选型不当,比如承台埋深不够、桩基锚固与强度不足,均会削弱桥梁的抗冲刷与抗水平推力能力,进一步加剧安全风险。

桥梁下部结构受力分析

        桥梁下部结构主要承受上部结构自重及车辆等竖向荷载,其水平稳定性则依赖于基础的锚固及结构自身的抗弯能力,同时上部竖向荷载也起到一定稳定作用。若基础失稳、竖向荷载偏移,水平受力失去基础端的有效锚固,原有平衡被打破,桥梁极易倾覆。特别是在山区弯曲河道,深泓线桥墩处水流湍急,产生巨大水平侧压;高洪水位使受力点远离基础锚固端,力矩显著增加;加之基础承台、桩基受冲刷暴露,锚固力减弱。这三者共同作用,成为桥梁垮塌破坏的主要受力因素。

设计优化建议

水文分析计算:水文分析/水力计算不仅要考虑桥下净空的淹没影响,还应根据水流动力环境分析对桥梁结构的受力影响;分析计算或调查设计洪水位、冲刷(特别是桥墩局部)深度计算。

优化桥跨结构:根据河流形态和水流特性,合理布局桥墩位置,避免在河槽深泓线、凹岸侧及地层软弱区域布设桥墩。增大桥梁跨径,减少桥墩数量,降低水流对桥墩的冲击。

增强基础抗冲刷能力:采用桩基础并增加锚固深度和桩基直径,提高基础的抗冲刷能力、桥墩的水平抗弯能力。优化桩基配筋和混凝土性能,增强桩基的整体强度。加强承台与桥墩的连接部位处理,防止应力集中破坏。

选用高性能材料:使用高强度、高刚度、高耐久性的材料建造桥墩,如高性能混凝土、耐腐蚀钢材等。减小桥墩的截面尺寸以降低阻水面积,优化桥墩截面形状,提高桥梁的水流通过性。

桥梁管养建议

桥梁管养:养护要重点关注桥墩基础的受冲刷情况,一旦出现外露情况,说明河道呈现下切趋势,水流在承台部位局部冲刷后容易形成掏空,对结构稳定极为不利。

建立预警系统:结合水文监测数据,建立桥梁安全预警系统,实时监测水流动力环境变化,提前预判并采取防护措施。


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