1、引言

今天凌晨（2月22日05時30分左右），一艘集裝箱船空載從佛山南海開往廣州南沙途中，航經洪奇瀝水道時觸碰瀝心沙大橋橋墩，導致瀝心沙大橋橋面斷裂。傷亡情況暫時未知，但是根據媒體報道，有車輛（疑似一公交車）落水。事故原因也正在調查中。

央視新聞現場畫面

從央視新聞的現場畫面可以看到，橋面是「整段」掉落，端口顯得有點「整齊」。當我們一眼看到這個畫面時，首先想到的是不是這個船隻超高了，由此把橋面撞斷。央視最早的報道中，只是通報了這個撞斷，但是並沒有更多的關於如何撞斷、撞到哪裡的消息。

央視新聞最早的報道

從畫面來看，這艘船隻似乎並未超高，（更准確的信息，以官方調查為准）。即便是空載，船隻吃水線較淺，在過橋時應該心中有數。後續的媒體報道是撞到了橋墩。從畫面上也能看到，中間的橋墩明顯發生了傾斜。

中間的橋墩歪了

那麼問題來了，為何撞的是橋墩，橋墩沒倒塌，橋面卻發生了斷裂？是橋墩太結實了，還是橋面太弱了？這樣的橋面，我們能放心使用嗎？

2、橋的結構與受力

這座瀝心沙大橋結構較為簡單，它不像那些大跨度的橋梁，需要利用拉索等柔性結構。其總長約780m，河寬約370m。整座橋梁採用的是較為傳統的橋墩 橋面結構。簡單來說，橋墩就類似一個立柱，而橋面則是橫梁。

瀝心沙大橋長度

橋墩橋面結構如下，橋墩豎立，主要承受橋面傳過來的載荷，包括橋面自重和車流載荷，這類載荷均是向下的力，橋墩主要用於承壓。橫梁橫臥於橋墩之上，主要用於承受車流載荷，同樣它的主要受力也是向下的，垂直於橋面，橋面主要用於承彎。

橋墩橋面示意圖

仔細觀察這座橋，我們會發現橋墩明顯不一樣，橋面的厚度也明顯不一樣。顯然，尺寸越大的地方越結實。但實際上，大尺寸的橋墩是21年加固後的結果。為了滿足通航的要求，部分區域的跨距較大，跨距的加大，增加了橋面的彎曲載荷和橋墩的壓縮載荷，因此橋面的一段厚度增加了，底下的橋墩（雖然被防撞擋住了）尺寸理論上也比普通橋墩更大一些。

主次橋墩與厚薄橋面

從外形上看，整個橋面似乎應該是一個整體。然而，無論是理論上，還是現實上，整體橋面都不可能。理論上，長長的橋面需經歷春夏秋冬，溫度的變化會引發橋面的熱脹冷縮，橋面伸縮縫是必須要考慮的存在。實際施工也不可能整體上現澆築700多米的路段。通過熱脹冷縮的計算，在設計的范圍之內，基本上可以確定每一段的長度。

橋面的簡化模型

橋面與橋墩的連接，很多同學會認為是完全固定的，但其實並不是。由於橋面的受力特性，如果將橋面與橋墩完全固定死，不允許一點點的相對位移，一方面由於熱證冷縮會給橋墩帶來額外側向力，另一方面橋面的厚度將會大大增加。所以，實際的橋面與橋墩的連接是鉸鏈（簡化力學模型）：一側固定鉸鏈，另一側滑動鉸鏈。這樣，橋面就是一個簡支梁。

3、事故破壞分析

橋墩建造完成之後，橋面分段施工安裝。在安裝的過程中，橋墩與橋面的連接處，就採用一側固定鉸鏈，一側滑動鉸鏈的形式。對於一些普通的橋梁，橋面的兩側甚至都無需任何輔助的連接件，採用直接放置的形式，依靠橋面重力和兩者間的摩擦力來固定橋面和橋墩。

橋墩橋面連接

正是這種橋墩、橋面連接方式，導致事故大橋斷面相對平整。大船撞到普通橋墩後，普通橋墩發生傾斜。由於橋面與普通橋墩是直接放置，並未鎖定，橋墩的傾斜相對容易，橋墩頂部在摩擦力作用下發生滑移。當滑出這個施工段時，路面失去支撐，僅靠鋼筋、纜索無法維持，在重力作用下就發生了整段塌陷。主橋墩右側的懸空段，則由於固定鉸鏈和左側橋面的約束，保持了「懸臂梁」的姿態。

4、橋墩的防撞

瀝心沙大橋前幾年經歷了的維修和加固。維修的是橋段箱梁，加固的是橋墩防撞。橋墩的加固中，僅對瀝心沙大橋通航孔橋墩（16#、17#、18#、19#橋墩）加裝附着式防撞設施，並非全部橋墩都做了加固措施。事故發生的撞擊處，正是未加固的普通橋墩。

維修加固歷史

橋墩最怕的就是側向力。雖然橋墩底部有地基來約束橋墩，但是直接受撞，肯定或多或少會發生傾斜。通航段的主橋墩，加裝防撞裝置後，防撞性能得到了明顯的提升。這里的防撞裝置，其實並非讓原橋墩堅不可摧，而是通過防撞裝置在被撞後的破壞變形來吸收撞擊能量，就像汽車的防撞梁一樣。通過犧牲防撞裝置來保護原始橋墩。研究表明：在一定的前提下（撞擊能量在設計范圍之內），保護效果良好。

防撞的學術研究

5、總結

船隻撞到了普通橋墩，使之發生傾斜，其上的路面失去支撐在自重作用下發生坍塌。於是導致了這種相對「平整」的斷面。至於為何發生碰撞，橋墩、橋面質量究竟如何，需要等待官方正式的調查結果。