I-35W密西西比河大橋

I-35W密西西比河大橋

35號州際公路西線密西西比河大橋(I-35W密西西比河大橋)是一座美國明尼蘇達州明尼阿波利斯境內密西西比河上的高速公路橋,該橋位於明尼阿波利斯聖保羅都會區亨內平縣 。它連線了明尼阿波利斯市中心東區和瑪爾斯-霍爾姆斯。

基本信息

歷史

這座橋是明尼阿波利斯市的重要交通樞紐。它位於明尼蘇達州35號州際公路上,連線著該市密西西比河兩岸的中心繁華街道和社區,河邊還有明尼蘇達大學以及體育場館,是美國有名的繁忙大橋。這座桁架橋1964年動工興建,1967年11月建成通車。最初設計的日通車量為66000輛,但是時至2007年,車流已經超過141000輛。設計壽命為50年,不幸的是,該橋在它40歲的時候整橋坍塌。

1990年,美國聯邦政府以I-35W密西西比河大橋支座有嚴重腐蝕,將該橋評為有“結構缺失”(structurally deficient)。 結構缺失並非意味橋樑有立即性的危險,而是應該進行定期檢查及修繕工作,當時全美總共有超過七萬座橋樑被評為此一等級。

2001年,明尼蘇達大學土木系的一份報告指出I-35W大橋縱梁已扭曲變形,還發現該橋桁架疲勞的證據;該報告同時指出:一旦桁架承受不了龐大車流,I-35W大橋恐將崩塌。

崩塌

美國中部標準時間2007年8月1日下午6:01,正值交通尖峰時段,該橋突然坍塌。橋面坍塌造成13人死亡,145人受傷。據估計事故發生時橋上有50-100輛機動車輛,是美國自1983年以來最嚴重的非天災或外力因素所造成的橋樑崩塌事件。

事故當時,橋上車流受限於車道管制而緩慢前進,橋樑南端突然開始崩塌,中段及南段橋面緊接著崩落河面及河岸,幾秒鐘之後北段橋面亦隨之崩落,超過60輛以上的車輛及其駕駛、乘客以及數名結構技師隨著崩塌的橋面跌落河中或河岸。

I-35W密西西比河大橋 I-35W密西西比河大橋

一架位於橋樑南邊的停車場的監視攝影機拍下橋樑崩塌瞬間的連續畫面。

事故發生後,消防車、救護車僅6分鐘就抵達現場,19分鐘後明尼阿波利斯市就組建了事故緊急行動中心,並即刻全盤接手事故救援指揮、協調工作。

調查及分析

2007年8月4日,美國總統小布希宣布,將和州政府聯合進行事故調查;8月5日,聯邦調查局取證團隊和美國海軍潛水員也在同日抵達,對事故展開獨立調查;8月7日,事故技術檢測工作全面展開,為此動用聯邦調查局兩艘無人深潛器和海軍水聲專用設備;8月18日,水下探測工作基本結束;8月21日,最後一具遇難者遺體被發現,橋樑殘體開始被拆除。

聯合調查組要求,拆除時儘量保存材料完整,以利調查。2007年10月底,拆除工作完成,拆下的材料被小心存放在明尼蘇達的雅富頓,並由聯邦政府、國家運輸安全委員會責成NTSB材料實驗室等進行材料結構分析,同時對目擊者進行走訪,並分析當天恰好拍攝到的橋樑倒塌視頻。

進一步的調查工作由國家運輸安全委員會、明尼蘇達州運輸局、州和市兩級政府、專門委託的獨立諮詢公司Wiss Janney Elstner聯合調查組進行,當地警方也參與了調查。一周后,警方排除了人為破壞的可能性,但事故成因的分析卻進行了整整18個月。

為了弄清事故原因,聯合調查組不僅查詢了所有能夠找到的分析文獻、論文,還由聯邦公路管理局專門在維吉尼亞州麥克林設立的橋樑公路研究中心,進行計算機模擬分析。

2008年1月15日,國家運輸安全委員會發表初步調查結果,認定橋樑桁架結構的鋼角撐板設計強度不夠,長度不足,這一先天不足隨著時間和負荷的增加而被放大,最終導致事故發生。3月17日,該委員會公布最新調查報告,拿出了修正後的數據,並提供了詳細的數字圖像分析和建模。最終論證報告直到2009年2月才拿出。

早在1990年,這座編號為9340號的大橋就已被聯邦公路總署(FWHA)列入“結構性缺陷”的黑名單中。當時的報告顯示,在橋樑支座和橋架接合處附近有腐蝕跡象,在引橋橋段處也出現疲勞損傷。然後聯邦公路總署對這份報告的處理意見是:I-35W 預定於2020年被更換

美國聯邦公路總署的一名高級官員解釋說,列為“結構性缺陷”只表示橋樑個別部分需要修護和經常性的檢查,並不意味著橋樑本身就不安全,或者需要更換。美國每年對每座大橋的情況進行評估,評分方式以最差的0分一直到最好的9分為參考,而在去年的評估中,I-35W大橋是4分,雖然屬於“情況較糟糕”這一等,但離最低等級還差得很遠。

2001年明尼蘇達大學做的報告表明,儘管I-35W大橋在引橋段出現很多疲勞痕跡,但在整個應力系統(tension system)中最重要的主橋段上,並未發現有疲勞裂紋(fatigue cracking)。

2005年一份類似報告的結論是:“I-35W橋將不會因為疲勞裂紋而產生任何問題,所以不必提前更換,以避免為這一巨大工程而支付大筆開銷。”

I-35W大橋興建於1967年,當時負責設計的是美國公路運輸協會的前身美國公路協會。

明尼蘇達州交通部的橋樑工程師多爾根分析說,憑當時的橋樑知識,工程師根本沒有想到 金屬疲勞會導致橋體坍塌,因此在設計時並未把這一因素考慮在內。

大橋建成僅三年,當初設計上的問題便開始凸顯。1970年,一份利哈伊大學的研究報告表明,I-35W大橋所承受的壓力要遠遠超過之前的想像。儘管金屬富有彈性,但持續的壓力會使金屬變脆受損。工程師們這才開始慢慢意識到問題的嚴重性。

專家還紛紛指出,I-35W在結構上沒有“ 冗餘”。用今天橋樑設計的眼光看,是很大的缺陷。而這種缺陷在美國大大小小的鋼製橋樑中竟占到一成,其中絕大多數都誕生於20世紀五六十年代。對橋樑專家而言,I-35W大橋的坍塌引發的不僅是對其本身結構的質疑,還有對20世紀五六十年代美國橋樑建造“高潮期”造橋理念的反思。

鑒於二戰後昂貴的鋼鐵價格,當時的造橋理念是以輕巧為宜,儘可能地節約材質,使結構的承重能力達到極限狀態。於是,I-35W大橋就和那一時期建造的很多鋼橋一樣,沒有“冗餘”保護。由此也埋下了一個重大隱患:只要結構中哪怕某一個極小的部分出了問題,都會導致整個系統的坍塌。

重慶交通大學套用技術學院院長楊渡軍教授在接受南方周末記者採訪時指出,橋樑本身也有壽命。隨著科學的不斷發展,橋樑技術已經發生了很大的更新。以前的橋樑設計,在認識上和保險方面的不足,日後會不可避免地顯露出來。

此外,這批早期建造的大橋在設計時重要的參照之一就是通過橋面的汽車載重量。時隔幾十年,如今的交通狀況早已今非昔比。這批根據當年的汽車載重量建造的橋樑自然“跟不上時代”。

“大橋坍塌是幾十年後多種變數一起發生作用的結果。”楊渡軍教授說。

教訓與行動

然而更令人擔憂的恐怕還是美國的整體橋樑狀況。根據聯邦公路總署公布的數據,目前與I-35W設計結構類似的橋樑多達756座。

坍塌事故發生的第二天,交通部秘書長彼特斯立即向各州下達緊急通知,要求對全國所有和I-35W設計結構相似的大橋進行“徹底全面”的檢查。在嚴峻的形勢下,加利福尼亞州交通局緊急招回正在休假的檢查人員,對州內69座鋼桁梁橋進行大檢查。在密蘇里州,當地有關人員立刻關閉了位於聖·路易郡郊區的一座九十多歲的大橋。

為了弄清橋樑是否存在先天性設計問題及這種問題是否具有普遍性,聯合調查組建議各州全面檢查了700座結構相同的橋樑,並最終發現了桁架結構連線中的一個重大隱患;該重大隱患被確認後,當局要求對同類橋樑進行全面補救,並要求認真調查研究,為何如此明顯的漏洞,在各地累計不下40次的全面檢查中竟次次矇混過關。

在隨後的這幾年中,美國的橋樑專家、金屬學和建築學專家都大忙特忙。由於不斷對檢驗出問題的橋樑進行修整,建築公司也人手緊張。這幾年差不多媒體報導交通堵塞的嚴重路段,都有老橋因為施工停駛或半關閉。

重建

2007年11月1日,新的跨河大橋正式動工興建。新橋依然是鋼筋混凝土的桁架式橋,橋體的強力和彈力都超過了舊橋。新橋高為37米,寬55米,橋下主航道限高21米,設計壽命為一百年。

新橋在設計時,吸取了上世紀60年代普遍存在的橋樑加固材料使用不足的教訓,而且依照國家運輸安全委員會專家的建議,對所有數據反覆核實,增加了保險係數。橋上還安裝了323個感測器,將隨時測試整橋不同部位的動態、壓力和溫度,所得數據都將送到明尼蘇達大學,由專業人員進行分析研究。這些感測器不僅僅能跟蹤記錄,以備橋樑養護之需,而且在明尼蘇達州嚴寒的冬日裡,它們還可以監測天氣狀況,並自動啟動橋上的防結冰系統,以防路面結冰。新橋堪稱美國最“智慧型”的一座橋。

值得一提的是,明州交通部在工程招標時,沒有聘用報價低廉的施工公司,而是選中了經驗豐富,以往質量聲譽都很高的弗拉提論建築公司和梅遜公司。

2008年9月18日5時,由建築商負責人、當地駐軍部隊和明州交通部組成的大型卡車隊伍緩緩駛過橋面,宣布開通。

美國國務院發行的《美國參考》中,提到“明尼蘇達州從中汲取的最重要的教訓是,對基礎設施的定期保養事關重大。”

倒塌紀念公園

2011年8月1日,事故四年之後,在離新橋不遠的地方,建立了倒塌事故的紀念公園,紀念這次事故。紀念碑上這樣寫著:

“我們的生命不僅被 所發生的定義,也被我們 面對所發生的行為所定義,

不僅被 生命帶給我們的所定義,也被 我們帶給生命的所定義。

悲劇事件內 無私的行為和悲憫創造長遠的社區。"

原文:

Our lives are not only defined by what happens,but by how we act in the face of it,

not only by what life brings us,but by what we bring to life.

Selfless actions and compassion create enduring community out of tragic events.

I-35W密西西比河大橋 I-35W密西西比河大橋

2012年6月30日,在明尼阿波利斯市消防名人堂和博物館裡,舉辦了名為《81分鐘:大橋坍塌以後發生的事情》的專題展覽,用圖片、文字、訪談和紀錄片等多種形式,回顧了事故後數天裡,該市管理者和民眾應急及救死扶傷的過程。

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