某大橋火災(zāi)堵車(chē)事件響應(yīng)監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估★

張福儉 徐文城 越 川

(1.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088; 2.浙江嘉紹跨江大橋投資發(fā)展有限公司，浙江 紹興 312000)

某大橋火災(zāi)堵車(chē)事件響應(yīng)監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估★

張福儉1徐文城1越 川2

(1.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088; 2.浙江嘉紹跨江大橋投資發(fā)展有限公司，浙江 紹興 312000)

通過(guò)分析某跨海大橋火災(zāi)引起的車(chē)輛擁堵事故的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究了橋梁在事故期間的主梁撓度、斜拉索索力的變化情況，并評(píng)估了橋梁安全性，保證了橋梁結(jié)構(gòu)與行車(chē)的安全。

橋梁結(jié)構(gòu)，安全評(píng)估，響應(yīng)監(jiān)測(cè)，撓度

1 概述

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)、特別是大型和超大型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)安全具有非常重要的意義，為揭示結(jié)構(gòu)真實(shí)服役環(huán)境、荷載、響應(yīng)和性能演化規(guī)律提供了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)手段[1]。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大型橋梁工程中已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用[2]，也正在逐漸體現(xiàn)出與人工檢查所不同的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)以及價(jià)值。

2015年3月28日凌晨2時(shí)許，某大橋紹興方向引橋發(fā)生車(chē)輛起火事故。事故發(fā)生后，大橋管理方及時(shí)采取了有效措施，避免更大事故的發(fā)生。但事故處理時(shí)間較長(zhǎng)，單側(cè)通行能力嚴(yán)重受限，造成大橋上車(chē)輛擁堵、滯留，對(duì)大橋的安全提出了考驗(yàn)(如圖1，圖2所示)。

2 某大橋結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為荷載源、結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力響應(yīng)兩大部分監(jiān)測(cè)內(nèi)容：

1)荷載源監(jiān)測(cè)項(xiàng)：包括風(fēng)荷載、環(huán)境溫濕度、地震、船撞、動(dòng)態(tài)交通荷載。

2)結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力響應(yīng)：

a.結(jié)構(gòu)靜力特性監(jiān)測(cè)項(xiàng)。包括關(guān)鍵代表性構(gòu)件受力(注：吊索力納入定期巡檢內(nèi)容)、控制點(diǎn)的空間變位狀況(主纜、加勁梁和索塔的空間變位情況)。

b.結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)項(xiàng)。包括橋梁主纜、索塔、加勁梁、吊索構(gòu)件的固有動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)與分析以及地震、船撞振動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)。

3 響應(yīng)監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估

選取2015年3月28日0時(shí)～24時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

壓力變送器傳感器布置圖見(jiàn)圖3。

1)Z7，Z8跨中撓度(最大撓度)見(jiàn)圖4。

由Z7，Z8跨跨中的撓度來(lái)看，此次事件造成的撓度響應(yīng)是很大的。撓度最大值出現(xiàn)的時(shí)間都是在上午09:50，上游最大撓度-388.6 mm，下游最大撓度-300.4 mm。上游最大撓度已經(jīng)接近最大設(shè)計(jì)活荷載撓度值(-443 mm)，超過(guò)規(guī)范規(guī)定的預(yù)警值[3]。應(yīng)對(duì)此類(lèi)極端事件提高警惕，盡可能防止發(fā)生交通流擁堵滯留橋上的情況。

另外可見(jiàn)，撓度響應(yīng)明顯增大的時(shí)間從早上7:40左右開(kāi)始，持續(xù)到下午15:18之后。在凌晨03:54～07:40之間，撓度較正常值減小，該現(xiàn)象是由于事故發(fā)生后的交通管制引起。

2)主航道橋撓度包絡(luò)圖見(jiàn)圖5。

由撓度包絡(luò)曲線可見(jiàn)主橋主要橋跨內(nèi)的撓度最大值均超過(guò)了200 mm。最大撓度出現(xiàn)在Z7，Z8之間，已接近活載設(shè)計(jì)值。除Z6，Z7跨之外，上游橋面的下?lián)享憫?yīng)大于下游，這是由于單側(cè)車(chē)輛擁堵造成的。

整體上撓度水平低于設(shè)計(jì)活荷載撓度，主橋結(jié)構(gòu)整體安全。

4 索力識(shí)別結(jié)果

車(chē)輛荷載的擁堵勢(shì)必造成索力的變化，威脅斜拉索系統(tǒng)的安全。斜拉索振動(dòng)加速度傳感器布設(shè)位置見(jiàn)圖6。

通過(guò)斜拉索振動(dòng)加速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用振動(dòng)法進(jìn)行索力的識(shí)別，即可得到斜拉索的索力[4-6]。這里采用1 min的分析間隔進(jìn)行索力識(shí)別，可以兼顧索力識(shí)別的準(zhǔn)確性與時(shí)變特點(diǎn)。典型斜拉索的索力如圖7所示。

從圖7中可見(jiàn)(Z7 R N-Z7)索力自09:22前后開(kāi)始迅速上升(起始值2 353 kN)。大約40 min之后達(dá)到峰值2 617 kN(索力變化率為11%)，并在隨后保持了較高的索力水平，直至大約15:40，索力才逐步減小。索力增加過(guò)程中，均未超過(guò)容許索力；索力經(jīng)歷增加、減小過(guò)程后，可以回到事件前水平，可以判定該斜拉索在這次事故中安全。

對(duì)所有斜拉索進(jìn)行索力識(shí)別，可知索力變化范圍在-16%～19%之間，均未超出斜拉索的容許索力，且事故過(guò)后均可恢復(fù)至事故前水平，可以判定斜拉索系統(tǒng)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)某大橋安全監(jiān)測(cè)與巡檢管理系統(tǒng)采集的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析得到如下結(jié)論：

1)主橋中跨跨中撓度最大值-237.8 mm，小于設(shè)計(jì)活載撓度；主橋最大撓度發(fā)生在Z7，Z8跨跨中，上游撓度最大值-388.6 mm，已接近該位置設(shè)計(jì)活載撓度(-443 mm)。橋梁結(jié)構(gòu)仍在安全范圍內(nèi)，但是對(duì)這種情況的發(fā)生應(yīng)保持警惕、盡量避免。

2)索力變化幅度-16%～19%，在安全范圍內(nèi)，實(shí)測(cè)最大索力未超出設(shè)計(jì)容許索力。斜拉索系統(tǒng)在本次事件中處于安全狀態(tài)。

3)事件結(jié)束后，索力、變形基本恢復(fù)至事件前水平。本次車(chē)輛擁堵事故未使大橋造成不可恢復(fù)的損傷。

通過(guò)橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，幫助橋梁管理部門(mén)在緊急狀況下掌握橋梁的安全狀態(tài)，并對(duì)應(yīng)急管理決策提供了數(shù)據(jù)支持。

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[6] Russell J,Lardner T.Experimental Determination of Frequencies and Tension for Elastic Cables [J].Journal of engineering mechanics,1998(124):1067.

Abstract: The monitoring data during traffic jam caused by fire hazard is analyzed from a oversea bridge. The deflections of deck and cable forces are investigated, by which the safety of the bridge is evaluated. The structure and vehicle safety is ensured.

Key words: bridge structure, safety evaluation, response monitoring, deflection

Response monitoring and safety evaluation of a bridge during traffic jam caused by fire hazard★

Zhang Fujian1Xu Wencheng1Yue Chuan2

(1.CCCCHighwayConsultantsCo.,Ltd,Beijing100088,China; 2.ZhejiangJiashaoCross-RiverBridgeInvestmentandDevelopmentCo.,Ltd,Shaoxing312000,China)

2016-03-13★:國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2015DFG82080)

張福儉(1980- )，男，博士，工程師

1009-6825(2016)15-0220-02

TU317

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