密西西比河桥梁倒塌事故的力学问题(力学与科学技术-同济大学)

明尼阿波利斯大桥塌陷事故调查王跃年(中铁大桥局股份有限公司,湖北武汉430080)摘要：美国明尼阿波利斯大桥发生崩塌事故，各单位对其进行了事故检查和原因分析，为了加强国家基础设施的安全性，美国增大预算，对国内类似桥梁进行了全面的检查。

关键词：大桥；塌陷；调查；基础设施8月1日18:05，跨密西西比河的明尼阿波利斯大桥发生塌陷，13人当即遇难。

调查人员对大桥残骸进行了仔细检查,以确定这次桥梁塌陷发生的原因，明尼苏达州交通局（MN/DOT）也加速研究在原地建造一座新桥的计划。

这次大桥塌陷事故使人们开始质疑国家保持甚至提高国内老化基础设施建设的能力。

这座桥建立于1967年，是由密苏里州马里兰著名的Sverdrup & Parcel 土木工程公司设计，它主持设计了路易斯安那超级圆顶体育场和乞沙比克湾桥梁隧道等结构。

（斯维德鲁普·帕瑟尔工程公司已经成为雅各布斯工程有限公司一部分，总部设在加利福尼亚州帕萨迪纳市）。

明尼阿波利斯大桥设计长度为1907英尺，采用14跨钢桁梁结构，其中有两跨主桁梁位于钢筋混凝土桥面下。

根据明尼苏达州交通局2006年6月桥梁核查报告中对关键杆件破裂的分析结果，这两个主桁梁和钢梁由焊接横梁连接，悬臂在每个主桁梁上以支撑27英寸（686毫米）深的轧制钢梁公路桁梁。

这些桁梁大约是60英尺（18米）深，主跨在此处与桥墩相连，大桥共8车道，包括2英尺（0.6米）的路肩。

根据明尼苏达州交通局（MN/DOT）地铁区工程师哈尼所述，大桥坍塌发生在夜间大桥交通拥挤时段，当时工作人员正在对该桥的混凝土桥面和伸缩缝进行修理，往南方向的两条内车道被禁止通行，交通被引向已经被修理过的外车道。

而往北的方向，当时外车道正在被修理，交通被引向内车道。

在大桥塌陷事故发生之前，已经有几篇介绍大桥状态的报告发表，其中包括乌尔斯公司在2006年7月提交的针对大桥疲劳寿命评价和冗余分析的报告,﹙乌尔斯公司是一家位于旧金山的工程咨询公司﹚,明尼苏达州交通局（MN/DOT）2006年6月核查报告以及明尼苏达州大学研究者于2001年提交的关于桥面桁梁疲劳寿命评价的报告。

突发灾害作用后的桥梁快速修复技术中美研讨会
佚名
【期刊名称】《国际学术动态》
【年(卷),期】2008(000)004
【摘要】突发灾害作用后的桥梁快速修复技术中美研讨会于2007年9月在同济
大学土木工程学院桥梁系举行。

参加本次会议代表60多名，其中美国代表11名。

随着我国路桥建设的发展，桥梁破坏的问题也变得越来越突出。

最近国内外发生的几起桥梁断裂坍塌事件不仅严重影响道路安全，更造成不必要的人员伤亡，引起了业界的广泛关注。

因此桥梁的设计、施工、管养、修复等问题成为了土木工程领域的研究热点。

【总页数】1页(P60)
【正文语种】中文
【中图分类】U418.2
【相关文献】
1.从中美两国应对突发灾害的反应看中美两国不同体制的特点
2.混凝土防撞护栏快速修复技术在桥梁大修工程中的应用
3.快速修复技术在桥梁路面中的应用
4.基于
高性能冷拌沥青的公路桥梁伸缩缝高差快速修复技术5.第二届“中美桥梁可持续
发展研究中心”研讨会在我校举办
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桥梁垮塌事故原因分析本文细数了国内外14座桥梁严重垮塌事故，其事故成因有认知不足、设计施工缺陷、自然灾害、管理养护不周等。

前事不忘，后事之师，这些事故提醒着我们桥梁工程师要以高度的责任感来完成桥梁的建设，确保桥梁质量安全。

1、Quebec Bridge事故原因：设计考虑不足，构件失稳位于加拿大的圣劳伦斯河之上的Quebec Bridge本该是著名设计师Theodore Cooper的一个真正有价值的不朽杰作。

作为当时世界上最长跨度的钢悬臂桥，库帕忘乎所以地把大桥的主跨由490米延伸至550米，以此节省建造桥墩基础的成本。

然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。

1907年8月29日，大桥杆件发生失稳，突然倒塌，19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。

由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。

1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧再次发生。

1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。

结果13名工人被夺去了生命。

事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。

1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。

2、Tacoma Narrows Bridge事故原因：理论认知有限，风毁塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。

第一座塔科马海峡大桥于建于1938年11月到1940年7月，中跨853m。

在建造最后阶段，人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况，司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。

1940年11月7日，大桥在远低于设计风速的19m/s（相当于八级大风）风速下发生强烈的风致振动，桥面经历了70min振幅不断增大的反对称扭转振动，最终导致桥面折断坠落到峡谷中。

重建的大桥于1950年通车，2007年，新的平行桥通车。

技术原因所造成的悲剧之一－－－阿什塔比拉河桥垮塌
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启示：这是美国历史上最为严重的一起桥梁垮塌事故，它向人们说明了使用尚未被验证的新材料来代替原有材料会是多么的危险。

原因、经过和影响：1863年，克里夫兰的铁路巨头Amasa B．的斯托恩骄傲地宣称，他们在桥梁设计技术上取得了一项重大进步，即桥梁的建筑材料全部采用铁制材料。

斯托恩对这种较新的更为昂贵的材料过于信任，殊不知全部使用铁制材料建造桥梁存在实质性的缺陷：铁制桥梁就像联锁曲线锯一样靠压力将各部分装配在一起，而不是像原本的木制结构中各部分牢固的连接；如果有一个接合处发生移动，则整个结构都会随之移动。

而在20多年的时间里，美国桥梁设计界一直采用可靠的豪威木制桁架结构，它在经典的对角线木制桁架结构中加入了螺纹钢直立支架，铁制接头提供了更高的强度，并且避免了全木制桁架结构所需的费力的细木工活。

尽管如此，斯托恩还是声称他在1865年的这一创造是“绝对理想”的。

在此后的11年中，尽管桥的局部发生了移位，但总体结构基本保持完好。

然而在1876年12月29日，当一列旅客列车经过大桥时，一个内部隐藏着气泡的铁架发生断裂，整个桥梁随之倒塌，列车中的火炉引发了大火，有一百多名旅客在事故中丧生。

桥梁坍塌事故举例1.1994年10月21日上午,市跨越汉江的圣水大桥整段挂孔突然坍塌,交通中断。

事故原因:人们忙于应用新技术建造新工程,忽视了历史上工程事故的警告,欠缺建设中对工程质量的控制,疏于对已建桥梁的监控与维修。

2.上世纪六十年代,欧洲多座钢箱梁垮塌事件。

事故原因:对桥体力学稳定性的认识严重不足。

3.美国Tokoma悬索桥风毁事件。

该桥在设定风速下发生剧烈的风致振动,桥面经历了70分钟振幅不断增大的反对称扭转振动,最终导致桥面折断坠入到峡谷中。

事故原因:对大跨度柔性桥梁空气动力性能认识不足。

4.越南永隆桥坍塌事故。

事故原因:支架设置构造不当。

5.广东彭坑大桥,湖南凤凰大桥。

事故原因:加(卸)载程序不当。

6.四川小南门金沙江大桥桥面断裂。

事故原因:短吊杆构造不当。

7.辽宁盘锦大桥T构挂孔坍塌事件。

事故原因:管理护养措施不到位,桥梁病害急剧恶化。

8.美国魁北克大桥坍塌事故。

事故原因:设计者私自改变桥的主跨,以节省桥墩基础的成本。

9.美国I-35W密西西比河大桥事故。

该桥支座由严重腐蚀,将该桥评为“结构缺陷”,报告同时指出一旦桁架承受不住庞大车流,但桥梁护养这一问题未得到政府重视,最终酿成悲剧。

事故原因:桥梁护理严重不足,大桥纵梁弯曲,桥桁架疲劳。

10.美国Sliver Bridge坍塌事件。

在上班高峰期,短短一分钟之内,该桥彻底坍塌,并造成46人丧生。

事故原因:两根“眼杆”组成一组的链条设计与脆弱的钢材。

11.广东九江大桥事故。

事故原因:运沙船偏离航道撞击大桥,造成桥面坍塌。

12.小尖山大桥事件。

事故原因:支架搭建时基础设施不符合相关要求规范,部分支架管壁厚度不够,部分支架主管与枕木之间缺垫板13.湖南省伊河汤营大桥事故。

事故原因:桥体遭受特大暴雨袭击,洪水造成桥体坍塌。

14.重庆籑江彩虹桥事件。

事故原因:设计建造不合理,造成使用寿命短,桥体坍塌。

15.美国德克萨斯州海厄特-雷根大桥西饭店的高架行人桥断裂。

[转] 随写：十四座桥梁垮塌事故分析（上）国内外桥梁2010-08-16 17:02:27 阅读273 评论2 字号：大中小订阅本文细数了国内外14座桥梁严重垮塌事故，其事故成因有认知不足、设计施工缺陷、自然灾害、管理养护不周等。

前事不忘，后事之师，这些事故提醒着我们桥梁工程师要以高度的责任感来完成桥梁的建设，确保桥梁质量安全。

1、Quebec Bridge事故原因：设计考虑不足，构件失稳位于加拿大的圣劳伦斯河之上的Quebec Bridge本该是著名设计师Theodore Cooper 的一个真正有价值的不朽杰作。

作为当时世界上最长跨度的钢悬臂桥，库帕忘乎所以地把大桥的主跨由490米延伸至550米，以此节省建造桥墩基础的成本。

然而就在这座桥即将竣工之际，悲剧发生了。

1907年8月29日，大桥杆件发生失稳，突然倒塌，19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。

由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场事故。

1913年，这座大桥的建设重新开始，然而不幸的是悲剧再次发生。

1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。

结果13名工人被夺去了生命。

事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。

1917年，在经历了两次惨痛的悲剧后，魁北克大桥终于竣工通车，这座桥至今仍然是世界上最长的悬臂跨度大桥。

2、Tacoma Narrows Bridge事故原因：理论认知有限，风毁塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。

第一座塔科马海峡大桥于建于1938年11月到1940年7月，中跨853m。

在建造最后阶段，人们就发现大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况，司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。

1940年11月7日，大桥在远低于设计风速的19m/s（相当于八级大风）风速下发生强烈的风致振动，桥面经历了70min振幅不断增大的反对称扭转振动，最终导致桥面折断坠落到峡谷中。

国内外近三年桥梁坍塌事故原因与经验教训近年来，桥梁坍塌的新闻时不时就会刷屏，真让人心里发毛。

想想那些高高的桥，像巨人一样稳稳地矗立着，结果一声巨响，就成了废墟，真是让人心疼。

咱们国内外的桥梁坍塌事故其实也不是偶然，往往是多种原因叠加的结果。

不得不提到一个词，那就是“设计”。

桥梁设计可不是随随便便的，得考虑很多因素，比如材料强度、载重能力、环境因素等。

有些设计师就像是做大餐，配料不全，结果出锅的东西就让人失望。

再加上施工质量不过关，很多时候都是“干巴巴”的。

这就像你在家里搭积木，底部不稳，顶上再怎么好看，随时都有可能轰然倒塌。

说到施工，真是让人哭笑不得。

有些工人为了赶工，材料偷工减料，结果一不小心就留下了隐患。

就像你把水龙头放得太紧，最后一拧就炸了。

而国外也有不少惨痛的教训，像美国的某座桥，听说施工期间就频繁检查，结果仍然没能避免坍塌。

这让人不禁想，难道我们的工程师都是“看热闹”的？还有一些桥梁在使用过程中，因为交通流量大，长期受重压，时间久了，难免就出现了老化，类似人到中年，腰酸背痛的感觉。

天气也是一大影响因素。

比如说，台风来了，桥梁被狂风暴雨折腾得体无完肤，简直让人心惊胆战。

前几年的一场大雨，某地的桥就因为积水和冲刷，导致部分结构被破坏，唉，真是“水能载舟，亦能覆舟”啊。

明明是暴风雨的锅，结果大家却把气都撒在了桥的身上。

说起来，大家平时开车都知道，雨天路滑，桥上更是要小心翼翼，可是有些驾驶员就是不以为然，追尾撞击，导致桥梁受损，那真是让人哭笑不得。

真是有些司机应该去学学《交通安全法》！还有些事故是因为缺乏维护。

你想，没定期“体检”，等到出问题时就来不及了。

很多老桥梁在岁月的洗礼中，可能早已“年纪大了”，可没人理会，直到出事，大家才纷纷后悔。

就像是你家那只可怜的小猫，得了病才想起来带它去看医生，真是自找苦吃。

桥梁也是，维护不当，等到出现问题，再来修理，真是“亡羊补牢”了。

谈到经验教训，不得不说，咱们得加强监管。

框架结构倒塌过程中的动力学分析
谢步瀛
【期刊名称】《同济大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1996(024)005
【摘要】用刚度的概念只能分析框架未破坏时的变形和位移，文中运用惯性的概念解决了框架破坏后的运动分析，利用动力学中力与加速度的关系以及碰撞原理，可求出框架各部分的位移，从而可动态描述框架破坏后直至其完全倒塌在地面的全过程。

【总页数】6页(P492-497)
【作者】谢步瀛
【作者单位】同济大学建筑工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TU746.5
【相关文献】
1.模板支架倒塌事故动力学分析探讨 [J], 方燕
2.钢排架结构物线性聚能爆破失稳倒塌过程动力学分析 [J], 唐献述;龙源;王希之;晏俊伟
3.钢框架结构地震倒塌分析与抗倒塌措施研究 [J], 赵洁;刘伯权;雷拓;刘旬
4.圆盘塔倒塌的动力学分析 [J], 朱世栋;黎秋航;侯吉旋;陈乾
5.地震作用下钢框架结构竖向连续倒塌可靠度分析 [J], 钟炜辉;邱帅子;杨佳
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什么是坍塌事故坍塌事故是指物体在外力和重力的作用下，超过自身极限强度的破坏成因，结构稳定失衡塌落而造成物体高处坠落、物体打击、挤压伤害及窒息的事故。

这类事故因塌落物自重大，作用范围大，往往伤害人员多，后果严重，为重大或特大人身伤亡事故。

坍塌事故主要分为：土方坍塌、模板坍塌、脚手架坍塌、拆除工程的坍塌、建筑物及构筑物的坍塌事故等五种类型。

前四种类型一般发生在施工作业中，而后一种一般发生在使用过程中。

1、9日下午5时30分左右,福建省厦门湖里禾山镇高林村在建的一座2000多平方米的厂房突然坍塌,在里面施工的有80多名工人。

事故发生后市委、市政府、安检局以及公安、消防、医院展开一场生死大营救。

截至目前,事故造成7人死亡,38人重伤。

据《中央电视台》报道，目前，坍塌事故原因已基本查清。

这是一起因违法抢建、违章施工而造成的重大恶性事故。

厦门市政府10日上午在事发地召开现场会，正式通报了事故的有关情况。

据厦门市和湖里区政府有关部门初步调查，事故发生在9日下午5时半左右，坍塌的在建厂房系群鑫机械厂仓库工程，在浇筑屋面混凝土面积达到20％时发生整体垮塌重大事故。

据调查，这项工程系村民林天厚自建，工程设计为二层建筑，砖柱竖向承重混凝土梁板结构，建筑面积约3600平方米。

施工工程无报建、无正规设计、无施工许可，是一起典型的违法违章设计、施工工程。

工程受力体系极不合理，无专业人员组织施工，并且严重违反施工强制性技术标准，偷工减料，为赶工期野蛮施工，以至于竖向支撑失稳造成整体垮塌。

除此之外，该工程在施工技术上也存在多方面问题。

厦门市政府责成有关方面立即开展对事故的调查处理，严肃处理事故直接责任人、直接管理人和相关管理人。

2、莫斯科市场屋顶坍塌至少9人丧生［作者：万宏转贴自：新华网］新华网讯俄罗斯首都莫斯科市一座市场屋顶当地时间23日晨坍塌，造成至少9人死亡，10人受伤，此外还有多人被埋在废墟中。

据俄一家电台报道，覆盖2000平方米区域的屋顶将众多商摊砸在下面。