周二凌晨 1:30 前,一艘巨大的集装箱船驶离马里兰州的巴尔的摩海伦·德利奇·本特利港时,撞上了一座支撑弗朗西斯·斯科特·基大桥的桥墩。不到一分钟,这座 1.6 英里长的桁架桥的中间部分坠入冰冷的河水中。巴尔的摩市消防局局长詹姆斯·华莱士在最近的新闻发布会上表示,没有任何迹象表明这次撞击是故意的。这艘悬挂新加坡国旗的货船似乎在驶出港口航道时失去了动力——也因此失去了船员的控制。据美联社报道,马里兰州州长韦斯·摩尔宣布进入紧急状态,他说,这艘名为“达利”号的船只的船员发出了求救信号,有足够的时间在灾难发生前阻止桥上的交通。
船上没有船员受伤,但当大桥断裂并坠落时,有八名建筑工人在桥上。马里兰州交通部长保罗·维德费尔德表示,据 CNN 报道,其中两名工人已被救出,截至本文发布时,仍有六人失踪。美国海岸警卫队和其他紧急救援人员驾驶船只和潜水员在港口搜寻,直升机在上方盘旋。
约翰·霍普金斯大学土木与系统工程学教授本杰明·谢弗说:“这是一场巨大的悲剧。” 他说,这次坍塌在巴尔的摩留下了一个“巨大的空洞”。据马里兰州交通管理局称,每年有超过 1100 万辆汽车沿着 695 号州际公路通过这座桥梁跨越帕塔普斯科河。部分交通可以改道到河底的四车道隧道,但并非全部,例如运输危险材料的车辆。在桥梁残骸从 50 英尺深的航道中清除之前,这可能会导致航运延误,因为货物需要绕开这个重要的中大西洋枢纽。
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谢弗与大众科学谈到了这座他称之为巴尔的摩“天际线上优雅的桥梁”的毁灭。
[以下是采访的编辑稿。]
任何桥梁都能在这样的撞击中幸存下来吗?
我不这么认为。 任何像那样在两点支撑的桥梁,其中一个支撑完全被移除,下一步都将落入水中。
这座桥是用什么材料建造的?
主跨,也就是在[视频片段]中看到的[坍塌]部分,是钢结构上部。 您看到的每个构件都是用钢材支撑在混凝土桥墩上的,桥墩将其连接到水中。
这座桥于 1972 年开始建造,五年后开放。 如果我们今天建造这座桥,我们会做哪些不同的事情?
自 20 世纪中期以来,桥梁在该跨度[桥墩到桥墩的长度]的经济性发生了变化,[城市]对建造标志性桥梁的美学追求也发生了变化。 几乎可以肯定的是,如果今天建造它,它将采用不同的形式——如果您看看过去 20 多年来我们在全国各地建造的桥梁,很可能是一座斜拉桥。 [编者注:在斜拉桥中,钢索从高塔延伸到路面,这与桁架桥的箱形金属结构形成对比。]
但这反映了劳动力和材料成本的变化。 建造金属桁架桥需要很多小部件。
老化的基础设施是否以任何方式促成了这次坍塌?
我没有听到任何迹象表明这座特殊的结构存在严重的老化问题,或者这样的问题是导致其可能失效的关键因素。 今天早上我第一次看到视频时,我想,“哦,好吧,你知道,也许桥梁的这个或那个[方面促成了它的坍塌]。” 但后来我坐下来一帧一帧地观看。 并且,实际上,桥墩消失了,桥梁垂直落下。 所以我就想,“哦,也许是桥梁冲刷削弱了桥墩,或者多年来发生了类似的事情。” [编者注:桥梁冲刷是指水流侵蚀桥墩地基周围的沉积物。] 但任何类似的情况相对于这艘大型集装箱船施加到桥墩末端的能量来说,都将是次要的。
如果一艘较小的货船撞击到达利号撞击的位置,是否会摧毁桥墩?
这很难说。 看起来桥塔完全被摧毁了。 它没有倾斜、倾斜、弯曲或任何其他情况——它只是消失了。 如果你和我乘坐一艘小帆船出海,我们撞到桥墩,桥墩比我们坚固。 但在这种情况下[要么是因为桥柱缺乏足够的保护,要么是因为船只足够大,足以穿过这些保护],整个桥墩都消失了。
桥梁是一件经过精心计算的东西。 主要假设之一是,在我放置支撑点的地方,我将为其提供支撑。 如果我将其移除,则没有任何设计可以让桥梁以任何方式跨越。
你确实看到它被完全抹去,然后桥梁作为一个刚体垂直向下移动…… 这是重力。 它的支撑已被移除。 你看到它失效并最终坠入水中的位置与支撑的丧失直接相关。 这不是某种传播:一件事发生了,然后它使这个构件失效,然后那个失效的构件又使这个构件失效…… 整座桥梁,每一块钢材,都垂直向下移动。 没有扭曲或弯曲或任何类似的情况。 支撑消失了; 就这样落下来了。
这次灾难有哪些工程教训?
所以也许我们应该将其视为一个全面的基础设施问题,而不是桥梁问题,对吧? 我们需要巴尔的摩港。 它是整个东北走廊的主要航运港口。 它有重要的航运交通。 如果您看看船舶的尺寸,从 1970 年代桥梁建造时到现在,已经发生了根本性的变化。 当您在视频中看到失效时,集装箱船的宽度与桥梁的高度一样高。 很难想象它到底有多大! 桥梁运行的环境以及我们需要它做的事情都发生了很大变化。
关于我们如何管理桥梁支撑结构以保护其免受航运交通影响,将会吸取教训…… 我只是猜测,但我无法想象导致事故发生的所有流程都允许保持不变。 因此,对于进入港口或离开港口意味着什么,将会制定法规和流程。
在个人情感层面上,我们知道开车过桥会让人有些犹豫。 从事这些结构工作的结构工程界非常重视这一点,并以最严肃的态度设计和维护桥梁。 如果有关于实际结构的经验教训需要吸取,那么这些教训将被吸取。