沥心沙大桥撞击时画面曝光_沥心沙大桥桥面被空载集装箱船只撞断，桥面结构怎么这么弱？

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沥心沙大桥桥面被空载集装箱船只撞断，桥面结构怎么这么弱？

1、导言

根据央视新闻的画面和最早的报道，我们得知这座沥心沙大桥的中间桥墩出现了偏斜问题。

2、桥的构造和承载能力

沥心沙大桥的设计相当简洁，不同于那些需要依赖柔性结构如拉索的大跨度桥梁。该桥全长约为780米，河宽大约为370米。全桥采用了相对传统的桥墩和桥面结构。简而言之，桥墩如同一根支柱，而桥面则是一根横梁。

桥墩和桥面的结构显示，桥墩竖立着，主要承受由桥面传递下来的负荷，包括桥面本身的重量和车辆的载荷。这些负荷都是向下作用的，桥墩主要承担压力。而横梁则横置在桥墩上方，主要承受车辆的载荷，其主要受力也是向下的，垂直于桥面。桥面则主要用于承受弯曲力。

通过仔细观察这座桥，我们可以发现桥墩明显不一，桥面的厚度也有显著差异。显而易见，尺寸较大的部位更为坚固。但实际上，大型桥墩是21年加固后的结果。为了满足航行的需求，某些区域的跨度较大，这增大了桥面的弯曲负荷和桥墩的压缩负荷，因此桥面的一部分厚度增加了，底部的桥墩（尽管被防撞屏障遮住）理论上也比普通桥墩更粗壮一些。

主要桥墩和厚薄桥面

从外观上看，整个桥面似乎应该是一个整体。然而，无论是在理论还是现实中，整体桥面是不可能的。理论上，长时间的桥面需要经历四季变化，温度的变化会导致桥面的膨胀和收缩，因此桥面伸缩缝是必须考虑的因素。实际上，也不可能一次性现浇筑700多米长的路段。通过热胀冷缩的计算，在设计范围内，基本上可以确定每个部分的长度。

桥面的简化模型

桥面与桥墩的连接，许多学生可能会认为是完全固定的，但实际上并非如此。由于桥面的受力特点，如果将桥面与桥墩完全固定，不允许有任何相对移动，一方面由于热胀冷缩会给桥墩带来额外的横向力，另一方面桥面的厚度也会大大增加。因此，实际的桥面与桥墩的连接是铰接的（简化力学模型）：一侧固定铰接，另一侧滑动铰接。这样一来，桥面就是一个简支梁。

3、事故破坏分析

桥墩完成后，桥面分段施工并安装。在安装过程中，桥墩与桥面的连接处采用了一侧固定铰接和一侧滑动铰接的方式。对于一些普通的桥梁，桥面的两侧甚至不需要任何辅助的连接件，只需将桥面直接放置，依赖桥面的重力和两者之间的摩擦力就可以固定桥面和桥墩。

桥墩桥面连接

正是这种桥墩、桥面的连接方式，导致了事故大桥断裂面相对平整。大船撞击普通桥墩后，普通桥墩发生倾斜。因为桥面与普通桥墩是直接放置并未锁定，桥墩的倾斜相对容易，桥墩顶部在摩擦力的作用下滑移。当滑出这个施工段时，路面失去了支持，仅靠钢筋、缆索无法维持，在重力的作用下发生了整段的塌陷。主桥墩右侧的悬空段，则由于固定铰接和左侧桥面的约束，保持着“悬臂梁”的姿态。

4、桥墩的防护

沥心沙大桥前些年进行了维修和加固工作。维修的部分是桥段箱梁，加固的是桥墩的防撞设施。桥墩的加固工作中，只对沥心沙大桥通航孔桥墩（16#、17#、18#、19#桥墩）安装了附着式防撞设施，并没有对所有桥墩进行加固措施。事故发生的地方，正是没有加固的普通桥墩。

维修加固的历史

桥墩最害怕的就是侧向力。虽然桥墩的底部有地基来约束桥墩，但是如果直接受到撞击，肯定会发生一定程度的倾斜。通航段的主桥墩，加装防撞设备后，防撞性能得到显著提高。这里的防撞装置实际上并非让原桥墩变得坚不可摧，而是通过防撞装置在被撞击后的损坏变形来吸收冲击能量，就像汽车的防撞梁一样。通过牺牲防撞装置来保护原始桥墩。研究表明：在一定条件下（撞击能量在设计范围内），保护效果良好。

防撞的学术研究

5、总结

船只撞击了普通桥墩，使其发生倾斜，桥面上的路面因失去支持而在自身重量的作用下发生坍塌。这就是造成相对“平整”断裂面的原因。至于为什么会发生碰撞，桥墩和桥面的质量到底如何，我们需要等待官方正式的调查结果。

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