2001年11月7日凌晨4時30分左右，位于四川省宜賓市金沙江上的南門大橋部分懸索及橋面發生斷裂坍塌事故，一輛大客車和一輛小貨車掉入江中，一艘小船被毀，市區南北交通受阻。目前統計有2人失蹤，2人受傷。
此次發生事故的南門大橋為單孔跨徑240米的鋼筋混凝土中承式公路拱橋，橋面由17對鋼纜吊桿凌空懸掛，長384米，寬13米，是連接市區和南岸開發區的主要通道，1990年6月竣工。此次事故是連接拱體和橋面預制板的４對８根鋼纜吊桿斷裂、兩端各長約10米和20余米的橋面預制板發生坍塌。
1、南門大橋在宜賓市市區交通網中所起的作用
四川省宜賓市位于金沙江、泯江、長江交匯處,被譽為“萬里長江第一城”，南門大橋橫跨于穿越宜賓市區的金沙江之上,連接宜賓市老城區與開發新區。該橋于1990年9月建成通車。從此，宜賓市金沙江南岸開發新區的發展建設突飛猛進，過橋的人流量與車流量也隨著快速增長，該橋日交通量的發展速度遠遠超過了設計者當初的設計數據。從該橋原設計資料中查到，設計日通車量到2005年計劃為7700輛/d，而發生橋塌事件前日通車量最高峰可達近40000輛/d。橋塌事件的發生，對市民的生活和工作帶來了巨大的不便。
2、南門大橋橋塌發生情況
該橋由主橋及兩端的引橋組成。主橋為中承式勁性鋼骨鋼筋砼結構拱橋,其跨度為243.37m,矢高為48.236m,拱軸線為懸鏈線,拱軸系數n=1.756;南、北引橋為鋼筋砼連續橋,其跨度分別為2×16m、6×16m；全橋長為387.37m。該橋建成時創造了中承式鋼筋砼拱橋單孔跨度最大的亞洲記錄。
①主橋是由拱肋、吊桿、橋面系、門式框架等主要部分組成。拱肋為兩條分離式平行的勁性鋼骨鋼筋砼結構的無絞拱,拱肋截面為變寬、變高閉口的箱形截面，拱肋以10#截面左右對稱。主橋共設34根吊桿,吊桿采用21根7?5高強鋼絞線捆扎成束，形成承重結構，吊桿外套無縫鋼管，鋼絞線與鋼管之間灌注水泥漿。在1#截面和1’#截面處設伸縮縫把橋面系分成三部分，即中部182.53m的鋼筋砼連續橋面，由預應力鋼筋砼空心板和預應力鋼筋砼橫梁組成的“飄浮式”整體結構體系，該橋面依靠吊桿懸掛于拱肋上；其它兩部分為兩端各30.42m，由預應力鋼筋砼空心板與鋼筋砼門式框架形成的連續橋面，該兩部分又分別與南北引橋橋面形成連續橋面。
②主橋受設計荷載作用的傳力方式。該橋的設計荷載為：汽車-超20級，掛車-120，人群荷載3.5kN/m2，當設計荷載作用于主橋中部的“飄浮式”整體結構體系上時，豎向力車輪荷載P直接作用于橋面上，通過橋面板傳遞給橫梁，由吊桿承擔橫梁所傳遞的荷載并把荷載傳遞給拱肋，拱肋受到荷載后通過拱腳傳遞給地基。橋面所受到的縱向水平力(如：車輛制動力、溫度應力等)，一部分由“飄浮式”結構兩端的支座磨阻力來抵消，另一部分由吊桿的抗剪力而消除。
③南北引橋。北引橋上部結構為6×16m先張法預應力鋼筋砼空心板，下部結構為雙柱式鋼筋砼柔性墩；南引橋上部結構為2×16m先張法預應力鋼筋砼空心板，下部結構同樣是雙柱式鋼筋砼柔性墩；引橋橋臺均為重力式橋臺。
南門大橋橋塌發生情況
該橋于2001年11月7日凌晨5點鐘左右發生了橋塌事件,該主橋中部北端2#截面下游吊桿先發生了斷裂,隨即2#截面上游吊桿斷裂,該截面處橫梁與橫梁上的橋面板,隨吊桿斷口以下部分墜入江中,即北端有兩孔橋面板垮塌,其長度為2×10.14m;在北端吊桿斷裂與橋面板垮塌后,主橋中部的南端隨即發生了3個截面吊桿斷裂,即2#、3#、4#截面處的吊桿先后斷裂,造成了四孔橋面板垮塌,其長度為4×10.14m。
3、初步分析橋塌原因
設計方面
主橋由三部分組成,就是說中部與兩端部分由伸縮縫斷開,從而形成了中部為“飄浮式”整體結構體系。該體系依靠吊桿懸掛于拱肋上,該體系在外力的作用下,一部分外力由體系兩端的支座承受,而很大一部分由吊桿來承受,特別是沿橋面作用的縱向水平力(行車方向),如車輛制動力、橋面溫度應力、橋面砼收縮應力等。如果主橋中部與兩端不存在伸縮縫,而是連續橋面,那么以上縱向水平力會通過橋面繼續向外傳遞,這樣情況下對吊桿的影響就會比有伸縮縫的情況下小的多。因此伸縮縫的存在,使吊桿在承受拉應力的同時,隨“飄浮式”結構的“晃動”承受較復雜的額外應力,縮短了吊桿的使用壽命。
施工方面
在施工方面,施工單位作到了按設計圖紙及資料進行了施工。但是,需要指出的是,從一些資料中了解到,在20世紀90年代初以前我國現場的制作吊索技術(對本橋來說是指吊桿)不是很先進。吊桿是本橋的關鍵受力構件,要求對吊桿制作精度甚高,由于建橋時的技術限制,吊桿的制作可能會存在某些差異。
養護維修方面
①養護維修工作的目的。在橋梁的使用過程中,及時做到消除橋梁產生的缺陷,恢復車輛磨損與自然界影響所侵蝕或損毀的部分,經常保持結構完好,保證橋梁使用質量,延長壽命,提高運營能力,確保安全暢通,充分發揮效能。
②該橋的養護維修重點是吊桿。要經常對其進行觀察與測定,觀察吊桿分別與拱肋和橋面橫梁相聯接的錨頭有無裂紋或松動,觀察吊桿外套金屬管有無銹蝕或裂紋。對吊桿的承載能力要定期進行測定,這是一項難度較大的工作,測定時,應排除動荷載和橋面上多余恒載(如人行道、橋欄桿等)的干擾,若發現承載能力下降要及時更換。
③橋上通過的車流量對該橋的影響是主要因素之一。該橋在設計時對車流量的估算是,到2005年最大的日通車量為7700輛,而在發生橋塌前最大的日通車量已達到了近40000輛,超過了2005年計劃值的5倍多,因此車流量的快速增長加速了該橋的損壞。
④吊桿內鋼絞線的銹蝕降低了吊桿的承載能力。從斷裂吊桿的斷口可以看到,吊桿外套鋼管已經銹蝕剝落,鋼絞線已經被拉斷。吊桿橫斷面腐蝕、產生裂紋逐漸降低其承載能力,導致了橋塌。如果及早發現吊桿出現這些問題并進行更換,本次事件也許不會發生。
4、修繕方案
橋塌后對拱肋的影響
該橋主橋的結構形式縱向以10#截面為中心左右對稱結構,其拱肋受力同樣是左右平衡的。但是橋塌后,北南兩端橋面系垮塌長度分別是20.28m、40.56m,其重量大約分別為400t、800t,這樣造成了拱肋的受力不平衡;另一方面,橋垮塌發生的瞬間對拱肋的沖擊力也是較大的。因此,橋塌后的拱肋能否繼續使用就需要作技術鑒定。受宜賓市交通主管部門的委托,西南交通大學結構實驗室對該橋拱肋作了詳細的結構測試,發現兩拱肋的結構沒有發生毀壞,只是包裹在結構外側的砼產生了不同程度的裂縫,最大的縫寬及縫深分別為0.8mm、210mm。這些裂縫通過處理,如灌漿封閉,使其保持穩定,如果不再繼續發展對拱肋結構受力影響不大,因此拱肋繼續可以使用。
修繕方案
①臨時解決拱肋受力不平衡問題。在拱肋的南端增加配重,用一定重量的砂袋和石塊放置于平板上,通過鋼絲繩吊起,懸掛于拱肋上,增加拱肋南端所承受的橋面系荷載,減少拱肋受力不平衡對拱肋結構產生的影響。
②更換吊桿。從斷裂的8根吊桿斷口中可以看出,每個斷口21根鋼絞線斷裂面的顏色不盡相同,有的已是銹跡斑斑,說明在橋塌之前早已被拉斷,有的是在橋塌時被拉斷的。因此必須把剩余的26根吊桿全部更換為新的吊桿,可以采用PE熱擠防腐索作成的柔性吊桿。這種吊桿的優點是:具有較大的抗疲勞性,防腐性較好,不宜銹蝕。
③對“飄浮式”結構體系的加固。因在該橋設計時,主橋中部182.53m橋面系為“飄浮式”整體結構體系,該體系在水平力的作用下會產生位移,引起在伸縮縫處橋面相接的不平順,從而增大了車輛載重對橋面系的沖擊力,增加了吊桿承受的水平力。因此,降低“飄浮式”體系結構對該橋帶來的影響,應在主橋中部橋面系結構中增加縱梁,該縱梁與橋面系組成整體結構并與兩端相接的橋面絞接,如圖5所示,以此來傳遞橋面所受的水平力。
以上為在南門大橋發生橋塌事件后,趕赴現場收集資料并咨詢了有關專家而得出的一些看法。
