印度斷橋事故調查報告出爐！鋼索腐蝕嚴重

2023-02-24 14:55:20 作者：中國腐蝕與防護網來源：中國腐蝕與防護網分享至：

新華社北京2月21日電印度古吉拉特邦政府的一個調查小組20日說，去年10月造成100多人落水遇難的斷橋事故應歸咎于修繕維護不當和橋梁負荷過重。

該小組所做的初步調查報告顯示，橋上一側主鋼纜斷裂，49股鋼索中，22股在斷橋事故發生前就已經腐蝕嚴重，相關責任方既沒有檢查也未更換鋼索。

報告發現，這座有140多年歷史的拉索橋在重新開放前，沒有進行結構和荷載測試。這座年久失修的橋梁去年維修過數月，在悲劇發生前幾天才重新開放。

2022年10月30日，人們在印度古吉拉特邦莫比地區橋梁斷裂事故現場進行救援。新華社發報告說，修繕橋梁的奧雷瓦集團把工程外包給一個不稱職的企業，后者施工時沒有咨詢專業技術人員。

調查人員發現該企業一系列偷工減料的事例，例如把新掛鉤和舊掛鉤焊接到一起，把橋面上的木板換成鋁片。

報告說：“如果橋面上是一片一片的木板，而非整片鋁制品，由于木頭的延展性，（事故的嚴重程度會降低），死亡人數可能沒那么多。”

2022年10月31日，救援人員在印度古吉拉特邦的橋梁斷裂事故現場搜救。去年10月30日晚，古吉拉特邦莫比地區默丘河上一座拉索橋擠滿慶祝傳統節日“排燈節”的民眾，橋梁突然斷裂，數百人落水，至少135人死亡、上百人受傷。

現場監控畫面顯示，事發前一些人站在橋中間，兩手搭著兩邊扶索，來回晃蕩。印度媒體報道，事發時橋上有至少400人，橋面負荷遠超設計承載能力。莫比地區時任最高行政官員去年11月被停職。奧雷瓦集團負責人今年1月被捕。此前已有9名嫌疑人被捕，包括橋梁修繕承包商，橋梁管理人員、售票員和保安。

延伸閱讀

懸索橋拉索體系損傷的檢測和監測方法

本文引言：

索橋現已成為大跨度橋梁的主要橋型，纜索結構體系是大跨徑橋梁的主要承重構件，其安全性和耐久性對橋梁的正常使用和整體安全極為重要。

纜索結構體系是纜索承重橋梁的生命線，耐久性和安全性不足會導致橋梁病害產生與劣化，影響橋梁承載能力，最終導致公路橋梁垮塌的惡性事故，造成惡劣的社會影響和巨大的經濟損失。

拉索體系的損傷主要有銹蝕、疲勞斷絲、滑絲和斷裂等幾種，其檢測與監測的技術也主要是針對上述損傷形式開展的。

下面分別就目前通用的幾種檢測方法做一個簡單的介紹。

（圖片與內容無關）

索體損傷檢測技術

1.1 人工檢測法

長期以來，人們對于大跨徑橋的索體的檢測主要采取人工檢測，主要是檢查索體是否腐蝕，各緊固件是否松動，定期對索體各部件涂刷防護漆，對已銹蝕的及時除銹，清查索腐蝕的鋼絲數量，判斷其腐蝕程度。

對于第三代纜索體系（PE防護拉索）目前多采用目測方法，先觀測護套的表面，再根據索體表面的情況確定是否需要打開錨固區或在某些部位鑿開護套，使鋼絲外露以了解銹蝕、斷絲等情況，在必要時對部分鋼絲取樣，并進行相關的物理和力學試驗，以確定纜索的狀態。

常規檢測方法主要是根據拉索腐蝕的程度等級來提出是否需要更換此索，其依據建設部行業標準對纜索的安全性方面提出了定量的指標：以斷絲面積2%或鋼絲總面積損失10%作為索橋拉索是否需要換索的閾值；對于懸索橋吊桿的更換，則只規定對“需要更換者”，應進行力學分析、制定更換方案。

（橋梁梁纜索結構的常規檢測）

1.2 磁漏檢測法

無損檢測對于構件銹蝕、裂紋等缺陷的檢測其方法日趨成熟，在眾多的無損檢測方法中磁檢測原理是最佳的無損檢測方法之一。

而磁漏法是無損檢測的主要手段，它通過測量被磁化的拉索表面泄露的磁場強度來判定缺陷的大小。

一旦拉索的表面有損傷或斷絲，一部分磁場將從拉索中泄露出來，外泄的磁場可被傳感器檢測。

當拉索遇到里面或內部缺陷產生的材料間斷時，磁力線將會發生聚集（畸變）從而引起可被檢測的磁漏或磁場變化。

根據磁漏技術的特點，該技術用于斜拉橋拉索及懸索橋吊索在錨固區外的部分的鋼絲銹蝕、斷絲等檢測是可行的，但對錨固區內的檢測將難以進行。

（鋼絲繩的商業化漏磁檢測儀器）

1.3 放射線檢測法

采用放射線法可以探測索體的多種損傷，射線主要包括X射線和γ射線，放射線法可以檢測索體內部損傷和缺陷。

X射線的檢測原理是：當射線通過被檢測物體時，有缺陷部位與無缺陷部位對射線吸收能力不同，一般情況是透過有缺陷部位的射線強度高于無缺陷部位射線強度，因而可以通過檢測透過被檢物體后的射線強度的差異，來判斷被檢物體中是否存在缺陷。

放射法不僅可以檢測損傷的存在，還可以以三維空間坐標定位損傷。

射線檢測裝置主要由射線源、膠片和攝相裝置組成，為了屏蔽對人體的輻射，射線裝置往往比較大，但攜帶式X射線裝置可以用于現場拉索的損傷檢測。

表面的缺陷也會對底片上的圖像有影響，但通過現場對表面缺陷的觀察，可以剔除圖像上表面的缺陷，較準確地得到索體及錨頭內部的斷絲以及滑絲等損傷情況。

1.4超聲波測試檢測

美日等國曾在上世紀末對采用超聲波檢測斜拉索錨固區內的鋼絲斷裂的技術進行了研究，并應用于美國Cochrane橋。

圖3所示為在實橋采用超聲波檢測斜拉索錨固區內鋼絲斷裂的情況。

據報道，當頻率在5~10MHz時，超聲波可檢測錨固區2~5m長度內纜索的斷絲。顯然這項測試技術不失為一種選擇，但在檢測斜拉橋拉索及錨固系統和懸索橋吊索系統時要使結果理想必須事先進行嚴格標定，盡管理論上可測定索的非規則性和斷面損失，但實踐中還有較大困難；

另一方面，超聲波測試技術對錨固區外纜索的檢測仍有較大難度。

（采用超聲波檢測Cochrane橋拉索錨固區內的鋼絲

1.5 磁伸傳感技術檢測法

磁伸傳感技術采用兩個磁伸傳感器進行測試，其中一個作為發射器，另一個作為接收器，兩者均由一個線圈和一個偏磁場構成。

磁伸技術可用于纜索的斷絲、銹蝕和其它原因引起的斷面損失的檢測。

國外已對49絲拉索進行過試驗研究，證實了其有效性。

對長為100m，直徑F15mm的鋼鉸線進行的試驗表明磁伸傳感可檢測2%以上的斷面損失。

但與磁漏傳感技術相似對錨固區內的檢測仍不易進行。

（纜索檢測的磁伸傳感技術示意圖）

1.6 電反射技術

電反射技術（包括電時域反射/ETDR和電頻域反射技術/EFDR），電時域反射系統又稱為“閉環”雷達，并在輸電線的檢測中廣為應用，同時在巖土工程中亦有應用。

電時域反射系統的工作原理是：系統對電纜發送高頻電脈沖，電纜沿線阻抗的非連續和非匹配將會反射部分脈沖，而系統可將對該反射脈沖進行記錄，并根據阻抗的變化情況分析電纜沿線材料的物理特性。

電頻域反射技術將反射信號在頻域進行處理，其分析比時域結果將更為簡潔和明確，并更易除去噪聲的影響。

對斜拉橋拉索及懸索橋吊索進行檢測時，電反射系統可利用纜索本身的鋼鉸線或平行鋼絲索作為電纜，同時并行其布置另一條附件的電纜作為地線。

（纜索電反射檢測技術示意圖）

此外無損檢測還有磁彈性傳感器技術；脈沖渦電流技術；非線性聲振技術；聚能探地雷達技術等。

但這眾多的檢測技術使用起來都有各自的工況和使用條件，就纜索檢測的工況和使用條件分析，采用上述哪一種技術檢測都不能完全覆蓋，必須復合解決。

索體損傷監測技術

2.1 聲發射監測法

聲發射監測是一種“被動”型監測，其基本原理是：

當固體材料內部缺陷的發生和擴展，以彈性波的形式釋放能量，并向四周傳播，缺陷便成為聲發射源。

對于索體的檢測就是當索體處于高拉應力的纜索鋼絲出現裂紋、腐蝕或斷絲時，其局部高應力的釋放將產生特定的應力波，這種應力波可以被聲發射監測系統捕捉到，并用于分析其表征的物理過程。

在使用時，聲發射監測系統必須不間斷地工作，一旦出現某種應力波（聲波）出現，則將其記錄下來。

2.2 振動法

振動法既可以用于拉索內力的檢測，也可以用于拉索內力的監測。

振動測試法是目前應用最廣的索力測試方法，振動測試法的前提條件是索纜的長度、線密度、邊界條件清楚，纜索不過短、過長、過粗或有中間支撐等。

在這些前提條件下，只要使用得當，且在測試前對索力和頻率的關系進行標定，則振動法能準確地測定索纜的靜張力。

為突破傳統振動法的使用限制，振動法本身也在不斷發展。

振動法的發展還包括拾振技術（如采用激光、電磁感應等方式進行非接觸式的振動測試）和信號處理技術的進步等。

振動測試采用的傳感器主要有兩類，一類是加速度傳感器。

另一類是壓力傳感器，主要通過在纜索端部安裝穿心式壓力傳感器來實現。

目前適合纜索使用的壓力傳感器有鋼鉉式和應變式兩種，其中鋼鉉式壓力傳感器長期穩定性較好，但只能用于測試纜索靜張力；應變式壓力傳感器長期穩定性差，但對纜索靜張力和動張力均可測試。

（斜拉索振動傳感器）

述檢測和監測方法原理不同，使用的儀器不同，測量的結果也不同，同一根索用不同的方法檢測，測出的結果往往差異較大。

橋梁的結構復雜，受力也很復雜。橋梁工作幾年后，現實的狀態和設計狀態，成橋狀態發生了很大的變化，索力會重新分布。

如何根據索力檢測結果對索纜的安全性進行準確分析，是一個相當復雜的問題。

索力應力增高，是結構變形引起的還是鋼絲斷面減少引起的。

鋼絲斷面減少是疲勞短絲引起的還是銹蝕引起的，往往很難判斷很難分清楚。

尤其是當索纜銹蝕相當嚴重，但還未發生斷絲的情況下，它的檢測結果往往給人以虛假的安全感，令人擔心。

即使知道有了斷絲，索纜的有效斷面有了縮小，要弄清斷絲的原因，也只能采用最原始的辦法，把錨固區打開直接觀測斷絲情況。

采用上述方法，雖然直接可靠操作性強。

但是要打開索纜的防護層（包括水泥沙漿或者硫磺沙漿；金屬外套或者PE外套），費時、費事、工期長，對交通影響大；打開部位重新恢復后的可靠度也值得考慮。

因此對橋梁纜索的檢測和監控和是一個復雜的過程，影響因素較多，目前的無損檢測技術沒有一種可以同時適合錨固區內和錨固區外纜索的檢測，只能通過組合的方式組成一個系統來解決，對這個系統所涉及技術、使用條件、工藝要求、數據的處理和分析以及結果的準確性和可靠性都需要進行深入的研究和試驗，以便對纜索能否安全運行作出準確評價。

懸索橋主纜防腐

一、懸索橋簡介

懸索橋，因其優美的線型和出眾的跨越能力，受到工程界的青睞，而改革開放以后我國也開始大量的建造懸索橋，從主跨452米的汕頭海灣大橋，到主跨1688米的南沙大橋坭洲水道橋，再到主跨1700米的楊泗港大橋以及規劃中主跨2300米的張皋過江通道，我國建造的懸索橋跨徑正在不斷的被刷新記錄。

圖 1南沙大橋實景圖

圖 2張皋過江通道效果圖

國內懸索橋的設計壽命一般為100年，如何保證橋在建成后的100年里屹立不到，甚至超期服役，這取決于懸索橋結構的方方面面，比如主纜，吊索，主塔，索鞍，錨碇，加勁梁以及橋面系等。上述結構中，主塔，索鞍，錨碇屬于永久性結構，在橋梁服役期間發生損壞的機率較小。吊索，橋面板和加勁梁均為可更換部件，成功更換的案例已十分常見。唯獨懸索橋的主纜，其作為懸索橋的主要受力部件，起到承托梁體及橋面荷載的作用，如防腐不到位主纜內部的鋼絲容易出現裂紋甚至銹斷，由于迄今為止尚無懸索橋主纜成功更換的案例，因此從某種程度上說主纜的壽命直接決定了懸索橋的整體壽命，因此主纜的防腐保護對于懸索橋來說尤為重要。

二、懸索橋主纜

國內大型懸索橋多為平行鋼絲型主纜（個別小型懸索橋可能為平行鋼絞線主纜），其架設過程一般采用PPWS預制平行鋼絲索股法（AS空中紡絲法在國內比較少見），即先在工廠內按照一定的規律將91或127根鋼絲編成如圖 3所示的正六邊形結構，然后打卷成盤狀以方便運輸。

圖 3主纜索股編制方法示意圖

圖 4主纜索股盤卷示意圖

將整盤預制好的索股運往施工現場后，使用貓道上臨時架設的索股拽拉系統沿著貓道上放置的引導輪進行主纜架設，最后按照預先編好的順序將索股移入索鞍內并進行錨固張拉。

圖 5懸索橋主纜架纜現場

圖 6懸索橋主纜編纜及緊纜示意圖

全部索股架設完畢后，使用緊纜機對主纜進行整圓壓實處理，使得主纜截面由原先的不規則形狀變成標準的圓形且內部形成合理的空隙率，根據纜徑的變化情況，緊纜過程可能需要反復進行幾次，緊纜過程如圖 7所示。

圖 7懸索橋緊纜過程

緊纜工作結束后就可以開始安裝索夾和吊桿以及進行加勁梁的架設。

圖 8懸索橋安裝索夾

圖 9懸索橋架梁

圖 10懸索橋架梁完畢

纜徑隨著架梁工作的進行會逐漸變小，在對索夾螺栓進行多次補張拉之后，就可以開始進行主纜纏絲及防腐涂裝等收尾工作了。

圖 11主纜纏絲

圖 12主纜刮膠密封

圖 13主纜防腐纏包

三、存在的問題

正如前文所述，懸索橋設計壽命100年，如何保證主纜鋼絲在這100年不發生銹蝕，這是一個世界級的難題。國內外懸索橋開纜檢查的結果顯示，服役不到50年的英國福斯公路橋主纜內部發現了大量斷絲，大橋主纜安全系數折減嚴重，已經嚴重威脅到了大橋結構安全。與此同時，國內也陸續開始對早期建成的懸索橋進行開纜檢查。

圖 14國外懸索橋主纜開纜檢查

圖 15國外懸索橋主纜開纜檢查發現斷絲情況

圖 16 國外某懸索橋斷絲外觀形態及斷面情況

圖17 美國534指南對鋼絲的分類法

圖 18 懸索橋主纜表層鋼絲銹蝕情況1

圖 19懸索橋主纜表層鋼絲銹蝕情況2

經過對各懸索橋開纜檢查的結果進行對比分析可以得出以下規律:

1、從整座橋來看，主纜跨中最低點附近的銹蝕情況要比其他部位嚴重；

2、主纜表層鋼絲銹蝕情況比內層鋼絲要嚴重；

3、通車時間接近的若干懸索橋開纜檢查對比發現：使用了“底漆+不干性膩子+纏絲+密封膠”的主纜鋼絲銹蝕情況要比其他使用“紅丹+亞麻油+纏絲+油漆”或者“干性膩子+纏絲+密封膠”的橋情況要輕一些。

四、原因分析

首先，主纜內的濕氣為主纜鋼絲銹蝕提供了必要的條件，主纜內部濕氣主要來源兩個方面：其一，主纜架纜過程中遇到下雨天直接流入主纜并吸附在主纜內部的，由于主纜內部具有15%-20%空隙率（見圖 3），這也為水分的吸附提供了先天性條件，該部分水分會隨著主纜防腐密封的完成，被牢牢鎖死在主纜鋼絲內部，持續導致腐蝕發生。其二，主纜建成后因主纜涂層的病害如開裂，破損或索夾滑移等原因，源源不斷的滲入到主纜內部的水分。