浅谈河南义昌大桥垮塌事故:
近日连霍高速河南三门峡段义昌大桥发生垮塌事故，伤亡惨重。由于死亡人数反复以及政府初步给出的事故原因太过“诡异”，许多人表示不相信“鞭炮把桥炸毁了”这一说法。由于本人恰好是土木工程专业的学生，且对新闻事件比较感兴趣，就来分析一下本次事故。由于本人学得比较水，若有说错之处，还请各位老师批评指正。另外，本人所作之推断仅仅由目前已知的资料所得出，而且目前尚无事故报告，因此若该事件有了新的证据，还当以证据为准。
首先我们了解一下连霍高速和河南义昌大桥。连霍高速河南段于2001年建成通车，长610Km，当时设计为双向四车道。事发的许昌大桥段于2010年改建成双向八车道，2011年上半年竣工投入使用，日均通过车辆4万辆以上。连霍高速是河南省境内极为重要的一条公路。
接着我们来了解一个名词：简支梁。简支梁结构在建设中非常常见，房屋的横梁、楼板、桥面等大多采用简支梁。简支梁的简图可见下，左端为固定铰支座，用以固定梁的位置，梁不得发生平面内移动，但可转动；右端为可动铰支座，梁能自由伸缩和转动，这样设计的目的是为了消除梁本身由于热胀冷缩等产生的内力。从图中可知，简支梁活动端（右端）由于本身自重，一般不会上下移动，但可左右移动，这种移动在限定范围内是可以的，倘若移动的距离过大，则梁就会滑脱。事故中的义昌大桥的桥面即为简支梁
（简支梁示意图）
现在知道这个事故与烟花爆竹意外爆炸有关，那么我们首先来分析事故中烟花，这主要涉及到烟花的品种以及货车当时的载重量。根据新闻报道，事故中货车所载的为“开天雷”和内筒式烟花，总重约9吨，总药量逾1吨。炸药的成分为高氯酸钾和铝粉，威力比黑火药大很多，仅次于硝铵类炸药。各位若是对此炸药量没有概念，可参加下图，这是1995年美国俄克拉荷马城大爆炸后的照片，恐怖分子当时使用了半吨左右的炸药，后果十分惨烈，因此货车上所运载的炸药是完全有能力炸毁大桥的，而且倘若本次事故中所运载的炸药同时全部爆炸，事故现场绝非现在这个场景。幸好运载的是烟花爆竹，炸药并未同时引爆，故由炸药直接造成的损失才“没有那么严重”。
（美国俄克拉荷马城大爆炸）
下面我们再来看事故现场，可见下面本人绘制的事故现场简图。上侧有一被炸毁的缺口。可能有人会质疑该缺口并非爆炸所致，其实缺口处爆炸的痕迹很明显，而且地面上有很多烟花爆爆炸后留下的纸屑。相关技术人员应该可以根据该缺口估算爆炸的当量。由爆炸产生的缺口和桥面上的纸屑可以推断爆炸先于桥面坍塌。有人怀疑烟花是货车坠落后才爆炸，这一点是不成立的。
至于爆炸和桥面垮塌的关系，可做以下三种推断：1.炸药直接炸断桥面，由现场的破坏情况来看（离爆炸点最近的墩柱完好），这种情况可能性比较小；2.炸药爆炸后不仅有竖直方向的力，还产生了水平方向的力，此二力共同作用使简支梁桥面滑脱；3.爆炸产生的冲击力使车辆挤压桥面后反弹，后又迅速下落冲击桥面，如此几次产生的冲击核载将桥面撞断，由于现场有多辆货车，此力不可小觑。当然究竟是何种破坏，有待事故报告。
（事故现场平面简图）
另外，由上平面图可知，中间的桥墩也倒塌了，那是不是炸药直接炸断中间的桥墩而引发事故呢？显然不是的，因为离爆炸点最近的桥墩完好，其所受到的爆炸影响应该会更大，故中间倒塌的桥墩并非直接由爆炸所致。其实联想到当时桥面上有数辆货车就很好解释了，爆炸点发生爆炸，桥面左端开始脱落，整个桥面倾斜，当时正好有货车横跨在两块桥板之间，此时桥板从中间的桥墩上滑落，于是在垮塌过程中货车及下落的桥板对中间的桥墩产生了水平的切应力，中间的桥墩就被推倒了。紧接着，右边的桥面也滑下来了。
（细细的“钢筋”）
接下来还有一个问题，就是上图“揭露”的细细的“钢筋”，那么大的一座桥，那么细的钢筋，显然是不合格啦！且慢，注意一下我们上文说到的桥面是简支梁结构，这样施工势必会有一个后果，就是各个桥板是独立的，整座大桥像搭积木。可能有的人都有这样的经验，上桥过程中汽车会“咯噔”一下，这就是汽车驶过两块桥板的连接处，而为了让行车更舒适 ，义昌大桥在简支梁的基础上又浇注了一层连续梁，之上再铺沥青，整个路面就光滑了，承载能力也有一定的提高。而图中露出的是钢绞线并非钢筋，无非就是起到一点增加强度的作用。
河南省交通厅总工程师李强说的这几根钢绞线“为了提高行车的舒适性”是对的，被无良记者写地只留下这么孤零零的一句话，在网上遭到网友痛骂，实在可恶。
还有人说事故现场有几十辆汽车，为什么现在死亡+受伤人数居然会少于车辆数呢。难道还有无人驾驶的车？真相是这样子的，现场有一辆运送新轿车的挂车，所以事故现场有那么多没有司机的车辆。
接下来再看到一些新闻，据称事故发生当时有浓雾，能见度特别低，只有几米，大桥上又恰好发生了事故，几十辆车堵在事发位置，这次事故的罪魁祸首，运送烟花爆竹的货车在最后面。很不幸一辆车追尾了这辆货车，货车发生爆炸，整场事故发生了。这就是当地政府所说的“天气原因导致的爆炸”。我不知道是新闻发言人没说清楚还报道的记者故意断章取义，总之我对这场事故中媒体扮演的角色很失望，他们似乎在把政府推向公众的对立面，尽力挑起民众的愤怒而不是去报道真相。这样很不好。
证据链形成了，让我们最后再来梳理一下：大雾天气导致堵车 - 运送烟花爆竹的车辆停下 - 车辆追尾导致爆炸 - 爆炸首先使最近的桥板脱落 - 脱落的桥板和车辆压塌中间的桥墩 - 第二块桥板脱落 - 事故发生。
至于民众最关心的大桥的质量问题，暂时还没有事故报告出来，无法做出结论，本人也无法仅凭几张照片就断言大桥是否有质量问题。
本次事故还有什么教训呢？
工字梁跨结构和超高墩台组合是相当危险的，安全储备很低，以后这种结构要谨慎使用。
从中国的实际情况来看，桥梁的设计标准和安全系数相对较低，造价低廉，使用的材料质地储备较差，结构的耐久性低。如何保证工程质量是一个很重要的问题，希望改善。
中国的货车长期超载，对路桥的寿命影响很大，希望交警部门严格管理，不要罚款放行了事。而因为过路费过高造成的超载现象严重是另一个很严重的社会问题，问题在那儿，怎么解决还要看执政当局的水平。
最后，祝愿事故中的伤者早日康复，快过年了，大家都不容易。
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附图：
（桥面烟花爆炸后的纸屑，正是这点推断是先爆炸，后塌桥）
（许昌大桥位于河南省三门峡市蝇池县）
（爆炸产生的缺口）
（缺口，从钢筋可见威力之大）
来源：Firmament
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