魁北克大桥

   35百科网   2020-10-20 00:00:00

同义词 魁北克桥一般指魁北克大桥

魁北克大桥是一座宽29m,高104m的桥。因其177m的悬臂支承着195m长的中间段构成主跨,迄今为止,该桥仍保持着世界第一的悬臂梁桥跨径记录。

由于命运多厄,在1987年,加拿大及美国土木工程师协会宣布quebec bridge为历史纪念地,1996年授予历史遗迹称号。

中文名
魁北克大桥
外文名
quebec bridge
类型
铆接钢桁架悬臂梁桥
桥长
987m

魁北克大桥建造历程

所跨越的河流叫做圣劳伦斯河。在该桥未建成前,圣劳伦斯河是魁北克夏季的主要交通要道,但在冬季由于结冰这条河要到河面完全冻结后才能重新开通,因此早在1850s,当地居民就表现出极高的建桥欲望。可是圣劳伦斯河在其最窄处也有3.2km宽,且水深流急浪高,施工难度很大。因此直到1887年,该桥的建设才提上议事日程,当年魁北克的一些商人和政治家成立了魁北克桥梁委员会,他们最终推动加拿大国会通过提案,将委员会并入魁北克桥梁公司(qbc),提供1 000 000$的资金并允许该公司发行债券。1903年qbc与凤凰城桥梁公司达成意向,由凤凰城桥梁公司免费为该桥进行可行性研究和前期准备,作为交换,凤凰城桥梁公司将得到quebec bridge的合同。

由于qbc的总工程师edward hoare以前从未负责过超过80m跨度的桥梁,因此qbc聘请了当时著名的桥梁建筑师theodore cooper对工程的设计与施工实施监督。

凤凰城桥梁公司最初提交的设计方案中主跨的净距为487.7 m,但是1900年5月,cooper将其跨度延伸到了548.6 m,cooper的理由是:

1、 降低深水中建造桥墩的不确定性;

2、 降低冰塞影响;

3、节省桥墩费用。

当工程建设进入1907年时,quebec bridge的工人发现在该桥弦杆上已打好的铆钉孔不再重合,部分受压较大的杆件出现了弯曲,且变形在增加着。以其中编号a9l的杆件为例,该构件6月15日检查时初始挠度为19mm,至8月份,在两周内挠度发展到了57mm。cooper的现场巡视员norman mclure最早于6月份向他汇报了这一问题,但当时并没有提出警告,8月份,当cooper再次受到报告称变形加剧的时候,他向凤凰城桥梁公司发电报进行了询问,回函称变形在材料买来时就存在了。对于这种解释cooper并不满意,他说:“none of the explanationsfor the bent chord stand the test of logic. i have evolved another theory, which is a possible if not the probableone. these chords have been hit by thosesuspended beams used during the erection, while they were being put in place ortaken down. examine if you cannot findevidence of the blow, and make inquiries of the men in charge.”但norman mclure在排除各种原因后汇报cooper,挠曲仍在继续,可惜的是,他并没有勇气去说服cooper。

8月27日,由于对结构变形的担心,工地领班停止了施工(图 3为quebec bridge当时的状况),而mclure则启程去纽约找cooper寻求解决方法。他走后不久,工地领班被edward hoare的保证说服,恢复了施工。与此同时cooper在与mclure简短讨论后意识到变形问题的严重性,8月29日他给凤凰城的总公司发电报要求:“add no more load to thebridge until after due consideration of facts. mclure will be over at fiveo’clock.” cooper没有直接向工地发报, mclure答应他给工地发电报,却把这件事忘了。cooper的电报下午1:50到达凤凰城公司,可这封电报没有引起重视,直到3:00左右该公司总工程师才看到电报,他马上召开了会议,但是会议决定第二天再决定解决方案。而就在会议结束后不久quebec bridge倒塌了。灾难发生于1907年8月29日,当时正是下午五点半,收工哨声已响过,工人们正在桁架上向岸边走去,突然一声巨响,犹如放炮一般,南端锚跨的下弦杆a9l首先在重压下弯曲变形,荷载传递到对面的a9r,使a9r也被压屈,并牵动了整个南端的结构。其结果是南端的整个锚跨及悬臂跨,以及已部分完工的中间悬吊跨,共重一万九千吨的钢材垮了下来。倒塌发出的巨响传至10km外的魁北克市依然清晰可闻。当时共有86名工人在桥上作业,由于河水很深,工人们或是被弯曲的钢筋压死,或是落水淹死,共有75人罹难。

事后,当时的加拿大总督成立了事故调查委员会,其官方文件总结事故原因如下:

1、quebec bridge倒塌是由于悬臂根部的下弦杆失效,这些杆件存在设计缺陷;

2、工程规范并不适合该桥的情况,使部分构件的应力超过以往的经验值;

3、 设计低估了结构恒载,施工中又没有进行修正;

4、 qbc和凤凰城桥梁公司都负有管理责任;

5、 工程的监管工程师没有有效的履行监管责任;

6、 凤凰城桥梁公司在计划制定、施工以及构件加工中均保证了良好的质量,主要问题源于设计;

7、 当前关于受压杆的理论还不成熟,因此在设计时应偏于保守。

魁北克大桥事后重建

事故后政府接手了施工工作,1913年,这座大桥的建设重新开始,新桥主要受压构件的截面积比原设计增加了一倍以上,然而不幸的是悲剧再次发生。1916年9月,由于悬臂安装时一个锚固支撑构件断裂,桥梁中间段再次落入圣劳伦斯河中,并导致13名工人丧生。1917年,在经历了两次惨痛的悲剧后,魁北克大桥终于竣工通车。

1922年,在魁北克大桥竣工不久,加拿大的七大工程学院(即后来的“the corporation of the seven wardens”)一起出钱将建桥过程中倒塌的残骸全部买下,并决定把这些亲临过事故的这些钢材打造成一枚枚戒指,发给每年从工程系毕业的学生。然而由于当时技术的限制,桥梁残骸的钢材无法被打造戒指。于是这些学院只好用其它钢材代替。不过为了体现是代表桥坍塌的残骸,戒指被设计成被扭曲的钢条形状,用来纪念这起事故和在事故中被夺去的生命。于是,这一枚枚戒指就成为了后来在工程界闻名的工程师之戒(iron ring)。这枚戒指要戴在小拇指上,作为对每个工程师的一种警示。

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