天津铁路桥坍塌,简单的桥枕更换为什么会引起坍塌?

天津南环铁路在进行桥梁维修,在临港铁路K4+300米处更换桥枕作业时发生意外。发生了坍塌事故,救援人员紧急派出水下机器人、蛙人等进入水下确定被困人员位置进行救援。

桥枕系铁路明桥面中用以直接支承钢轨的方木,轨枕既要支承钢轨,又要保持钢轨的位置,还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床,列车经过时,它可以适当变形以缓冲压力,但列车过后还得尽可能恢复原状。所以它必须具备一定的柔韧性和弹性。

木材的弹性和绝缘性较好,受周围介质的温度变化影响小,重量轻,加工和在线路上更换简便,并且有足够的位移阻力。所以轨枕的材料一般来说是木头的。

更换轨枕时,一般用撬棍将轨枕拨到轨枕盒里,然后用轨枕钳或抬枕钳将轨枕顺道碴槽抽出,抽出轨枕后,应整平枕底道床,其深度应较新轨枕厚度深25mm左右。枕下道床如严重污染或板结,应先进行清筛再进行整平。用轨枕钳或抬枕钳穿入新轨枕,按标准要求拨正,放好垫板或扣件,串好道碴,一人撬起轨枕,一人紧扣件。新换入的轨枕要及时捣固,当天收工前再作第二遍捣固。即捣固机捣固2次。

最后再将将清碴回填至两端轨枕头处及轨枕底边,然后用石碴叉把道碴回填于轨枕盒内,整平夯实,并将枕面和钢轨上尘土清扫干净

一般来说,更换枕部是在桥面上进行的,是不会导致桥坍塌的。桥梁、特别是铁路桥梁由于要承受动荷载,同时要满足挠度变形的限制要求,所以其设计承载能力都会比较高,不太可能在使用阶段发生材料的承载能力不足等安全性问题。而且这条铁路桥还在正常使用,经常会有火车经过。

此次事故可能原因是施工设备引发桥梁共振,或者是设备材料摆放不当。

大家可能听过这样的一个故事,1906年的一天,俄国彼得堡封塔克河的一座桥上,一队骑兵以整齐的步伐到达桥心时,桥突然裂成数段坠入河中。而这就是共振引发的悲剧。

什么是共振呢,如果用钳子夹住钢锯条的一端,另一端用手弹一下,它就要来回振动。尽管振动幅度越来越小,但每秒钟振动次数总是不变的。这个振动次数叫物体的固有频率。任何物体都有自己的固有频率。而近处有一个振源,它的频率接近于这个物体的固有频率,该物体在外界振源影响下会振动得越来越激烈,这种现象就叫做共振。如果超过了该物体的承受范围,就产生断裂。

在更换枕木的施工过程中,一般要采用捣固机和一台稳定车,捣固机可以让混凝土制件更牢固结实捣固机,一般有两种震动方式,:一种以偏心块转动,产生离心力而带动镐板振动;一种以偏心轴转动,通过曲柄连杆机构带动镐板振动(即所谓强迫振动)。可能是捣固机在施工过程中引发了桥梁的共振,从而崩塌。这种共振可能是高频共振也可能是低频共振。这要看施工过程中的机械设备使用情况。

除此之外,还有可能是材料设备的摆放不当,横向的桥面和竖向的桥墩之间,并不是纹丝不动的刚性连接,一般都是用两者之间的支座连接在一起的。

简单说,梁体是直接放在墩台支座上的。尤其明桥面也就是钢梁桥区段要考虑绕度、钢轨的热胀冷缩和梁体的热胀冷缩不同步等情况。墩台支座一般是活动或半活动支座。也就是说梁体是放在带“轱辘”的板上的,就像是搭积木一样。

举一个简单的例子,就好像桌腿支架上放一个桌面,你坐在桌面边边,那么桌面就会翻了,相信很多人应该有类似的经历。

我们可以看到现场图片中有一台倒下的吊车,有可能为了晚上施工方便,施工单位把要更换的轨枕都堆在了桥边。导致桥边的偏载严重。再加上吊车在更换吊起枕木的时候,因为位置毕竟偏,从而引发了倾翻。

当然了,也存在其他的可能性,比如因为水土流失,桥墩的约束性减小,引发了坍塌。还有可能是大桥的质量问题等等。

这一切都是基于物理学知识的合理猜测,至于究竟是因为什么原因,引发了桥梁的坍塌,这一切都需要桥梁专家经过仔细研究调查,最后,希望,伤亡率可以降到最低。