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工程概况

太原市南中环桥主桥由同济大学建筑设计研究院勘察设计，获得2015年全国优秀工程勘察设计行业奖市政工程二等奖。施工单位为中铁大桥局，2010年10月建成通车，投资约6.5亿元。

太原市南中环桥主桥全长300米，主跨180米，边跨各60米，主桥为下承式连续拱梁组合体系结构，桥梁双向八车道，标准宽度52.5米，最宽处71米。主拱高40米，向外倾斜16度，副拱高48米，向外倾斜26.82度。主拱、副拱形成月亮造型，通过斜拉杆将两个向外倾斜的月亮造型拱肋连为一体，主吊杆、副吊杆、斜拉杆形成六索面吊索体系，加劲梁中跨92m部分为钢混凝士叠合梁，其余为预应力混凝土箱梁，拱助的恒载水平力由系杆索平衡。

关于斜杆设计理念:为保证拱的侧向稳定性，采用斜吊杆使其平衡，并独创了耳叉结构作为斜拉吊杆的锚固构件以满足通行净空的需求。耳叉采用了箱型断面，有效保证其抗弯抗扭刚度。主受力板与主梁隔板对应，为达到斜拉杆的锚固角度，分叉处钢板的构造及厚度的选择综合考虑了受力及弯曲半径的要求。

材料系数：系杆索采用PES（FD）7-301新型低应力防腐拉索，全桥共16根；主吊杆采用PES（FD）7-121低应力防腐拉索，全桥25对，间距6m；副吊杆、斜拉杆采用PES（FD）7-37（85）低应力防腐拉索，全桥共设置11对，间距12m。副吊杆力最大620kN，斜拉杆力最大1500kN。

事故分析

从设计方案角度，该桥设计新颖，与同类型桥梁相比，复杂化了拱肋、吊杆、拉杆设计。且该桥采取支架施工，主吊杆、副吊杆分两次张拉到位；斜拉杆分三次张拉到位；分三批次张拉系杆索。据网上公开资料描述，该桥在设计阶段就提出系杆索、吊杆、拉杆需要定期检查，后期养护工作量大。

从养护检修角度，该桥在2022年春运高峰期间的正月初五，通车11年多一点，斜拉杆突然断裂，断裂时有车在桥上通行。暴露出主吊杆、副吊杆、斜拉杆、系杆索的检测维修保养工作缺失，亟待加强。

从力学角度分析，该桥一根斜拉杆的断裂会导致对称位置斜拉杆的失效损坏，钢箱梁吊点位置中间纵向间距变为24米（主吊杆纵向间距6m、副吊杆纵向间距12米保持不变），横向为32.5米（两侧主吊杆间距）。一根斜拉杆最大拉力1500kN，断裂后对钢箱梁中间不再承担向上的拉力，对外倾的拱肋失去向内的拉力。整个体系受力相应改变，可以说断裂一根吊杆或拉杆或系杆索（拉接两端拱脚），整过主桥都有安全隐患，需要封闭交通检测维修，最终以官方公布最终检修报告为准。

类似事故

从表中可知，桥梁吊杆断裂几乎都是坏在吊杆（吊索）的中下部及下锚头，大部分是因为锈蚀引起的。所谓外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用。吊杆断裂的内因是啥，说白了，就是吊杆有问题；要么是断裂位置锻造时有瑕疵、有残余应力等导致此部位薄弱；要么就是设计时吊杆截面不足，还是此部位薄弱。断裂因素很多比如：施工安装不合理、设计未考虑到悬索弯矩、桥梁偶发车行荷载过大、某天风刮大了等等。

01

宜宾南门大桥为主城区跨越金沙江的一座特大桥，距金沙江与岷江汇合处约1000m，是城区南北两岸进出的咽喉通道，是宜宾市城区标志性建筑之一。主桥为中承式劲性骨架钢筋混凝土肋拱桥，主跨243.367m，拱肋净矢高48m，矢跨比为1/5。主拱拱轴线为悬链线，拱轴系数为1.756，主拱结构为两条分离式平行拱肋无铰拱，两拱肋用K撑和X撑连接。桥面纵板为预应力混凝土空心板，吊杆横梁为预应力混凝土结构，纵板与横梁固结。

宜宾南门大桥为中承式钢筋混凝土拱桥，主跨243.367米，桥宽19.5米，1990年7月建成通车，2001年11月7日，通车仅11年多一点，两端动静结合点处吊杆同时断裂，至该吊点段桥面坠落。

02

南方澳大桥结构形式为双叉式单栱的钢拱桥，主跨140m，拱肋设有13根吊杆，桥梁建于1987年。桥梁于2019年10月1日垮塌，主要原因是由于8#吊杆破坏引起其它吊杆内力重分布而导致。

03

四川攀枝花金沙江大桥桥梁结构形式为中承式钢筋混凝土箱型肋拱桥，桥长208m，主跨160m，1995年4月建成通车。该桥于2003年曾全部更换过吊杆，2012年12月10日，1根吊杆突然脱落，桥面发生坍塌。事故主要原因为：桥北向南第7根吊杆脱落。

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新疆孔雀河大桥桥梁结构形式为中承式钢筋混凝土系杆拱，桥长150m，桥梁于1998年建成通车。2011年4月12日桥梁发生垮塌事故，桥面约10m，宽约12m桥面垮塌。事故原因为主跨第2根吊杆断裂。

通过以上典型索式结构桥梁垮塌事件主要集中在钢筋或钢管混凝土系杆拱桥。系杆拱桥因吊杆、锚头失效导致桥梁垮塌或局部桥面坍塌事故发生的频率较高，而其他索式结构桥梁如斜拉桥发生事故率较低，这于系杆拱桥的受力特点有关。因此系杆拱桥吊杆腐蚀以及锚头的准确检测是确保此类桥梁安全运营的关键参数。此外斜拉桥拉索的内部腐蚀会引起拉索的疲劳破坏，因此拉索的内部腐蚀检测也是该类桥梁检测的关键项目。

建议做好如下工作：一、拱桥设计应考虑维修保养更换吊杆方便，满足限载限速通行要求；对意外断裂1根或2根吊杆，要留足余地，避免桥面坍塌事故的发生；二、施工单位严格检测把关吊杆、拉杆、系杆索及相应配件、锚夹具的质量，分多次张拉的要做到精准控制，避免对吊杆、拉杆造成损伤或超（欠）张拉、；三、管养单位要科学检测吊杆、拉杆、系杆索，通车时间超过10年的，建议每年1次检测、评估。严禁超载车辆上桥；四、规范对吊杆、拉杆、系杆索的合理使用寿命规定要满足20年以上。以上桥梁设计、施工单位，均代表国内顶尖水平，建议将规范改为10年以上，每10年更换一次；五、吊杆、拉杆、系杆索运营阶段的检测、评估使用寿命有一定的难度，需要生产单位及科研单位重视并解决。