某斜拉桥车撞桥梁结构响应监测与安全评估

肖 龙 朱文杰 孔汇川 金 耀 徐文城

(1.宁波市杭州湾大桥发展有限公司，浙江 宁波 315327; 2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088)

某斜拉桥车撞桥梁结构响应监测与安全评估

肖 龙1朱文杰2孔汇川1金 耀2徐文城2

(1.宁波市杭州湾大桥发展有限公司，浙江 宁波 315327; 2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088)

车辆撞击造成斜拉索结构性损伤及交通阻塞，将影响桥梁结构安全。通过桥梁安全监测系统可在线实时监测车辆撞击发生后斜拉索索力、主梁挠度、主梁振动的变化，并对桥梁结构响应进行跟踪观测，从而实现对桥梁结构安全评估，保证桥梁结构及行车双重安全。

车辆撞击，斜拉索，结构响应监测，安全评估

1 概述

2014年12月24日14时50分左右某斜拉桥上行方向发生交通事故，一辆空载挂车撞击斜拉索，对北塔下游侧B11斜拉索造成局部损伤。

根据监控录像，事故共发生四次碰撞：第1次发生碰撞的时间为14:49:09，对桥梁的边护栏侧向刮擦，冲击比较小；第2次发生于14:49:14，中央护栏受到较大的横向撞击；第3次发生于14:49:19，边护栏及B11索收到较严重的横向撞击，这次碰撞是横向撞击作用最明显的一次；第4次发生于14:49:22，事故车辆再次滑向中央护栏，速度较小，冲击较小。交通事故发生后，相关单位立即组织交通救援，造成桥面交通堵塞约1.5 h，直至16:20左右桥面交通恢复正常通行。

经事故现场勘察，北塔下游侧B11索及部分附属设施出现局部破坏，如图1所示。

2 响应监测

通过对桥梁斜拉索振动及索力监测数据、主梁挠度监测数据、主梁加速度监测数据等进行分析，从而实现对桥梁安全及使用性能的评估。

2.1索力监测

斜拉索上安装了加速度传感器，可以采用频域法进行索力的识别与跟踪观测。

北塔下游侧B11索未安装加速度传感器，因此，选取其他斜拉索采用频域法进行索力识别，以1 min为单位进行索力识别，交通事故发生4 h内(13:00～17:00)斜拉索索力如图2所示。

斜拉索索力分析结果表明：与北塔下游侧B11斜拉索邻近的斜拉索在14:50～16:20的时间段内有变化，变化幅度不超过15%，且在16:20之后斜拉索索力恢复正常，该时间段内斜拉索索力的变化可能与大桥事故现场救援车辆及事故造成的堵车有关。识别所得的斜拉索索力均远小于斜拉索索力允许值，因此，交通事故发生后，斜拉索结构仍处于安全状态。

2.2挠度监测结果

钢箱梁内安装了压力变送器连通管，可通过对压力变送器数据进行分析得到主梁的挠度变化。

选取北侧次边跨跨中G05断面、主跨1/4跨G09断面、主跨跨中G11断面进行挠度时程分析，分析结果如图3所示。

根据主梁挠度监测的分析结果来看，本次事故中跨中最大挠度-20.53 cm，小于设计活载挠度最大值，北航道桥整体结构安全。北塔侧主跨的主梁也出现较大幅度下挠，持续约2 h之后逐渐恢复到事故前挠度水平。下游侧(发生事故一侧)挠度大于上游侧。

2.3加速度监测结果

北航道桥钢箱梁内安装了加速度传感器，用于监测运营期主梁横向、竖向振动，可通过对加速度传感器数据进行分析得到主梁的振动水平。

受撞击斜拉索附近的加速度传感器信号时程(2014年12月24日13:00～16:00)如图4所示。

根据主梁振动的分析结果来看，交通事故发生瞬间，发生事故的边跨监测到冲击加速度(G02竖向约10 mg，G02横向约为2.5 mg)，车辆撞击斜拉索瞬间引起主梁的振动瞬间增大。交通事故发生后，主梁的振动加速度均减小，恢复正常振动水平。

3 结语

1)斜拉索索力分析结果表明：与北塔下游侧B11斜拉索邻近的斜拉索在14:50～16:20的时间段内有变化，变化幅度不超过15%，且在16:20之后斜拉索索力恢复正常，该时间段内斜拉索索力的变化可能与大桥事故现场救援车辆及事故造成的堵车有关。识别所得的斜拉索索力均远小于斜拉索索力允许值，因此，交通事故发生后，斜拉索结构仍处于安全状态。

2)根据主梁挠度监测的分析结果，本次事故中跨中最大挠度-20.53 cm，小于设计活载挠度最大值，北航道桥整体结构安全。北塔侧主跨的主梁也出现较大幅度下挠，持续约2 h之后逐渐恢复到事故前挠度水平。下游侧(发生事故一侧)挠度大于上游侧。

3)根据主梁振动的分析结果来看，交通事故发生瞬间，发生事故的边跨监测到冲击加速度(G02竖向约10 mg，G02横向约为2.5 mg)，车辆撞击斜拉索瞬间引起主梁的振动瞬间增大。交通事故发生后，主梁的振动加速度均减小，恢复正常振动水平。

桥梁安全监测系统可实现对桥梁结构响应的实时在线监测，有效的保证运营期桥梁结构与行车的双重安全，同时为桥梁管理部门应变桥梁突发事故提供了数据支撑与辅助决策。

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Structuralresponsesmonitoringandsafetyevaluationofthecable-stayedbridgecausedbyvehiclecollision

XiaoLong1ZhuWenjie2KongHuichuan1JinYao2XuWencheng2

(1.NingboHangzhouBayBridgeDevelopmentCo.,Ltd,Ningbo315327,China; 2.CCCCHighwayConsultantsCo.,Ltd,Beijing100088,China)

Vehicle collision cause structural damage to the cable and the traffic jam, which affect the safety of bridge structure. With the help of bridge safety monitoring system, changes of the stay cable force, the girder deflection, the girder vibration can be monitored online after the vehicle collision. At the same time, structural responses of the bridge can be observed on track. In order to ensure the safety of bridge structure and traffic, it is very necessary to assess the safety of the bridge.

vehicle collision, the stay cable, structural responses monitoring, safety assessment

U446

A

1009-6825(2017)27-0141-02

2017-07-18

肖 龙(1983- )，男，工程师