亚洲第一座双叉式单拱桥,为什么塌了?

 台湾南方澳跨港大桥为亚洲第一座双叉式单拱桥,桥长140米,桥宽15米,桥下至海面高度18.5米,桥面至拱顶25.27米。主体钢材为耐候性高强度低合金钢,钢板总重1535吨,支承型式为750T单向活动钢支座,该桥于1998年6月20日完工。桥梁为系杆拱结构,主梁采用斜杆与主拱圈相连,形成尼尔森体系,钢主梁受拉自平衡的水平推力。

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这座桥由港务局管理,不只是景观桥,更是将南方澳环状路线串起的重要地标。早年从第一渔港到对岸造船厂要绕一大圈,1976年搭建水泥驼背桥,但桥太窄过低,造船厂大船无法顺利进出,渔船雷达天线通过时也常碰触桥墩,于是在1999年兴建跨港大桥,大桥离海平面18.5米,以解决大型渔船无法通行困境。

“米塔”台风过境后,台湾宜兰县一处21年桥龄的重要地标桥梁1日突然坍塌,导致12人受伤,其中9名是外籍男子;并有4名渔船外籍员工确认死亡。

大桥崩塌后,3艘渔船当场被压入水中,其中1艘渔船仅剩一节露在水面上。渔船员工因担心船沉没,曾跑到最上方的船长室拍打窗户大喊“Helpme!”(救救我!)。而桥梁倒塌后,连带压倒电线,引发2400户家庭停电;同时也堵塞航道,令南方澳渔港内800艘渔船进出不得。

原因:

从目前现场的影像资料与相关信息判断,是其中一条连接拱顶与桥面的钢索断裂后,连带导致其他钢索断裂,使得桥面的支撑力不足,因而断裂。

以经验分析称,钢索断裂主要有几个原因,第一是桥梁设计时的“赘余度”不足。赘余度是指建造时所预留承受多余强度的能力,即便建物部分损毁,却仍有足够的强度支撑,不至于发生大规模的破坏。但本桥第一根钢索断裂后,几条钢索不但无法分散力量,反而接连断裂。第二是桥梁的维修、保养问题。一般的桥梁都是以使用50年为标准,但本桥大桥使用至今仅20年,应该不会发生这样的情况。

一般在海边兴建的桥梁,除了考量抗震与耐重程度外,会加强抗海风腐蚀的能力,避免因为腐蚀而造成桥体受损。此外,金属疲劳可能也是钢索断裂的原因之一。

大桥的设计有别于常见的双拱桥,是少见的“双叉式单拱桥”,也是亚洲第一座“双叉式单拱桥”。这类设计方式虽然美观,但是建筑的成本较高,而且就建筑结构来说,稳定度确实比双拱桥差一点。

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