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钱江三桥坍塌原因 预应力混凝土结构失效还是超载？
2011/07/18 00:00
来源：青年时报
7月15日，钱江三桥南引桥两块梁板断裂坠落，相关部门第一时间成立事故调查组，全面开展事故调查。然而，截至昨晚11点发稿，调查组尚未得出事故原因。 ......
7月15日，钱江三桥南引桥两块梁板断裂坠落，相关部门第一时间成立事故调查组，全面开展事故调查。然而，截至昨晚11点发稿，调查组尚未得出事故原因。
究竟是什么原因导致钱江三桥南引桥梁板断裂，一时间众说纷纭。就此请教了一些曾参与钱江三桥建设及大修的桥梁建筑专家，专家通过事故现场照片及事发时场景推断出的初步结论是：引桥梁板的预应力混凝土结构可能存在问题，而三辆100吨货车连续通过所施加的巨大荷载，则是导致梁板断裂的诱因。
什么是预应力混凝土结构？
普通钢筋混凝土难抵拉应力
预压应力可推迟混凝土开裂
当材料在外力作用下不能产生位移时，几何形状和尺寸将发生变化，而材料发生形变时内部会产生大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，分布内力在一点的集度称为应力。
钢筋混凝土也会受到应力的影响。
“钢筋和混凝土是绝配，钢筋受拉，混凝土受压。”中国联合工程公司国家一级注册结构师徐敏高级工程师解释，“但是当钢筋承受很高的拉应力时，实际上混凝土已经开裂了。一般来说，钢筋承受拉应力达到200兆帕时，混凝土裂缝已经到0.2—0.3毫米了。”
正因如此，像桥梁这些不允许出现裂缝的建筑，普通的钢筋混凝土结构就很难胜任，一般在跨径20米时，钢筋混凝土结构就会出现裂缝，发生开裂后，不可避免地会出现钢筋锈蚀，耐久性降低，影响使用寿命。
为了达到推迟受拉区混凝土开裂的目的，建筑工程师发明了预应力混凝土结构。就是在钢筋混凝土构件承受外力荷载之前，人为地预先通过张拉钢筋对构件施加压力，由此产生的预压应力将抵消一部分或全部由外荷载所引起的拉应力，达到推迟受拉区混凝土开裂的目的，增加钢筋混凝土构件的耐久性。
制作工艺工序有何要求？
如果灌浆张拉步骤出问题
预应力混凝土结构会失效
徐工介绍，一般来说，给受拉区混凝土施加预应力的方法，根据张拉钢筋与浇注混凝土的先后顺序分为先张法及后张法，一般桥梁上应用的是后张法。
所谓后张法，就是先浇混凝土构件，待混凝土达到设计强度75%以上，再张拉钢筋（钢筋束）。
张拉程序分为六个步骤：埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆（防止钢筋生锈），其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力。
在制作预应力混凝土构件的过程中，有两道关键工艺工序，就是最后的灌浆和前期的张拉，如果这两道工艺工序出现问题，容易导致整个预应力混凝土结构失效，那一块预应力混凝土构件就成了普通的混凝土构件。
“如果灌浆不密实，那么钢筋与混凝土就无法形成黏合，这时钢筋的张拉完全依赖锚固的夹具在两头的挤压，一旦夹具失效，钢筋就会绷出或者脆断，这时整个梁板的预应力就会失效。”徐工说，另外一个可能出现的问题是，在张拉过程中产生了超张拉，比如说原本强度是75%的张拉，如果变成了90%，则钢筋反拱太大，也会造成钢筋脆断等问题。
引桥梁板为什么会断？
预应力混凝土结构已失效
也可能是严重超载车压坏
“从照片上分析，我们估计应该是梁板预应力混凝土结构出现问题，导致了南引桥局部坍塌。”昨日，特大桥梁施工监控专家魏先生说。
2005年，魏先生所在的北京公科固桥技术公司曾参与钱江三桥主桥部分的大修，基于事故照片和事发时的情况，他判断可能是梁板预应力混凝土结构失效，导致钢筋脆裂等问题，从而在重载车辆的连续施压下发生了梁板断裂。
对此，中国联合工程公司的徐工也持相同意见。
“如果说宝马车司机洪先生当时看到了地面上的纵向裂缝，那就说明其中一块梁板其实已经先断裂，并且发生了沉降。”徐工解释，桥梁的搭建，一般是先做成预应力混凝土结构的空心梁板，然后搁在桥墩上铺装，上面再做路面铺装。所以，如果路面的铺装先裂开了，可能是由于下面的梁板已经发生了断裂。
从三桥的监控系统记录的数据看，凌晨1时50分至2时整，另有2辆100吨以上货车通过同一路段。
“有可能是因为前两辆货车的超重压坏了梁板，造成了裂缝。也有可能是梁板本身就已经由于预应力混凝土结构出现问题，导致受重后断裂。”徐工分析道。
三桥有没有质量问题？
三桥引桥2005年未大修
曾检出梁板灌浆不合格
此外，还有一位大学教授，他曾在当年参与过钱江三桥引桥的质量检测工作。
“已经是十多年前的事情了，当时钱江三桥还在建造的时候，就有部门送来三块引桥的梁板到我们这里做预应力检测，当时检测的结果是，灌浆的黏合度不合格。”这位不愿意透露姓名的教授说，这批梁板检测出的问题，有可能导致预应力混凝土结构失效，但是由于当时他们只负责质量检测工作，所以后期这批有问题的梁板是否修复并不很清楚。
此外，虽然钱江三桥从2005年9月起进行了长达一年多的大修，但是工程主要包括主桥箱型梁加固、斜拉索索力调整、桥面系改造以及机电、安全设施、涂装、绿化等内容，维修的是主桥，并未包含两侧引桥。
而在杭州市交通局《钱江三桥大修工程第一阶段工作总结会议纪要》（杭交纪要[2006]24号）文件中，在对施工工艺总结和要求中也提出，原结构缺漏失效的竖向筋应尽全力更新补足，加强竖向筋监控与压浆质量控制。
同一份文件中，对监理单位提出的第一项要求就是：加强旁站，确保纵横向索管道压浆和竖向预应力管道压浆等关键工艺工序的质量。
三桥还能正常通行吗？
如果只是局部梁板问题
整座引桥不会受大影响
昨天钱江三桥恢复了单向通行，但所有司机的疑问是：这桥还能正常通行吗？
对此，徐工表示，引桥和主桥不同，如果仅仅是局部的个别问题，那么通行应该不会有问题。
“引桥是一块块梁板像搭积木一样搭起来，一块梁板断了，其他梁板还可以照常受力。”徐工说，“如果其他梁板没问题，那只要在坍塌处重新放一块梁板就好了。”
那么，钱江三桥引桥的其余梁板是否也存在预应力混凝土结构失效的可能呢？徐工表示这很难判定，要等大范围排查之后才能定论。
“如果真的是灌浆质量不好，有可能是偶然，也有可能是必然，因为仅从构件外观很难判定内部情况。但如果是钢筋出现问题，而这座引桥恰好用的都是同一批次的钢筋，可能就会变成普遍问题了。”徐工表示，如果只是超载引发的梁板断裂，而不是其他质量问题，那事情就简单多了，只需要加强对超载车辆监管即可。
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