在美國,只有不到10座橋梁能與巴爾的摩的弗朗西斯·斯科特大橋相比,這座365米長的大橋的垂直支架被一艘超大型集裝箱船撞上后倒塌。所有這些都存在一個弱點,即使是沿跨度受拉的單個鋼構(gòu)件發(fā)生故障也可能導致倒塌。
美國國家運輸安全委員會(NTSB)表示,貨船對橋墩的毀滅性撞擊導致橋塌。工程師們表示,任何這種跨度的大橋都有坍塌的危險,尤其是讓巨型集裝箱船通行的船面臨的風險會更大。
在美國,有8座橋梁和巴爾的摩弗朗西斯·斯科特大橋的結(jié)構(gòu)相似。
這些大橋是:
華盛頓州塔科馬海峽大橋
劉易斯和克拉克布里奇,俄勒岡州-華盛頓
俄勒岡州圣約翰橋。
加利福尼亞州舊金山-奧克蘭海灣大橋
加利福尼亞州金門大橋
喬治華盛頓大橋
新澤西州-紐約州紐約州維拉扎諾海峽大橋
馬里蘭州切薩皮克灣大橋
一艘300米長的集裝箱船,空載時重達9.5萬噸——撞塌了一座巨大的橋梁,這一事實突顯了美國商業(yè)的脆弱性。包括游輪和集裝箱船在內(nèi)的各種船只都越來越大,潛在的危險性也越來越大。尤其在2016年巴拿馬運河拓寬后,它們可以從亞洲進入東海岸港口。
如今,聯(lián)邦指導方針要求保護通航水道上的橋梁免受潛在的船只撞擊。這些防護措施包括“海豚”或獨立屏障,旨在使偏離的船只遠離橋墩,以及連接在橋墩以吸收船只撞擊的“擋泥板”。
鑰匙橋啟用于1977年,設(shè)計垂直間隙超過54米,以允許大型集裝箱船駛?cè)氚蜖柕哪Ω邸_@座橋橫跨帕塔普斯科河,其寬度足以讓橋墩之間的船保持在335米的航道。
根據(jù)航道深度和港口容量的不同,很少有橋梁能提供如此大的空間,甚至很少有大型集裝箱船通過。其他橋梁可能容納大型船只,但空間較小。
美國至少有七座橋梁,其中一些是雙跨橋梁,其凈空與鑰匙橋相似。美國聯(lián)邦公路管理局對全美數(shù)千座公路橋梁的進行檢查。其中有八個位于陸地上或碼頭邊。這八個位于加利福尼亞州、馬里蘭州、俄勒岡州、紐約州和華盛頓州重要交通系統(tǒng)的一部分。
除了一座外,所有構(gòu)件都比鑰匙橋舊,并且都包含所謂的“斷裂關(guān)鍵構(gòu)件”,這意味著即使是單個鋼部件在拉力下失效也可能導致倒塌。
美國國家運輸安全委員會主席詹妮弗·霍曼迪表示,鑰匙橋是17000多個“關(guān)鍵斷裂”結(jié)構(gòu)之一。數(shù)據(jù)顯示,其中許多橋梁規(guī)模較小,或者位于美國內(nèi)陸地區(qū),而不是像鑰匙橋那樣大小的橋梁。
工程師表示,斷裂嚴重的橋梁并非不安全,但其承重設(shè)計缺乏冗余。橋梁業(yè)主必須在橋梁檢查記錄中注明這種特殊情況,并對橋梁的這些部分進行特殊檢查并記錄在案,有時甚至每年一次。
工程師們表示,這并不是導致基橋倒塌的原因,撞壞了垂直支撐才是橋塌的罪魁禍首。具有斷裂關(guān)鍵構(gòu)件的橋梁或沒有斷裂關(guān)鍵構(gòu)件的橋梁可能會遭受同樣的命運。
一些最大的橋梁是標志性的建筑,例如鑰匙橋,包括附近的切薩皮克灣大橋、舊金山金門大橋和紐約維拉扎諾海峽大橋。
許多橋梁被設(shè)計成懸索橋,這種設(shè)計長期以來一直受到大型橋梁工程師的青睞。最古老的是位于俄勒岡州雷尼爾和華盛頓州朗維尤之間的劉易斯和克拉克大橋,是一座懸臂橋,在1930 年啟用。最新的是華盛頓州塔科馬海峽大橋的第二跨。
相比之下,鑰匙橋是由連接的三角形組成的桁架,在一個被稱為連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,這些三角形作為一個單一的單元一起工作。桁架包括主跨和相鄰的后跨。桁架橋依靠整個單元的強度來承載其負載,在這種情況下,每天大約通過30767輛車。
由于這種設(shè)計,一旦鑰匙橋的主跨受到損害,整個結(jié)構(gòu)就會面臨風險。
1980年坦帕灣陽光高架橋因一艘貨輪撞上其支架而倒塌,隨后起草了保護橋梁免受船只撞擊的聯(lián)邦指導方針。在1991年發(fā)布指導方針之前建造的橋梁并沒有被強制遵守,但一些地區(qū)為了安全起見,選擇了對橋梁進行改造,而升級的費用昂貴。
去年,特拉華州宣布將斥資2230萬美元改善特拉華州紀念橋橋墩保護系統(tǒng)。新的“船舶碰撞保護系統(tǒng)”將包括八個直徑24米的障礙物。
交通部長皮特·布蒂吉格表示,他們準備將NTSB對關(guān)鍵大橋坍塌事件的調(diào)查結(jié)果應(yīng)用于“未來橋梁的監(jiān)管、檢查、設(shè)計或資金”的考慮。他說:“我們所知道的是,像這座建于20世紀70年代的大橋,根本無法承受一艘重約9萬噸的船只對關(guān)鍵支撐墩的直接沖擊,這比大橋最初建造時在該地區(qū)服役的貨船要大幾個數(shù)量級。”