某大橋火災堵車事件響應監測與安全評估★

張福儉 徐文城 越 川

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088; 2.浙江嘉紹跨江大橋投資發展有限公司，浙江 紹興 312000)

某大橋火災堵車事件響應監測與安全評估★

張福儉1徐文城1越 川2

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088; 2.浙江嘉紹跨江大橋投資發展有限公司，浙江 紹興 312000)

通過分析某跨海大橋火災引起的車輛擁堵事故的監測數據，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，并評估了橋梁安全性，保證了橋梁結構與行車的安全。

橋梁結構，安全評估，響應監測，撓度

1 概述

結構健康監測對土木工程結構、特別是大型和超大型結構的設計、建造、維護和運營安全具有非常重要的意義，為揭示結構真實服役環境、荷載、響應和性能演化規律提供了現場試驗手段[1]。結構健康監測系統在大型橋梁工程中已經得到了比較廣泛的應用[2]，也正在逐漸體現出與人工檢查所不同的獨特優勢以及價值。

2015年3月28日凌晨2時許，某大橋紹興方向引橋發生車輛起火事故。事故發生后，大橋管理方及時采取了有效措施，避免更大事故的發生。但事故處理時間較長，單側通行能力嚴重受限，造成大橋上車輛擁堵、滯留，對大橋的安全提出了考驗(如圖1，圖2所示)。

2 某大橋結構安全監測系統簡介

某大橋健康監測系統分為荷載源、結構靜動力響應兩大部分監測內容：

1)荷載源監測項：包括風荷載、環境溫濕度、地震、船撞、動態交通荷載。

2)結構靜動力響應：

a.結構靜力特性監測項。包括關鍵代表性構件受力(注：吊索力納入定期巡檢內容)、控制點的空間變位狀況(主纜、加勁梁和索塔的空間變位情況)。

b.結構動力特性監測項。包括橋梁主纜、索塔、加勁梁、吊索構件的固有動力特性監測與分析以及地震、船撞振動響應監測。

3 響應監測與安全評估

選取2015年3月28日0時～24時的監測數據進行分析。

壓力變送器傳感器布置圖見圖3。

1)Z7，Z8跨中撓度(最大撓度)見圖4。

由Z7，Z8跨跨中的撓度來看，此次事件造成的撓度響應是很大的。撓度最大值出現的時間都是在上午09:50，上游最大撓度-388.6 mm，下游最大撓度-300.4 mm。上游最大撓度已經接近最大設計活荷載撓度值(-443 mm)，超過規范規定的預警值[3]。應對此類極端事件提高警惕，盡可能防止發生交通流擁堵滯留橋上的情況。

另外可見，撓度響應明顯增大的時間從早上7:40左右開始，持續到下午15:18之后。在凌晨03:54～07:40之間，撓度較正常值減小，該現象是由于事故發生后的交通管制引起。

2)主航道橋撓度包絡圖見圖5。

由撓度包絡曲線可見主橋主要橋跨內的撓度最大值均超過了200 mm。最大撓度出現在Z7，Z8之間，已接近活載設計值。除Z6，Z7跨之外，上游橋面的下撓響應大于下游，這是由于單側車輛擁堵造成的。

整體上撓度水平低于設計活荷載撓度，主橋結構整體安全。

4 索力識別結果

車輛荷載的擁堵勢必造成索力的變化，威脅斜拉索系統的安全。斜拉索振動加速度傳感器布設位置見圖6。

通過斜拉索振動加速度監測數據，采用振動法進行索力的識別，即可得到斜拉索的索力[4-6]。這里采用1 min的分析間隔進行索力識別，可以兼顧索力識別的準確性與時變特點。典型斜拉索的索力如圖7所示。

從圖7中可見(Z7 R N-Z7)索力自09:22前后開始迅速上升(起始值2 353 kN)。大約40 min之后達到峰值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。索力增加過程中，均未超過容許索力；索力經歷增加、減小過程后，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。

對所有斜拉索進行索力識別，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，且事故過后均可恢復至事故前水平，可以判定斜拉索系統安全。

5 結語

根據某大橋安全監測與巡檢管理系統采集的實測數據，分析得到如下結論：

1)主橋中跨跨中撓度最大值-237.8 mm，小于設計活載撓度；主橋最大撓度發生在Z7，Z8跨跨中，上游撓度最大值-388.6 mm，已接近該位置設計活載撓度(-443 mm)。橋梁結構仍在安全范圍內，但是對這種情況的發生應保持警惕、盡量避免。

2)索力變化幅度-16%～19%，在安全范圍內，實測最大索力未超出設計容許索力。斜拉索系統在本次事件中處于安全狀態。

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

通過橋梁安全監測系統的實時監測，幫助橋梁管理部門在緊急狀況下掌握橋梁的安全狀態，并對應急管理決策提供了數據支持。

[1] Ou J.Some Recent Advances of Intelligent Health Monitoring Systems for Civil Infrastructures in Mainland China[C].proceedings of the Proceeding of the 1st International Conference on Structural Health Monitoring and Intelligent Infrastructure,Tokyo,Japan,2003.

[2] H Wenzel,Health Monitoring of Bridges[M].John Wiley & Sons,Ltd.2009.

[3] JT/T 1037—2016，公路橋梁結構安全監測系統技術規程[S].

[4] De Sá Caetano E.Cable vibrations in cable-stayed bridges[M].Porto:IABSE,2007.

[5] Hiroshi Z,Tohru S,Yoshio N.Practical Formulas for Estimation of Cable Tension by Vibration Method [J].Journal of Structural Engineering,1996(122):6-651.

[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★:國際科技合作專項目(項目編號：2015DFG82080)

張福儉(1980- )，男，博士，工程師

1009-6825(2016)15-0220-02

TU317

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