2025-04-24 7864 0
01 事故概況 彩虹橋位于北京市順義區(qū)城區(qū)東南部的順平公路上，跨越潮白河，連接順義與平谷，是順義的地標性建筑及重要交通樞紐。 圖2 事故橋位置示意圖 彩虹橋是北京唯一的中承式大橋，全長640.22m。兩端引橋為13孔35m預應力混凝土簡支T形梁。其中，主橋是柔性系桿、剛性拱的中承飛燕式鋼管混凝土系桿拱橋，通過張拉系桿、利用兩端飛燕式邊跨的重量來平衡中間大跨徑拱橋的水平推力。主橋全長180m，其中中跨長108m，兩側邊跨長均為36m。根據公開資料，主橋兩側拱肋共設有18根吊桿，每根拱肋9根，其中每根吊桿采用127根φ7平行高強鋼絲；系桿采用27×7φ5高強低松弛鋼絞線，共12束，每根拱肋處6束。彩虹橋結構示意圖如下，為表述方便，主拱圈分別記為A和B，橫梁及對應吊桿編號分別記為1# ~ 9#。 圖3 橋梁結構示意圖 彩虹橋始建于1999年10月，至事故發(fā)生時已通車近26年。根據公開資料該橋的重大病害及維修情況如下： 2006年：橋梁檢測中發(fā)現該橋出現較為嚴重的橋梁病害，包括主橋橋墩豎向裂縫、橋面鋪裝縱向開裂、主橋空心板開裂、吊桿銹蝕等病害。針對上述問題，采取了鋼結構防腐、補強裂縫和更換吊桿系桿等措施解決一般病害防治，并安裝健康監(jiān)測系統(tǒng)以實現結構性病害防治； 2015年：由于順平路交通量逐漸加大、重載車輛日益增多，引橋病害凸顯，坑槽、裂縫、車轍等均已出現，人行步道及欄桿局部破損嚴重。2015年7月，彩虹橋斷路大修1個月，包括更換橋面鋪裝、封閉裂縫等； 2020年：北京順義公路分局在對彩虹橋進行日常檢查時發(fā)現，西引橋伸縮縫異常、梁體整體向西滑移，橋臺處伸縮縫間距變小，梁端與背墻頂死，經論證后明確橋梁主體未發(fā)生結構性病害，并在不中斷交通、不破壞橋梁的前提下采用160臺200噸超薄大噸位千斤頂開展頂推復位、橫向糾偏，為北京首例大型橋梁同步頂推技術應用。 02 事故現場分析 據報道，4月23日4:40分左右彩虹橋橋底景觀電纜出現火情，4:59分周邊群眾報警，相關部門第一時間趕到現場組織開展滅火、交通管制等處置工作。在處置電纜火災過程中，橋梁結構受火災影響逐步發(fā)生倒塌，直至上午11:09明火撲滅。結構殘骸如下圖所示，可以看出彩虹橋A拱圈吊桿均完好，B拱圈吊桿與主梁連接除1#梁位置外均斷開，各吊桿對應橫梁一端落入潮白河，主拱圈表面留有有明顯的火災痕跡。 根據網絡公開視頻，彩虹橋倒塌經歷了多個過程： 第一階段，5#、6#橫梁處吊桿發(fā)生斷裂，主梁坍塌； 第二階段，火勢擴大，7#橫梁處吊桿發(fā)生斷裂，主梁坍塌； 第三階段，火勢蔓延，2#、3#、4#、9#橫梁處吊桿發(fā)生斷裂塌； 圖5 彩虹橋倒塌過程示意圖 現有研究表明，平行鋼絲束在火災下的抗拉強度和彈性模量顯著減小，同時會產生溫度膨脹和高溫蠕變，極大降低結構承載力，如下圖所示。 圖6 平行鋼絲應力-應變曲線[1] 結合倒塌前彩虹橋火災警情，推斷結構是由于拱圈B位置電纜起火，導致系桿及縱向多根吊桿鋼束承載力下降，進而引發(fā)結構倒塌。 03 中承式拱橋結構型式發(fā)展 中承懸吊式鋼管混凝土拱橋根據橋面系構造特點，主要可分為以下三類，如圖7所示。 （1）整體橋面系。此類橋面系強健性較好，雖構造復雜、施工難度大，但近年來的應用呈增長趨勢。 （2）無縱梁橋面系。早期中承式鋼管混凝土拱橋橋面系以無縱梁橋面系為主，吊桿連接橫梁，橋面板支承于橫梁上，未設置加勁縱梁。 （3）有縱梁橋面系。目前多采用有縱梁橋面系，冗余度相對較高。
根據《交通運輸部關于進一步提升公路橋梁安全耐久水平的意見》（交公路發(fā)[2020]127號），無加勁縱梁吊桿拱橋結構冗余度明顯不足。同時，《鋼管混凝土拱橋技術規(guī)范》（GB 50923-2013）中明確提出了“中承式拱橋的懸吊橋面系應采用整體性結構，以橫梁受力為主的懸吊橋面系必須設置加勁縱梁，并應具有一根橫梁兩端相對應的吊索失效后不落梁的能力”的規(guī)定。
彩虹橋建于90年代，屬于無縱梁橋面系，在當年較為常見。由于缺少抗火能力相對較強的縱梁分擔橋面荷載，荷載通過吊桿直接傳遞給拱圈，一方面吊桿抗疲勞性能降低，另一方面，吊桿遇到失火等突發(fā)狀況導致而溫度升高引起吊桿平行鋼絲強度降低，極易發(fā)生倒塌破壞。
04 橋梁火災案例
（1）2024.10.26深中通道，汽車行駛中突發(fā)起火。
圖8 橋梁火災現場示意圖（深中大橋） （2）2025.04.02廣東江門濱江大橋，2號橋墩因施工時掉落火星引燃防撞明膠著火。 （3）2023.11.05河北石家莊滹沱河大橋，因2#斜拉索亮化線路電線接頭短路導致起火燃燒淬斷。 圖10 起火現場示意圖（河北石家莊滹沱河大橋） 05 纜索防火
對于橋梁結構，橋面以上承重構件包括主纜、拉索、吊桿等，一旦破壞將導致巨大損失且修復困難，且強度對溫度非常敏感，應是橋梁防火的重點，傳統(tǒng)吊桿的PE套筒在高溫下也易于燃燒，難以達到防火功效。
纜索防火近年來受到越來越多的重視，以深中大橋、西堠門大橋等典型橋梁纜索防火為例，較多的做法是索體外纏包防火材料，以保障主纜鋼絲在持續(xù)火燒狀態(tài)下短時間不降低強度，如復合氣凝膠防火材料等新型防火隔熱保護體系，實現1000℃火場環(huán)境下（油罐車燃燒），持續(xù)60min，纜索鋼絲束表面溫度不超300℃的使用要求。
《安全科學與應急管理研究》分析：順義潮白河大橋坍塌的直接原因是溝槽敷設電纜起火導致橋梁系桿斷裂。具體原因初步分析可能為以下三點：
1.電纜起火引發(fā)高溫
橋梁外掛電纜溝槽內線路異常起火，產生的高溫直接作用于鋼管混凝土系桿。鋼材在400°C以上時強度開始顯著下降，當溫度達到600°C時，鋼材強度會損失約50%，導致系桿無法承受原有荷載。
據了解，該橋為中承式系桿拱橋，系桿是維持拱肋水平推力的核心受力構件。系桿斷裂后，原本由系桿承擔的拉力瞬間轉移到吊桿上，造成吊桿過載斷裂，最終導致橋梁主跨結構失穩(wěn)坍塌。
3.外掛電纜隱患
通報特別提到"全市將開展橋梁外掛電纜排查"，暗示此次電纜敷設可能存在設計缺陷：電纜溝槽與系桿結構距離過近，或未設置有效防火隔離層，導致火災直接波及主體結構。
目前事故調查組已介入，正在對電纜起火原因（如短路、過載、老化等）、系桿材料耐高溫性能等展開檢測。此次事件也暴露出橋梁附屬設施與主體結構安全聯動的隱患，后續(xù)全國橋梁或將加強外掛設施防火標準。
特別感謝橋梁技術專家李老師正高級工程師參與指導。以上工作由浙江工業(yè)大學研究生張明見、張嘯鑫、壽浙坤、鄭騫、袁子順、岳昱含合作完成，文本由研究生祝瑜婷編輯。本工作僅僅是學習事故分析的練習資料，如有不當之處，敬請批評指正。注：部分視頻及圖片來源于網絡公開報道，如有侵權，請聯系我們及時刪除。
參考文獻：
[1] 馮錦鵬, 李經綸, 高康, 等. 在役斜拉橋車致火災作用下拉索抗火性能研究[J].中國公路學報, 2024, 37(09): 34-45.
[2] 陳寶春, 韋建剛, 周俊, 等. 我國鋼管混凝土拱橋應用現狀與展望[J]. 土木工程學報, 2017, 50(06): 50-61.
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①報考大學本科(高中起點)考生應具有高中畢業(yè)文化程度。
②報考大學本科(大專起點)考生必須已取得經教育部審定核準的國民教育系列高等學校、高等教育自學考試機構頒發(fā)的?？飘厴I(yè)證書及以上的人員。
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