推理分析 · 湖北花湖互通高架桥侧翻事件

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12月18日下午三点半左右，一段不到30秒的视频迅速在网上被广泛传播。视频是在行车过程中拍摄，只见一节侧翻的高架桥横跨在行驶方向前方，桥体与路面间留下的空隙仅能让一架小轿车通过。

侧翻的高架桥

很快，事发地点就被找到。高架桥位于湖北省鄂州境内，倒下的桥体属于花湖互通D匝道的一部分。D匝道以一定的弧度将大广高速与沪渝高速连接起来。

事发地点

桥梁下方是G50沪渝高速，事故导致了部分车道出现堵塞。

侧翻桥体鸟瞰图

与桥体一同坠落的，还有3辆载有重型货物的大货车。

一同坠落的大货车

事故发生如此突然。整段桥体的坠落，载重的大货车，不禁令人联想起2年前发生在无锡的高架桥侧翻事故。

2019年无锡高架桥侧翻事故

是什么原因导致本次事故的发生？根据目前有限的资料，也许能找到一些线索。

高架桥何时建成？

从卫星地图可以看出，在2009年12月，该段高架桥仍在施工当中。部分桥梁已被架立起来，但上跨沪渝高速的区域仍可看到缺口，桥梁仍未合龙。

2009年12月的卫星照片

到了2011年8月份，D匝道上跨沪渝高速的部分已建好，路面铺装与喷涂也已完成。

2011年8月卫星照片

因此，侧翻的高架桥建成时间应在2010年~2011年之间，距今约10年左右。

高架桥是什么结构？

根事发时留下的各类从不同角度拍摄的视频和现场照片来分析，D匝道高架桥在不同区域采用了截然不同的结构形式。

不同区域的桥梁结构形式

以下是分析过程。

在文章开头视频的第19秒，我们可以看到高架桥未倒塌部分完整的截面形态，这部分位于沪渝高速路以外的范围。此部分高架桥拥有两个桥墩，桥墩顶部设置了盖梁进行横向连接。两者都是钢筋混凝土结构。

如果仔细观察此部分的桥体结构，可以发现它与上面提到的两者拥有相同的材质——一种混凝土结构使用时间久了之后的观感。因此，这部分桥体应该也是混凝土结构，在桥梁工程中，一般是混凝土箱梁。桥体下方采用带盖梁双柱式桥墩支承。

高架桥未倒塌部分的结构截面

如果仔细观察上图，还可以发现侧翻的桥梁与未侧翻桥梁的色泽存在明显差异，似乎意味着两者采用的建造材料是不同的。这点可以从以下两张不同角度的照片中加以证实。

在视频的第10秒，我们可以完整看到整座侧翻桥梁的底部。在桥体底部，可以观察到一些类似焊缝的痕迹，这部分的桥体更像是采用了钢结构建造而成的。另外，桥体支承条件与未倒塌部分也有区别。倒塌部分桥梁仅采用了单个桥墩进行支承，而且没有设置盖梁。

高架桥倒塌部分的另一面

这两个单独的桥墩被设置在了沪渝高速两侧的隔离带之中。

两个桥墩的位置

这些情况与2019年12月拍摄到的卫星照片是吻合的。卫星照片显示，两个桥墩之间的桥体还没进行施工。如果这部分桥体是混凝土，就会不太合常理。因为对于单柱式桥墩而言，混凝土桥体是要求浇筑成连续梁结构的，不可能从桥墩节点断开。

而采用钢结构的桥体，就没有此顾虑。钢结构通过焊接形成连续梁，可以分段一节一节吊上去安装。

桥体从桥墩节点处断开

因此，高架桥倒塌部分采用的结构形式应该是：钢箱梁+无盖梁单柱式桥墩支承。

钢梁的运用是符合高速公路上方高架桥施工实践经验的。混凝土梁的现场制作施工，需要在下方搭设临时的脚手架支撑模板。如果下方为高速公路，势必会在一段时间内影响高速公路的正常通行。对于分节吊装到位的钢结构梁而言，则没有此麻烦。这也许是为什么沪渝高速上方这段桥体采用了钢结构的原因。

混凝土现浇梁需要在下方搭设大量脚手架

为什么会侧翻？

桥梁侧翻是一个简单的物理学问题，在最简化的情况下，它的原理与跷跷板类似。如果不想被坐在对面的伙伴跷起，只有两个办法：要不你的体重足够大，要不对面的板特别短。

杠杆原理

很不幸，以下几个因素，使得本次事故倒塌的高架桥在这两方面都没有占到优势。

（1）重量较轻的钢箱梁

钢箱梁虽然施工安装便捷，但在重量上要明显轻于混凝土梁。在相同情况下，它的抗侧翻能力不如后者。

（2）单柱式桥墩

单柱式桥墩一般设置在桥体的中间轴线位置。在桥面宽度一定的情况下，与双柱式桥墩相比，桥体最外侧与支点的距离要大于后者（即力臂偏大）。

单桥墩与双桥墩的力臂区别

（3）没有设置盖梁

一旦决定了采用单柱式桥墩，可以预想它的抗侧翻能力是偏弱的。在单柱桥墩上设置盖梁会一定程度上改善这个弱点。设置盖梁后，可在盖梁与桥体底部设置多个支承点，增加抗侧翻能力。

带盖梁的单柱式桥墩

然而，事发高架桥的两个单柱式桥墩并没有设置盖梁。从事故照片中来看，桥梁底部有一突出的钢板，采用的应该是单支点盆式橡胶支座。

盆式橡胶支座

（4）桥体具有弧度

桥梁发生侧翻时，桥体会沿着某条轴线发生旋转，最终坠落。一般这条轴线是桥梁两个支座的连线。对于具有弧度的桥体而言，当重量加在最外侧车道时，重量离转动轴线的距离要比没有弧度的桥体更大。这意味着，相对较轻的重量就可以引起前者的侧翻。

弧线桥体与直线桥体的力臂差异

（5）货车超载

前面4个因素，只是令高架桥存在抗侧翻能力存在一些劣势，最后这个因素恰恰是最致命的。据报道，本次侧翻的高架桥设计荷载是55吨，但在其中一辆跟随桥体倒塌的大货车载重达到198吨，超重400%。

疑似超重的货车

如此载重量的大货车，刚好走在了最外侧车道，叠加了所有的不利因素。

FIN

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Maxim Li

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