宁波大桥系单塔平行式双索面大跨度(亚洲第一)斜拉桥,位于宁波的甬江入海口处。此桥由天津市市政工程设计研院设计,铁道部大桥局负责施工。由于笔者是镇海人,经常到宁波大桥工地附近参观,施工质量应该是没有问题的。
宁波大桥的断裂引起了全国桥梁工程界的强烈反响,特别是中央电视台《焦点访谈》播出后,更是如此。难道宁波大桥的断裂真的象项海帆教授所说的是由于桥梁底板太薄引起的吗?笔者并不以为然。
首先天津市市政工程设计研究院是国内设计斜拉桥最早的设计院之一,天津永和大桥便是天津市政院的杰作之一。难道他们在设计该桥时对包括施工阶段在内的恒载及活载作用阶段的应力验算的电算程序出错了吗?我想这可能性是很小的,那么究竟是什么原因导致宁波大桥施工时快连接到两岸时突然断裂呢?而且断裂发生在春夏之交的夜晚,断裂前没有任何迹象,只是当时民工听到“轰”的一声,桥梁顷刻之间就断裂,种种迹象表明,宁波大桥的断裂既不是设计上的原因,也不是施工上的原因,而与断裂时海面上活动频繁的脉动风有直接原因。根据以上分析,宁波大桥的断裂不外乎以下二种可能。其中必占其一。
其一,国内设计的预应力混凝土斜拉桥一般都是超筋截面。预应力混凝土结构在开裂之前几乎是一匀质材料,弹性理论能应用于任何点的强度计算。即使发生一些细微裂缝(当然这些裂缝肉眼是看不见的,只能在显微镜下才能观察到),预应力混凝土结构的匀质性也不比工作荷载下的普通钢筋混凝土结构差,这是因为用截面弯裂模量代替截面抗弯模量对于预应力结构开裂始发时是一个相当精度的量度,这在国外的试验中已经得到证实,在实际开裂之前,对于低配筋面,一般会在预应力混凝土内呈现明显的塑性变形,这时会出现肉眼看得见的裂缝,不会突然破坏。然而对于超筋截面来说,预应力结构的任何明显转动,就会在受压区突然破坏,不可能期望其有塑性作用。回过头来再分析宁波大桥的突然断裂原因,其截面配筋显然是筋断面,在夜间脉动风的作用下,肯定会产生弯曲响应,弯曲响应意味着主梁在弯扭共同作用下,导致主梁受压区混凝土突然破坏而断裂。这种可能性是很大的。
其二,宁波大桥系单塔平行式双索面大跨度斜拉桥,主梁又设计得较为纤细,结构柔性极为明显,因此结构大位移引起的非线性因素显然是明显的。当大桥快要施工到两岸桥墩时,刚好达到跨度最大时,加上挂篮的重量,拉索又是平式双索面,在脉动风的作用下,极易产生弯曲响应,当结构大位移影响明显时,在脉动风作用下,这种弯曲响应是极易引起大桥的弯扭颤振,当其颤振频率与大桥此时固有颤振频率相吻合时,则会导致大桥在此时此刻的突然断裂,这种可能性也是很大的。
综上所述,宁波大桥的断裂肯定是与宁波春夏之间夜晚的脉动风有关,而且笔者从以上定性的分析上认为,宁波大桥的断裂并非是由于主梁底板太薄引起的!
