当全长300米、重约10万吨的集装箱船MV Dali失去动力,撞上巴尔的摩弗朗西斯斯科特基大桥的一个支撑墩时,大桥瞬间倒塌。据推测有六人死亡,另有几人受伤,由于缺少关键的交通联系,这座城市和地区将面临长达数月的后勤噩梦。
这是一个令人震惊的事件,不仅对公众来说,对像我这样的桥梁工程师来说也是如此。我们非常努力地确保桥梁的安全,总的来说,在桥梁倒塌中受伤或更糟的可能性甚至比被闪电击中的可能性还要低。
然而,来自巴尔的摩的照片提醒我们,安全不是理所当然的。我们需要保持警惕。
那么这座桥为什么会倒塌呢?而且,同样重要的是,我们如何让其他桥梁更安全,防止这种坍塌?
20世纪的桥与21世纪的船相遇
弗朗西斯斯科特基桥建于20世纪70年代中期,于1977年开放。通航通道上的主体结构是一个“连续桁架桥”,分为三个部分或跨度。
这座桥由四个支撑物支撑,其中两个支撑物位于可通航水道的两侧。这两个桥墩是防止船舶撞击的关键。
事实上,有两层保护:一个由混凝土制成的所谓的“海豚”结构和一个挡泥板。海豚在码头上游和下游约100米的水中。他们的目的是在一艘任性的船发生时牺牲,吸收它的能量并在此过程中变形,但防止船撞到桥本身。
挡泥板是最后一层保护。它是一个由木材和钢筋混凝土组成的结构,放置在主墩周围。同样,它的目的是吸收任何撞击的能量。
挡泥板不是用来吸收来自非常大的船只的冲击。因此,当重达10万吨的MV Dali号通过保护海豚时,它实在太大了,挡泥板承受不了。
视频记录显示,在桥梁倒塌之前出现了一团灰尘,很可能是由于挡泥板被船只压碎而破裂。
一旦这艘巨大的船同时通过了海豚和护舷,桥墩——桥的四个主要支撑之一——就无法承受冲击力了。考虑到这艘船的大小和它可能的8节(每小时15公里)的速度,冲击力将在2万吨左右。
桥梁越来越安全
这已经不是船只第一次撞上弗朗西斯·斯科特大桥了。1980年又发生了一次碰撞,严重损坏了一个挡泥板,不得不更换。
根据世界水运基础设施协会2018年的一份报告,在1960年至2015年期间,全球有35座导致死亡的重大桥梁倒塌是由碰撞造成的。20世纪70年代和80年代初,船舶和桥梁之间的碰撞导致了保护桥梁免受冲击的设计规则的重大改进。
七十年代和八十年代初的进一步影响促使对影响的设计规则作出重大改进。
国际桥梁与结构工程协会1993年出版的《船舶与桥梁碰撞指南》和美国国家公路与运输协会官员的《公路桥梁船舶碰撞设计指南规范和评论》(1991年)改变了桥梁的设计方式。
在澳大利亚,《澳大利亚桥梁设计标准》(2017年出版)要求设计师考虑未来100年内可能出现的最大船只,以及如果它全速驶向任何一座桥梁码头会发生什么。设计师需要考虑正面碰撞和侧面撞击的结果。因此,许多新桥用整个人造岛屿来保护桥墩。
当然,这些改进来得太晚,无法影响弗朗西斯·斯科特·基桥本身的设计。
灾难的教训
那么,在这个早期阶段有什么明显的教训呢?
首先,很明显这座桥的防护措施不足以应对船的撞击。今天的货船比20世纪70年代的货船要大得多,而且弗朗西斯·斯科特·基桥的设计似乎没有考虑到这样的碰撞。
因此,其中一个教训是,我们需要考虑桥梁附近的船只是如何变化的。这意味着我们不能只接受建造的结构,而是要确保我们的桥梁周围的保护措施与周围的船只一起发展。
第二,更广泛地说,我们必须保持警惕,管理好我们的桥梁。我以前写过关于澳大利亚桥梁目前的安全水平,但也写过我们如何做得更好。
这一悲剧性事件只会强调我们需要花更多的钱来维护我们老化的基础设施。这是唯一能确保它安全并能满足我们今天对它的需求的方法。
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引用巴尔的摩桥梁倒塌:桥梁工程师解释发生了什么,需要改变什么(2024年3月27日)从https://techxplore.com/news/2024-03-baltimore-bridge-collapse.html检索2024年3月27日这个文档 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外,未经书面许可,不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。