背景:
[1] 笑死人了,车超载压塌大桥,司机车主被判赔1556万,但是没有追究桥的质量问题。
[2]如此毛估很不靠谱:卡车超载压塌大桥?
首先声明:本博文不分析怀柔白河桥的垮塌原因,仅仅分析拱桥在受到自重与车辆荷载时的受力特点。
文献[1]指出:
“ 一个重量近5750 * 5 = 28750吨的桥,居然承受不了一辆 140吨的卡车,跨了。判司机判赔1556万, 里面肯定有猫腻。” “只占该段桥比重的140 / 5750 = 2.4%.”
作为一个桥梁工程专业的教师,我觉得应该指出,文献[1]中将自重荷载与车辆荷载的效应混为一谈是不正确的。
我选取实际检测中的某座拱桥作为例子说明这个问题。
注:由于是实际检测中的桥梁,所以拱轴线存在不对称的情况,实际受力也不对称,提前说明。
根据实际检测情况,该桥自重为2169吨,则选择集中荷载50吨,施加在拱顶,分别计算效应。
下图给出了自重荷载作用下拱圈顶面应力与底面应力,计算结果表明:拱圈顶底面均处于受压状态,最大压应力不到5MPa。
这是拱桥受力的一个很大特点,自重作用下拱圈产生压应力而不产生拉应力。此时就算增大自重,根据弹性原理,只是增加压应力的数值而已。
而混凝土材料与圬工材料均有一个很有意思的特性,即抗压不抗拉,C30混凝土的抗压强度标准值大概是20MPa左右,而设计值用到13.8MPa。计算结果表明,对于自重荷载,桥梁的承载能力还有很大的富余量。
我们再看下面这两张图,是在拱顶施加50吨的集中荷载时,拱圈的顶底面应力情况(此时比例只有2.3%)。
图中可以看出,集中荷载对拱圈底面产生了很不利的拉应力,这对于圬工材料是非常致命的。
由上面的分析可以看出,对于拱桥而言,自重和汽车荷载对于拱圈产生了不同性质的荷载效应,把他们放在一起对比是不正确的。
当然如果是梁式桥梁,自重与车辆荷载均产生弯矩而不产生轴力,放在一起对比,有一定的合理性。
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