当地时间3月26日凌晨1点30分左右,美国巴尔的摩,一艘叫“达利”的货船低速撞击了 “弗朗西斯·斯科特·基”大桥的桥墩,这座桥的一部分随后坍塌坠入帕塔普斯科河。美国海岸警卫队和马里兰州警方26日说,推定6名在撞桥事故中失踪的工人已身亡,搜寻工作将暂停至27日6时。工程师们指责该桥的坍塌是设计有缺陷,这个缺陷存在于一半以上的美国桥梁中。

(当地时间3月26日,“达利”货船撞击了巴尔的摩“弗朗西斯·斯科特·基”大桥。)

大桥建于1977年,桥梁防撞设置还未引入

“弗朗西斯·斯科特·基”大桥是一座很出名的大桥,以美国国歌《星条旗永不落》的词作者命名。几位专家称,这座大桥缺少了关键的保护装置,不然,那艘近10.5万吨的集装箱船撞击桥墩,不一定会塌桥。

这座大桥建于1977年,而桥梁护舷等防撞装置直到上世纪80年代才被引入。这次塌桥事故发生前,一艘货船撞击了佛罗里达州的天空桥,同样导致那座桥梁部分坍塌。

专家表示,为巴尔的摩这座桥安装防撞桶至少需要300万美元,但这次坍塌意味着每天损失1500万美元的经济活动和150万美元的州和地方税收。

船只撞到防撞装置会偏转,减少对桥梁的损害

根据美国全国桥梁库的数据,超过一半的美国桥梁是在1980年之前建造的,也就是说,如此多的美国桥梁都可能像“弗朗西斯·斯科特·基”大桥一样被撞塌。

在1980年之后,美国建设的桥梁陆续加装了不同规模的防撞装置。例如,纽约市弗拉什河上的北大道桥有桥梁护舷,维吉尼亚州皮安卡坦克河上的3号桥这样的许多小型桥梁也装了。2023年,特拉华纪念桥花费9300万美元安装了保护装置。这些装置的目的是,一旦有船只撞到防护装置,它们会使船只偏转,从而减轻对桥梁的损害。

(桥梁护舷能保护桥墩,避免其被大型船只撞击。)

然而,即使有了防护结构,一座桥是否能免受船只碰撞的影响,取决于船只的大小。专家表示,如果一艘船只足够大——如大型货船——可能会摧毁像布鲁克林大桥或金门大桥这样的桥梁。

“我认为(大桥)应该有一个保护装置,可以是桥梁护舷,可以是堆桩系统。有了这些,基本上可以让船只转向,以防撞击(桥墩)。”密歇根大学土木与环境工程教授谢里夫·埃尔塔维尔说。但他说,并不是所有的保护装置都能阻止像“达利”这样的超过10万吨级别的船,有时这些事故只是因为人为错误——或者正如这次事故的早期报告所示,是因为电力故障。

桥墩太少了,设计时没考虑到冗余度

弗朗西斯·斯科特·基大桥每年承载超过1100万辆车辆的通行,专家表示,它的局部坍塌将给附近居民造成重大影响。

除了缺乏防撞结构之外,当桥墩被摧毁时,没有任何东西来承受它们原本支撑的重量。专家们说,桥梁工程设计的冗余度非常重要,是决定桥梁工程建设设计稳定性的关键。

佛罗里达国际大学结构与桥梁工程教授阿扎姆·阿齐兹纳米尼说道:“当初设计这座桥的人是在将桥墩的数量最小化。”这意味着桥梁的设计是断裂是非常容易的,意味着一次破损就会坍塌。

在某些情况下,一个小问题也可能会导致灾难,例如2013年华盛顿州斯卡吉特河桥坍塌事件。当时,一辆超大型货船撞倒一个桁架后,大桥完全坍塌。也有其他情况,2007年,明尼苏达州的I-35W密西西比河大桥坍塌,是因为支撑板可能会因为年深日久突然崩溃——那次坍塌造成13人死亡,145人受伤。

这次坍塌的大桥,桥梁本身与其他桥梁共享一个设计特点:都属于连续桁架桥。

连续桁架桥将桥上承载物的重量,分散到一系列连续的桁架上。这些桁架,由一系列交叉的横梁组成,由一系列支撑柱支撑。这种桥有一些缺点,包括随着时间的推移,它们的接头可能会变弱,其实际承载能力可能会下降。虽然这似乎并不是弗朗西斯·斯科特·基大桥坍塌的原因,但阿扎姆·阿齐兹纳米尼表示,全国各地有成千上万座连续桁架桥。专家们一致认为,与桥梁本身的建造相比,避免船只撞击更重要。

编译/潇湘晨报记者彭昕宇