川青鐵路尖扎黃河特大橋倒塌分析

2025年8月22日3時(shí)許，川青鐵路青海段尖扎黃河特大橋發(fā)生施工繩索斷裂事故，截至22日17時(shí)，事故已造成造成10人死亡，4人失聯(lián)，2人在塔架尚無(wú)法確認(rèn)生命體征。

圖1 繩索斷裂前現(xiàn)場(chǎng)概況

01

橋梁概況

尖扎黃河特大橋是西成鐵路的重難點(diǎn)工程，橋址位于青海省黃南藏族自治州尖扎縣黃河下游，于牙曲灘村附近跨越黃河，距離尖扎縣約5km，詳細(xì)地理位置如圖1所示。橋梁正交跨越公伯峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)，橋位處水面寬350m左右，最大水深約30m左右，通航等級(jí)Ⅳ級(jí)。橋位穿越了黃河尖扎段特有魚(yú)類(lèi)國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)的實(shí)驗(yàn)區(qū)，環(huán)境保護(hù)要求高。

圖2 尖扎黃河特大橋地理位置示意圖

（視頻：尖扎黃河特大橋）

尖扎黃河特大橋采用雙線有砟鐵路連續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu)，跨徑布置為141+366+ 141m，全長(zhǎng)648m，結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)相關(guān)資料，大橋主桁采用兩片桁架組成，桁寬14m，拱趾至拱頂高95ｍ，矢跨比約1/3.85，拱肋桁架上、下弦拱軸線分別采用矢高不同的二次拋物線。目前，該大橋是世界跨度最大的雙線鐵路連續(xù)鋼桁拱橋，也是中國(guó)第一座跨越黃河的鐵路鋼桁拱橋。為方便表述，將主桁架西寧側(cè)吊桿記為1#吊桿，成都側(cè)吊桿記為23#吊桿。

圖3 主跨366m連續(xù)剛桁拱方案

橋梁方案多次變更，由初期河中架設(shè)橋墩，到最終確定采用鋼桁架拱橋“一跨過(guò)黃河”的結(jié)構(gòu)方案。同時(shí)大橋采用了拱梁同步架設(shè)的施工方案，拱梁節(jié)段通過(guò)橋面運(yùn)輸、拱肋，假設(shè)爬拱吊機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)，實(shí)現(xiàn)逐段架設(shè)，避免船舶在黃河航行，降低了施工對(duì)環(huán)境的影響。據(jù)網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)資料，尖扎黃河特大橋自2023年12月墩樁基施工全部順利結(jié)束，2024年1月開(kāi)始轉(zhuǎn)入鋼桁拱架設(shè)階段，2025年6月14日，吊索塔架實(shí)現(xiàn)封頂，進(jìn)入主橋合龍沖刺階段，計(jì)劃于2025年8月實(shí)現(xiàn)合龍。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)照片，事故前西寧側(cè)主拱已施工至11，成都側(cè)主拱已施工至12#吊桿，即將合龍，如圖4所示。

圖4 主跨366m混合斜拉橋方案

02

事故殘骸分析

根據(jù)事故后現(xiàn)場(chǎng)殘骸情況，將破壞位置及殘骸形態(tài)進(jìn)行梳理，如圖5所示。由現(xiàn)場(chǎng)情況可知，右側(cè)索塔完好，固定在索塔中部的扣索尚且完好，塔頂錨固位置局部有破壞，而頂部17，21，邊跨固定在索塔頂部的拉索同樣已破壞；鋼桁架拱由于失去臨時(shí)扣索約束而發(fā)生破壞，第13#~21#吊桿范圍主拱坍落，吊桿21#處一側(cè)被破壞，現(xiàn)場(chǎng)可見(jiàn)22#和23#吊桿殘留；橋面板失去支撐后落入下方黃河，形態(tài)如圖所示。

圖5 尖扎黃河特大橋破壞情況示意圖

事故發(fā)生時(shí)，監(jiān)控視頻完整記錄了施工扣索斷裂情況，如下所示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)視頻，事故發(fā)生時(shí)沒(méi)有明顯預(yù)兆，12，推測(cè)此時(shí)扣索已經(jīng)斷裂；隨后，坍塌部分快速墜落，伴隨現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)較大煙霧和火光，推測(cè)為倒塌過(guò)程電線拉斷導(dǎo)致。

（視頻：繩索斷裂監(jiān)控視頻）

合龍多在一天氣溫最低時(shí)進(jìn)行，以減小溫度等因素對(duì)成橋受力的影響，事故發(fā)生時(shí)大橋可能正處于合龍施工階段。上述視頻及圖片表明，此次事故可能是施工扣索斷裂導(dǎo)致的部分結(jié)構(gòu)坍塌，扣索局部破壞情況如圖6所示。推測(cè)可能的破壞原因有：①施工操作不當(dāng)導(dǎo)致拉索斷裂；②節(jié)點(diǎn)錨固端破壞；③扣索可能存在強(qiáng)度不足；④施工誤差導(dǎo)致索力不均勻。

由于資料有限，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程情況復(fù)雜，難以準(zhǔn)確判斷扣索破壞原因。準(zhǔn)確的事故判斷，有待進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和信息披露。

圖6 拉索破壞情況示意圖

03

類(lèi)似鋼桁架拱橋工程案例

我國(guó)已經(jīng)建成多座類(lèi)似鋼桁架拱橋，川青鐵路尖扎黃河特大橋以366米跨度成為國(guó)內(nèi)雙線鐵路鋼桁架拱橋之最。

(1) 南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋

六線鐵路鋼桁雙主拱結(jié)構(gòu)，起于南京市雨花臺(tái)區(qū)，止于南京市浦口區(qū)，全長(zhǎng)9273米，跨徑布置2×336m，是世界上首座六線鐵路鋼桁拱橋，被譽(yù)為“世界鐵路橋之最”。

圖8 南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋

(2) 株洲清水塘大橋

主跨采用中承式鋼桁架拱橋結(jié)構(gòu)的雙層跨江大橋，位于株洲市天元區(qū)和石峰區(qū)之間，主跨408米 。

圖9 株洲清水塘大橋

04

結(jié)論

由于目前尚未掌握詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)一手殘骸破壞信息，本文僅根據(jù)倒塌現(xiàn)場(chǎng)照片、視頻和類(lèi)似工程事故，對(duì)事故殘骸進(jìn)行初步分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)殘骸破壞信息，有以下4點(diǎn)啟示。

（1） 大跨鋼桁架拱橋合龍施工常在夜間溫度相對(duì)較低且穩(wěn)定的時(shí)候，本案例在夜間開(kāi)展合龍施工是大型橋梁合龍施工的共識(shí)；

（2） 復(fù)雜橋梁建設(shè)需要有豐富經(jīng)驗(yàn)的施工班組，以保障傳力路徑上關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量，尤其要避免夜間施工可能造成扣索或節(jié)點(diǎn)損傷；

（3） 臨時(shí)施工設(shè)施扣索若存在局部缺陷或節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量問(wèn)題，傳統(tǒng)的施工監(jiān)測(cè)裝置較難預(yù)警脆性破壞前的索力變化；

（4） 大型鋼桁架拱橋建設(shè)，施工期間等同于再建設(shè)了一座斜拉橋，同時(shí)拱肋和主梁同步施工，雖然提高了建設(shè)速度，也增加了合龍施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)控提出了更高的要求。

以上工作由浙江工業(yè)大學(xué)博士朱志翔、研究生何弘泉、劉紅、張燦、黃子涵、祝慶輝、項(xiàng)偉耀撰寫(xiě)，張燦編輯。本工作僅僅研究生深入了解實(shí)際工程的學(xué)習(xí)資料，如有不當(dāng)之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。

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