2025-04-24 7221 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(biāo)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(yù)應(yīng)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(cè)邊跨長均為36m。根據(jù)公開資料，主橋兩側(cè)拱肋共設(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)吊桿編號分別記為1# ~ 9#。 圖3 橋梁結(jié)構(gòu)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(jù)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(xiàn)該橋出現(xiàn)較為嚴(yán)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(jié)構(gòu)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(xiàn)結(jié)構(gòu)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(xiàn)，人行步道及欄桿局部破損嚴(yán)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(jìn)行日常檢查時發(fā)現(xiàn)，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(jīng)論證后明確橋梁主體未發(fā)生結(jié)構(gòu)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(fù)位、橫向糾偏，為北京首例大型橋梁同步頂推技術(shù)應(yīng)用。 02 事故現(xiàn)場分析 據(jù)報道，4月23日4:40分左右彩虹橋橋底景觀電纜出現(xiàn)火情，4:59分周邊群眾報警，相關(guān)部門第一時間趕到現(xiàn)場組織開展滅火、交通管制等處置工作。在處置電纜火災(zāi)過程中，橋梁結(jié)構(gòu)受火災(zāi)影響逐步發(fā)生倒塌，直至上午11:09明火撲滅。結(jié)構(gòu)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(yīng)橫梁一端落入潮白河，主拱圈表面留有有明顯的火災(zāi)痕跡。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)公開視頻，彩虹橋倒塌經(jīng)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(xiàn)有研究表明，平行鋼絲束在火災(zāi)下的抗拉強度和彈性模量顯著減小，同時會產(chǎn)生溫度膨脹和高溫蠕變，極大降低結(jié)構(gòu)承載力，如下圖所示。 圖6 平行鋼絲應(yīng)力-應(yīng)變曲線[1] 結(jié)合倒塌前彩虹橋火災(zāi)警情，推斷結(jié)構(gòu)是由于拱圈B位置電纜起火，導(dǎo)致系桿及縱向多根吊桿鋼束承載力下降，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)倒塌。 03 中承式拱橋結(jié)構(gòu)型式發(fā)展 中承懸吊式鋼管混凝土拱橋根據(jù)橋面系構(gòu)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(gòu)造復(fù)雜、施工難度大，但近年來的應(yīng)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(shè)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(jù)《交通運輸部關(guān)于進(jìn)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(jié)構(gòu)冗余度明顯不足。同時，《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)范》（GB 50923-2013）中明確提出了“中承式拱橋的懸吊橋面系應(yīng)采用整體性結(jié)構(gòu)，以橫梁受力為主的懸吊橋面系必須設(shè)置加勁縱梁，并應(yīng)具有一根橫梁兩端相對應(yīng)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(dāng)年較為常見。由于缺少抗火能力相對較強的縱梁分擔(dān)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(dǎo)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(zāi)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(zāi)現(xiàn)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(dǎo)致起火燃燒淬斷。 圖10 起火現(xiàn)場示意圖（河北石家莊滹沱河大橋） 05 纜索防火
對于橋梁結(jié)構(gòu)，橋面以上承重構(gòu)件包括主纜、拉索、吊桿等，一旦破壞將導(dǎo)致巨大損失且修復(fù)困難，且強度對溫度非常敏感，應(yīng)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(dá)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(fù)合氣凝膠防火材料等新型防火隔熱保護(hù)體系，實現(xiàn)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(xué)與應(yīng)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(shè)電纜起火導(dǎo)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(nèi)線路異常起火，產(chǎn)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(dāng)溫度達(dá)到600°C時，鋼材強度會損失約50%，導(dǎo)致系桿無法承受原有荷載。
據(jù)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(gòu)件。系桿斷裂后，原本由系桿承擔(dān)的拉力瞬間轉(zhuǎn)移到吊桿上，造成吊桿過載斷裂，最終導(dǎo)致橋梁主跨結(jié)構(gòu)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(shè)可能存在設(shè)計缺陷：電纜溝槽與系桿結(jié)構(gòu)距離過近，或未設(shè)置有效防火隔離層，導(dǎo)致火災(zāi)直接波及主體結(jié)構(gòu)。
目前事故調(diào)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(shè)施與主體結(jié)構(gòu)安全聯(lián)動的隱患，后續(xù)全國橋梁或?qū)⒓訌娡鈷煸O(shè)施防火標(biāo)準(zhǔn)。
特別感謝橋梁技術(shù)專家李老師正高級工程師參與指導(dǎo)。以上工作由浙江工業(yè)大學(xué)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(xué)習(xí)事故分析的練習(xí)資料，如有不當(dāng)之處，敬請批評指正。注：部分視頻及圖片來源于網(wǎng)絡(luò)公開報道，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時刪除。
參考文獻(xiàn)：
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①報考大學(xué)本科(高中起點)考生應(yīng)具有高中畢業(yè)文化程度。
②報考大學(xué)本科(大專起點)考生必須已取得經(jīng)教育部審定核準(zhǔn)的國民教育系列高等學(xué)校、高等教育自學(xué)考試機構(gòu)頒發(fā)的專科畢業(yè)證書及以上的人員。
培養(yǎng)人數(shù)：預(yù)計2025年招生人數(shù)280人
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