重庆轨道交通环线二期工程,长18.75km,由中国铁建投资集团以BT模式投资建设,合同总金额约70亿元。鹅公岩轨道大桥为重庆轨道交通环线二期工程的控制性工程,主桥采用五跨连续自锚式悬索桥结构,桥跨布置为50m+210m+600m+210m+50m=1120m,钢箱-混凝土梁自锚式悬索桥,桥宽22m。2019年7月开始试运营,运营2.5年后,2022年1月18日,该桥中跨跨中最短吊索断裂,导致地铁停运。

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(照片左侧为轨道自锚式悬索桥)

该桥的设计背景是在原有的鹅公岩悬索桥长江上游侧70米(两桥中心距离)修建一个轨道专用桥,两桥最小净距小于45米,桥型要求与老桥一致,为悬索桥。为好看,墩高、跨度都要求一致。由于不具有设置地锚悬索桥的条件,设计采取自锚式悬索桥。最后该桥设计为世界最大跨度达600米的自锚式悬索轨道专用桥。

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自锚式悬索桥缺点:

1、锚跨和锚跨区要承受悬索的强大斜拉力,导致中跨和边跨钢箱梁要承受很大的轴向压力,导致钢箱梁钢板厚、截面高及钢箱梁自重比一般地锚式悬索桥要大。

2、施工步骤受到限制,自锚式悬索桥要求用支架施工架设钢箱梁,然后架设锚固主缆(钢箱梁此时受压),然后再张拉吊索成桥。但该桥跨越长江,无设置支架的条件,设计考虑在墩顶设置临时托架,采用临时悬索桥施工来架设合龙钢箱梁,再将斜拉索转换为悬索桥的吊索,受力转换复杂,施工成本较高。

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3、相对于地锚式悬索桥,主缆受力非线性,钢箱梁自重、吊索拉力、悬索拉力(钢箱梁轴向压力)相互影响,本桥另外考虑斜拉转吊索体系转换,受力更加复杂,需要多次张拉调整吊索,很难保证每根吊索施工完后刚好达到张拉控制力。

该桥主缆长1065米,重约23.4吨,每根主缆由92束索股组成,每束由127根直径5.3mm高强钢丝组成。全桥共两根主缆,中心距19.5m。锚固段混凝土4300立方米,自重11000吨。主梁钢钢箱梁梁高4.5米,采用4cm厚的高强特种钢制作(一般地锚悬索桥,梁高3m左右,钢板厚2cm左右),单段最重408吨,主桥钢箱梁共3.2万吨。

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鹅公岩轨道大桥边、中跨均设置吊索,全桥共设置122个吊点,顺桥向间距15米。断裂的吊索在中间,断裂后前后吊索间距30m。该吊索大概承重200吨,吊索断裂后箱梁在原位置往下坠,会导致周边钢箱梁的变形,该吊杆原来承担的约200吨箱梁自重荷载由临近吊杆及箱梁变形承受。

该桥设计过程中,进行了技术标准研究、列车走行性及舒适性研究、总体稳定分析及节段稳定试验研究、关键节点研究、体系转换研究、全桥及节段风洞试验、疲劳设计专题分析研究、桥梁抗震专题研究、桥梁防船撞专题研究共9个专题研究,经过2年研究,顺利通过专家验收。该工程获得全国建筑业“创新技术应用示范工程”、天津市“工人先锋号”、重庆市劳动竞赛“先进班组”、中国铁建“青年文明号”“工人先锋号”“安全标准化工地”等荣誉。

重庆鹅公岩轨道大桥由中国铁建大桥工程局承建,设计院为林同棪国际工程咨询(中国)有限公司,上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司。该桥作为全世界最大跨度的自锚悬索桥载入世界桥梁建设史。根据两个设计院的几个专家写的论文,其主要技术标准为桥梁主体结构设计使用年限100年,其它损坏、修复不影响轨道交通正常运营的结构设计使用年限为50年。现在,通车2.5年吊索断裂了,地铁停运了,谁来承担责任?希望施工、设计、监控、监理、吊索及配件供应单位工作没有缺陷。需要桥梁专家继续研究,找到病因,对症下药,研究处治后,希望能达到设计及规范要求的使用寿命。另外,对桥梁的健康监测系统工作情况、是否发挥作用,也该向社会及时公布。建议对重庆鹅公岩轨道大桥取消一切荣誉、称号,并追究相关单位或人员的责任。