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帕劳共和国K-B桥的倒塌
日期:2017-2-27 13:48:02 作者:钢结构检测 来源:本站原创
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    工程概况,K-B桥位于太平洋岛国帕劳共和国境内的阿托盖尔航道上,连接Koror岛(简称K岛)和Babeldaob岛(简称B岛),为跨中带铰的三跨预应力混凝土连续刚架桥。设计者是美国檀香山的Alfred Yee事务所(Alfred AYee and AssociatesInc.),施工者是德国DykerhoffWidmann19774月建成时,其跨度创造了同类桥梁的世界纪录(倒塌时位居第11位)。

 

    桥梁跨度布置为18.6rn+53.6m+240.8m+53.6m+18.6m。梁高从跨中的3. 66m变化到主墩处为14. 17m,在边墩则线性减小到10. 26m,并在桥台处锐减为2.74m。.箱梁上翼缘顶板宽9. 63m,厚18 - 43cm,腹板厚35. 6cm。桥梁在边跨部分箱室填充了碎石作为压重,以平衡悬臂的主跨。桥梁在主墩处固结,并由倾斜的桩支撑,使其能够抵抗水平力;边墩处则释放了纵向约束,通过竖向桩基提供支撑。

 

    桥梁跨中的铰只传递竖向和横向剪力,保证在混凝土收缩徐变、温度变化下能够自由变形,也允许两段悬臂梁发生相对转动。该桥在施工中,先完成边跨,并支撑在边墩上,同时在边跨压重,主跨采用非对称节段悬臂灌筑施工。箱体内的三向预应力均为精轧螺纹钢筋。在纵向,316根直径32mmDywidag螺纹钢筋一端锚固在配重跨,另一端锚固在半个主跨的25个悬臂节段上。这些预应力钢筋分4层在主墩处的箱梁顶板内通过,预加力总吨位为182.4MN。但是,预应力筋在跨中剪力铰处不连续。

 

    桥梁的下挠及加固,在桥梁通车后,跨中悬臂端逐渐产生了较大的挠度和过大的相对转角,至1996年跨中下挠已经达到了120cm,严重影响到外观和行车舒适度,并引起桥面铺装损坏。

 

    承担评估的美国公司(Louis Berger International)和日本公司(The Japan International Co-operation Agency)均认为该桥是安全的,只是挠度还要持续增长。有一项加载试验,将一辆重125kN的载货汽车开到悬臂端,测得下挠30. 5mm,据此推测亨昆凝土弹模为18kN /2。根据评估结论,帕劳政府决定进行加固招标,以恢复部分挠度并克服进一步下挠。

 

    最后的加固方案由VSL国际公司提出,加固施工由一家当地公司(Black Micro)承担,加固方案要点如下:(1)取消跨中的铰接,使结构连续。用8根连续的体外预应力束加固主跨,锚固于边跨,张拉力36MN(相当于补充初始预加力吨位182. 4MN20%损失),如图15-4所示。体外束在跨中通过转向块下弯至梁底部,并在跨中产生负弯矩以使跨中能抬高o.3m(2)为平衡体外预应力对主墩新增的水平力,在跨中铰两边的箱梁顶板内设置8个扁千斤顶,提供与体外预应力大小大致相等、方向相反的水平推力(31MN),使得水平力在主墩处叠加后抵消,而跨中正弯矩可以帮助跨中上拱。最后用混凝土灌注铰的空隙(同时撤去千斤顶),使结构连续,并由后浇的混凝土继续提供这个水平推力。(3)修复已经磨损的桥面,在桥跨中央用一种轻质混凝土铺设平顺的行车路面。加固工作于19967月结束,桥面修补工作于8月中旬完成。

 

    桥梁的倒塌,19969265:45PM,即该桥加固后的第3个月,桥梁突然倒塌。倒塌时天气良好,车辆不多,造成24伤,并造成岛屿间的供电、供水和通信等中断。根据披露的文献资料,推断破坏过程如下:在发生倒塌前30rnin左右,B岛一侧桥墩上方有混凝土爆裂声和撞击金属声响,箱梁上翼缘顶板(43cm厚)首先发生分层剥离,使体内预应力筋暴露;随后,箱梁在桥墩处折断,腹板下方斜向压碎,B岛侧悬臂段掉人海中。受B岛侧悬臂段坠落牵连,数秒后,K岛一侧箱梁也在桥墩处发生折断,下腹板几乎沿竖向压碎,悬臂段以类似的破坏形式掉人海中;在这一过程中,有推断K岛侧边跨还曾绕主墩发生短暂的旋转,使主墩处的底板和肋墙严重压碎,边墩处截面剪断。

 

    原因分析:①对徐变挠度应早有预计,后期难有补救措施。用连续束和千斤顶的方式加固,不会引起较大的应力改变,也不会改变下挠问题。以致后来采用填筑聚苯乙烯块的办法调整线形。②在加固中将静定悬臂结构改变为超静定梁,不会引起倒塌,因为徐变影响是缓慢的,并且没有引起附加剪力招致剪切破坏的机制。③同意夏威夷美军工程兵的倒塌分析,但是,B岛一侧箱梁顶板混凝土首先发生分层剥落的原因,可能来自箱梁局部表面的过分铲除(铲除位置恰对应后来首先发生爆裂的B侧顶板区域),加上预应力筋的密集布置和缺乏恰当的构造措施,使得箱梁顶板削弱过大引起,这反过来也说明本桥设计的鲁棒性不足。

 

文章出自桥梁动静载荷试验www.zjlq.net,转载请注明。


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