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孫愷钜 2012年8月27日
哈爾濱，號稱東方小巴黎。
哈爾濱剛剛造好了一座橋，陽明灘大橋。
這是目前長江以北橋梁長度最長的超大型跨江橋，總投資18億。
大橋於2011年11月6日全線通車，由於其高質量高速度創造了“哈爾濱奇跡”而正在申報“魯班獎”。
2012年8月24日晨，陽明灘大橋斷裂，一段長約130米的橋麵，整體“側空翻”，橋上四輛卡車隨之翻落橋下，釀成3死5傷慘劇。
一座通車不到一年的“明星”大橋，為什麽會在“鵲橋相會”之後，立即上演“斷橋”悲劇呢？
對此，橋梁專家,哈爾濱工業大學交通學院副院長王宗林先生說，造成塌橋的原因很簡單，就是超載。
以下引自鳳凰網新聞：王宗林說，事發時，停在塌橋中段的有3輛大掛車，每輛保守估計120噸到150噸之間，另外，還有一輛距離較遠的，損壞程度較輕，約為30噸。“據傷者回憶，3輛大車都靠橋外側停靠。從現場看，3輛車停靠得比較近，合計將近500噸重量在單側壓著。”
而在設計上，該段橋梁的載重能力為單向50噸，也就是說，單個車道一次通過一輛載重50噸的貨車。3車停靠，出現將近500噸重量，相當於超出橋梁承載能力七八倍。“對橋體造成偏載，使得橋整體傾覆下去。”
王宗林表示，在設計上允許向一側偏，但是偏載有一定的限度，按現在交通部的相關標準，單側大概能承受150噸左右的重量，而事故中車輛總重量已經超過此限度兩倍多。（*鳳凰網新聞）
愷钜雖然不是橋梁專家，但十多年來，一直在澳洲從事工程設計方麵的工作。多年的經驗告訴我，整段橋麵完好無損地整體“側空翻”，其中一定有一些特殊的原因。這就像當年上海的一座樓房，完美躺倒一樣的道理（詳見拙文《摩天大樓橫臥的內在原因——另一隻眼看中國工程設計的弊端》）。
目前官方消息，根據事故現狀，大橋不屬於“垮塌”，而是定性為“側滑”。
隨著事故細節的不斷披露，大橋側滑的原因也逐漸地明晰起來。
那麽，好端端的橋麵怎麽會“滑”下去的呢？
愷钜注意到記者報導的一個細節，“從橋體結構來看，出事的大貨車所停靠的上橋匝道一共有四個橋墩支撐，其中最接近地麵的橋墩是一個蓋式橋墩，東麵支撐該垮塌橋麵的撐臂北麵部分已經斷掉一半，南麵完好，最高處的橋墩則有兩根立柱支撐，上部靠西一側承受著引橋半幅橋麵的重壓，靠東一側則支撐匝道上橋處，其南麵支撐垮塌橋麵的一半結構中，也斷了大約兩米。”（*中國經濟網新聞）
根據記者的敘述可知，橋體支撐采用了懸臂梁結構（如圖1）。
懸臂梁的破壞形式有兩種，剪切力破壞和彎矩破壞。
學過工程力學的都知道，懸臂梁上單點受力的話，
受力點的彎矩為零（忽略橋麵自重），懸臂梁根部 圖1 懸臂梁受力圖
彎矩達到最大值（如圖2）。
記者報道明確說了，斷裂點是在大約兩米處，而這個地方，正是右車
道的中心，也正是卡車所在之處。
由於橋上沒有其他車輛，根據受力分析，我們知道，
該處的彎矩為零，故而排除了由於彎矩造成破壞的可能。
因此可以斷定，這次的大橋“側滑”事故，是由於剪切 圖2 懸臂梁彎矩示意圖 力造成了支撐橋麵的懸臂梁斷裂而引起的。
明確了這一點，接下去的分析就容易多了。
眾所周知，橋上共有四輛卡車，由於超載的原因，總重量達500噸。這就是引起“斷橋”的剪切力的來源了。
500噸的重量，由四個橋墩分攤，每個橋墩承受的載荷為500/4=125噸(1)。
大橋的設計承重是多少呢？
據橋梁專家王宗林先生說，該段橋梁的載重能力為單向50噸。
對這句話，愷钜的理解是，單條車道上每輛車均為50噸載重，可以安全過橋。考慮到極端情況，如果前方出現意外堵車，那麽，這些載重的車輛停在橋上，也應該是安全的。
大橋“側滑”段全長約130米，大型卡車長度為12米，假設停車時車距1-3米。那麽，130米路段單條車道可停大卡車8輛到10輛，以8輛計，每輛車50噸的話，總計50x8=400噸(2)，因此，每個橋墩受力為400/4=100噸(3)。
剛才已經算出，事故當時每個橋墩的載荷是125噸(1)，125-100=25噸(4)，這多出的25噸就壓垮了大橋？
在上麵(2)的計算中，如果以10輛車來計算，總重量就為50x10=500噸(5)，每個橋墩的受力正好是125噸。
所以，這四輛卡車超載，還沒有超出橋梁載荷的額定值。
請不要忘記，王宗林先生還有一句話，按現在交通部的相關標準，單側大概能承受150噸左右的重量。
王專家這裏說的150噸，應該是指單個橋墩而言的。
我們已經算出，四輛卡車造成的單個橋墩載荷是125噸，即使其全部偏載，也並沒有超出150噸的額定值。
也就是說，這四輛卡車所造成的剪切力，在理論上不會壓垮大橋。
注意，愷钜在這裏的計算，所采用的數據都是王專家提供的。
相反，王專家用四輛超載的卡車總重量500噸和單個橋墩的許用值150噸比較，就好比拿水果去和蘋果比較一樣，在邏輯上，叫做“偷梁換柱”，他這樣做的目的是什麽呢？
與人方便，自己方便，大家就心照不宣了吧！
還有一個問題，這裏隻是計算了靜載荷，在大橋實際運行中，要考慮的是動態載荷。動載荷往往是靜載荷的若幹倍（具體參照設計規範）。而王專家強調事故中的三輛卡車是停在一邊的。
這更加證明了，如果設計和建造都符合規範的話，這四輛卡車是不可能壓垮大橋的。
那麽，為什麽這四輛大卡車500噸的重量就使得一座代表了哈爾濱速度的“明星”大橋玩起了“側空翻”，“側滑”了呢？
實際上，我們真的要感謝這次在大橋上犧牲的三位“同誌”，如果沒有他們勇敢地“以身試橋”，在交通繁忙時段，大橋上分分鍾都有可能超過這區區500噸的，那時候，該有多少無辜的冤魂？
設計是不是規範，材料有沒有以次充好，建造有沒有偷工減料，工藝是否符合標準，不是愷钜寫這篇文章討論的內容，在此也不想多作評論。就留給事故調查小組來做結論吧。
愷钜所指出的，是那位王專家的話，有著明顯的誤導故意。
而這種故意的背後，不應該是王專家沒有專家應有的知識，而是一個不可言說的“謎”。
不可想象，一座大橋，在130米範圍內，如果單側車輛總重量達到150噸就要傾覆的話，那麽，中國除了沒有按國標設計的趙州橋之外，還有安全的橋嗎？
由於沒有看過設計圖，僅根據網絡新聞為判斷依據，謬誤在所難免，請各位斧正。
參考文獻鏈接
*《當地專家：橋梁質量合格 貨車重量超出承載設計8倍》http://news.ifeng.com/mainland/special/yangmingtandaqiao/content-3/detail_2012_08/25/17078192_0.shtml
*《哈爾濱斷裂橋梁所用混凝土內混有木頭編織袋》http://www.ce.cn/cysc/jtys/csjt/201208/25/t20120825_21239658.shtml
1，設計計算出錯，導致構件沒有達到應有的強度。（設計公司主要責任）
2，設計計算沒有錯誤，建造工藝錯誤，導致構件達不到應有的強度。（設計建造監理都有責任）
3，偷工減料，使構件到不到應有的強度。（建造公司主要責任）
還有一種情況不能排除，那就是結構設計不合理，造成局部應力過大，盡管設計強度足夠，在動載荷情況下，因內部微小缺陷而造成瞬間脆性斷裂。如果是這種情況，完全是設計公司的責任。這是設計人員的水平問題了。
我沒有看過設計文件，也沒有看到斷裂處的細節，不能說是誰的責任。我隻是根據受力分析，指出這不是超載的責任。
卡車重500噸，分到橋墩，就是125噸，這125噸形成懸臂梁的載荷，再分析它的破壞形式。由於這125噸沒有超過額定載荷，所以，超載沒有問題。橋墩的支撐有點問題，橋麵整體滑落與此有關，但還不是最大的問題，最大的問題是剪切力造成破壞，說明橫梁的抗剪切能力不足，這有兩種可能，1，設計計算出錯，安全係數不夠，2，偷工減料。第一種可能性很小，第二種可能性很大。
可以做個實驗，如果你把一根筷子用台虎鉗夾住，用手去折斷這根筷子，筷子絕不會斷在手握住的地方，而是斷在台虎鉗夾住的根部，這是同樣的道理。