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设计师的刚愎自用导致新建大桥坍塌,记魁北克大桥坍塌事故

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。

建成的魁北克大桥

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

其中一个杆件,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,

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。

坍塌现场

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。

设计师之戒

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