明尼阿波利斯市州际公路_35W大桥坍塌事故调查

明尼阿波利斯市州际公路I 235W 大桥坍塌事故调查
编译 王跃年,胡海波
(中铁大桥局集团武汉天兴洲大桥工程指挥部,湖北武汉430080)
摘　要:介绍明尼苏达州明尼阿波利斯市商业中心附近州际公路I 235W 大桥的坍塌事故,事故发生后及此前美国有关政府和研究、工程咨询机构进行的一系列调查,以及由该桥而促成的对全美国类似桥梁全面的检查及桥梁安全的重视。

关键词:公路桥;钢梁桥;旧桥;桥梁坍塌;事故调查中图分类号:U447
文献标志码:A
文章编号:1671-7767(2008)04-0068-02
收稿日期:2008-07-18
编译者简介:王跃年(1961-),男,高级工程师,1988年毕业于长沙铁道学院铁道工程专业,工学学士。

2007年8月1日下午6:05时,明尼苏达州明
尼阿波利斯市商业中心附近,一座承担州际公路I 235W 交通、跨越密西西比河的大桥发生坍塌(见图1),致使13人遇难。

在事故调查人员还在继续仔细查勘大桥废墟,确定悲剧发生的原因时,明尼苏达州运输局也在实施一项在原桥址加速修建一座新桥的方案。

大桥的坍塌使人们对国家改善,甚至是保持其使用年久的基础设施的能力,
提出明显的质疑。

图1　大桥坍塌现场
这座坍塌的大桥建于1967年,由位于密苏里州
马里兰高地市的一家著名的土木工程公司———Sverdrup &Parcel 公司设计,该公司曾经主持设计过路易斯安那超级圆顶体育场(Superdome )及切萨皮克湾桥梁—隧道(Chesapeake Bay Bridge 2Tun 2nel )工程等结构。

明尼阿波利斯市的这座大桥设计全长581m ,为14跨上承式钢桁梁桥,其2片主桁梁上布置有钢筋混凝土桥面板。

据明尼苏达州运输局2006年6月的一份包括对大桥关键杆件断裂分析的桥梁检查报告所述,这2片主桁梁是由焊接桥面横梁桁架连接的,横梁桁架悬臂伸出每片主桁梁外,支承高686mm 的型钢公路纵梁。

在与桥墩相连的主跨处,主桁梁高约18m 。

桥面上每一行车方向设有4车道,包括宽0.6m 的路肩。

明尼苏达州运输局大城市区的一位工程师Khani Sahebjam 介绍,大桥坍塌发生在傍晚高峰时
间上下班行人通过该桥时,此时大桥正在进行混凝土桥面及伸缩缝的维修。

南行方向的2条内侧车道关闭,交通被引向已经维修好的外侧车道。

北行方向外侧车道正在维修,交通被引向内侧车道。

大桥坍塌前,已发布过几份描述该桥状态的报告,其中包括总部设在旧金山的U RS 工程咨询公司于2006年7月完成的大桥疲劳评估和超静定性分析报告,明尼苏达州运输局2006年6月的检查报告,明尼苏达大学研究人员于2001年完成的关于大桥上承式钢桁梁疲劳评估的报告,以及2007年1月U RS 公司发布的一份补充报告。

包含大桥疲劳裂纹检查的上述2001年疲劳评估报告指出主桁梁体系中“缺乏超静定性”,这意味
着“如果1根杆件因疲劳裂纹断掉,理论上讲,这片主桁梁平面将坍塌”。

该报告建议在受拉杆件中的横隔板处,承受高应力的主桁梁体系的杆件及所有填角焊缝处主桁梁体系的杆件应每2年检查1次,同时还建议位于下弦杆及桥面横梁桁架斜杆处的拼接焊缝应每6个月检查1次。

由明尼苏达州运输局维修和桥梁检查部门完成的2006年6月的报告提出了几项长期建议,包括重新铺设桥面及最终更换整个结构。

同时,这份报告提出了5项立即维修的建议,包括详细检查引桥疲劳裂纹及更换螺栓。

该报告还列出4个需要重点关注的区域。

由于已建议对引桥疲劳裂纹及整个上部结构的支座进行严格检查,因此有些检查结果是确凿的。

2006年7月U RS 工程咨询公司的报告和2007
年该公司的补充报告的目的是为了确定上部结构哪
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6世界桥梁 2008年第4期
根关键杆件容易受到裂纹的影响,是为了检查如果其中任何1根关键杆件断裂后的后果,制订8根桁梁关键杆件的加固方案、改进超静定性的方式以及将桁梁中的拉应力减小到最低程度,并确立一个更换桥面的方案。

据明尼苏达州运输局桥梁工程师Daniel L. Dorgan介绍,所有结构上发现的疲劳裂纹都出现在引桥,这些裂纹已经得到修复。

他说,“在检查过的桁梁桥跨上,没有发现任何疲劳裂缝”。

他肯定地说,2007年1月U RS公司研究的补充报告提出了3种做法:即用钢板加固52根桁梁杆件,对桁梁进行无损检测,或者结合采用两种措施。

明尼苏达州运输局选择了对桁梁进行无损检测检查。

2007年5月,明尼苏达州运输局对西侧桁梁的所有关键部位和东侧桁梁的几个关键部位进行了检查。

在完成有关修复工程后,同年9月又进行了其余部位的检查。

Dorgan指出明尼苏达州运输局已经安排了一个会议,在8月20日与U RS公司一起讨论5月的检查成果。

该检查成果得出的结论是:以前存在的定位焊中任何1条裂纹在内隔板处没有扩展,这种定位焊是用来拼接桁梁的箱形杆件的,它也是U RS公司报告中讨论的要点之一。

调查人员通过分析有关文件、录像、目击说法以及大桥的残骸来确定事故的原因。

事故调查人员包括国家运输安全局、伊利诺伊州诺斯布鲁克的Wiss J anney Elst ner独立咨询公司(受雇于明尼苏达州运输局)及由美国运输部部长玛丽・彼得斯召集的工作小组。

据美国联邦运输局新闻发布会介绍,这些机构将“配合联邦政府的反应,恢复及重建”工作。

彼得斯部长也要求她部门的总检查师对国家桥梁检查规划进行全面严格的评估。

国家运输安全局预期全面公开的检查将在数月后完成。

据明尼苏达州运输局网站报道,由于这座坍塌的大桥承担着明尼阿波利斯市的主要公路干道交通,9月将发包一项重建该桥的快速设计和施工合同。

布什总统已批准拨付2.5亿美元用于该项目,这笔资金等到9月国会再次召开会议时,由国会审批。

资金中有一部分将用于明尼阿波利斯市既有公路重新标线、路面新铺装层修建及公路翻新,既有公
路目前必须适应新大桥日通行15万辆车辆的需要。

明尼苏达州运输局网站还报道,新桥将具有每个行车方向设5车道的特点,其中每个方向每条单车道可承担密集的车辆通行。

Sahebjam介绍,新桥的承包商需要与调查人员和负责清除大桥废墟的承包商Carl Bolander&Sons公司配合工作,他说,“一旦调查小组得到他们工作需要的所有东西后,承包商就可以开进事故现场,清除所有废墟”。

他预计新桥的架设可在12～18个月内完成。

明尼阿波利斯市I235W大桥的坍塌使人们对国家基础设施提出质疑。

巧合的是,在大桥坍塌的当天,国会有人提出2007年Dodd2Hagel国家基础设施银行法案,这项法案建议设立一个称之为国家基础设施银行的机构,向符合一定标准的工程项目提供资金。

大桥坍塌后不久,玛丽・彼得斯部长要求各州尽快对类似于I235W大桥的所有上承式钢桁梁桥进行检查,检查将覆盖全国700座桥梁。

在国家运输安全局宣布发现了一个与坍塌大桥节点板相关的潜在缺陷,也就是一个可能由占据在大桥中央车道上的施工设备及材料荷载加剧的问题后,8月8日,彼得斯部长在一次新闻吹风会上告诫各州要“考虑施工过程中置放在桥梁上的附加荷载”。

在坍塌悲剧发生一星期后,众议院运输和基础设施委员会主席Jim Oberstar宣布一项有利于大桥维修、改建和重建的议案。

据该委员会的新闻发布会介绍,该议案的目的是建立一项信托基金以提供“结构上有缺陷的大桥的维修,改建和重建”的专项收益资金来源,并在“公共安全和需要”的基础上分配资金。

在坍塌事故发生的17年前,I235W大桥就被美国联邦运输局分类为“结构缺陷”大桥。

在美国大约有73784座桥处于类似等级,上承式钢桁梁桥的预计平均寿命为50年。

参　考　文　献:
[1]Brett Hansen.Bridge Collapse Prompts Investigation,
Raises Questions[J].Civil Engineering,ASEC,2007,
(9):12-13.
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