根據(jù)澎湃新聞的信息：重慶鵝公巖軌道大橋,，一根吊索的螺桿斷裂,，造成奧體中心，經(jīng)謝家灣至海峽路區(qū)段,，運(yùn)營受阻,，現(xiàn)場(chǎng)已有工作人員在進(jìn)行引導(dǎo),。

從下圖可以看出：一根較粗的垂直吊索的螺栓與端部開檔連接處，發(fā)生了斷裂,，此處,，正好位于尺寸急劇變化的過渡處，應(yīng)力集中較大,，

從圖片也可以看出：斷裂后,，無應(yīng)力狀態(tài)下，上部向右傾斜,；而斷裂下部的螺栓,，則向左有一段距離。

從這個(gè)意義上可以分析得出：該螺栓安裝時(shí)候,，會(huì)有一定的裝配應(yīng)力,。

 鵝公巖軌道大橋螺桿斷裂的情況出現(xiàn)之后，重慶軌道集團(tuán)連發(fā)了 4 則消息,，對(duì)奧體中心經(jīng)謝家灣至海峽路區(qū)段運(yùn)營的方案,，進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整，并向顧客們說明的情況,。

不僅如此,，重慶軌道集團(tuán)也發(fā)表了致歉信，并表示會(huì)盡快恢復(fù)該路段的運(yùn)營,。這足以說明：鵝公巖軌道大橋的一根螺桿斷裂,，不是一件小事。

 01 重慶鵝公巖軌道大橋簡(jiǎn)介

鵝公巖軌道大橋是重慶軌道交通環(huán)線南環(huán)的控制性工程,，位于鵝公巖長江大橋(公路橋)上游約45米處,。

主跨為 600 米的五跨連續(xù)鋼箱梁自錨式懸索橋，其跨度在世界軌道交通專用懸索大橋中位居前列,，

同時(shí),，也是世界上主跨跨度*大的自錨式懸索橋。

由于該橋,，需要進(jìn)行"先斜拉,、后懸索"的體系轉(zhuǎn)換施工，才能*終成橋,，因此,，施工工藝復(fù)雜、技術(shù)含量高,。 

2019年7月,，鵝公巖軌道大橋鋪軌完畢,，開始進(jìn)行軌道環(huán)線的試運(yùn)營,。

新建的鵝公巖軌道大橋,，與鵝公巖長江大橋，同橋型,、同高度,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去就像一對(duì)孿生兄弟。

不同之處,，主要有兩點(diǎn):

一是,，新橋的橋面比老橋窄一些;

二是，新橋載軌道列車,，老橋跑汽車,。

鵝公巖軌道大橋施工難點(diǎn)，有四個(gè):

一是,，這座懸索橋需要"先斜拉,，后懸索"的各施工體質(zhì)轉(zhuǎn)換，在國內(nèi)尚屬首例;

二是,，鋼箱梁梁體剛度大,，單節(jié)段重量大，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段*大410噸;

三是,，老橋的防護(hù)難度大,，新橋施工**風(fēng)險(xiǎn)較大;

四是，施工條件復(fù)雜,，需跨越南濱路,、九濱路、成渝鐵路,、鵝公巖立交橋,。

 02鵝公巖軌道大橋螺桿斷裂分析

從螺栓失效分析的角度，對(duì)鵝公巖軌道大橋螺桿斷裂的可能原因進(jìn)行分析,，

由于目前僅僅是從網(wǎng)上披露的相關(guān)斷口的宏觀照片,，進(jìn)行分析，我們僅僅分析可能原因,，待后續(xù)能夠收集到相關(guān)更豐富的斷口照片,，可以對(duì)其更加全  面的分析。

 1,、斷裂螺桿的受力分析

從事件回顧中的分析,，可以看出：這個(gè)斷裂螺桿，主要受到橋面重量（包含行駛地鐵的重量,、振動(dòng),、沖擊，還有風(fēng)力的作用,，總體來說,，橋面的重量,，也不是一個(gè)靜載荷，是存在一定的交變載荷作用）的拉力作用,。

由于安裝的時(shí)候,，螺桿不是無應(yīng)力裝配。

 特別是在彎矩作用下,，受拉的一側(cè),，拉應(yīng)力更大，在橋面重量（地鐵列車往復(fù)行駛作用下）不斷變化的作用下,，彎矩拉應(yīng)力的一側(cè),，會(huì)產(chǎn)生往復(fù)變化，這樣特別在行形狀尺寸突變位置,，再加上應(yīng)力集中的影響,，就會(huì)容易產(chǎn)生疲勞斷裂的可能性。

從這個(gè)受力分析,，可以分析出：拉應(yīng)力一側(cè)是位于橋面路面內(nèi)側(cè),，壓應(yīng)力一側(cè)位于江面測(cè)。

以下,，我們就把橋面路面?zhèn)确Q為內(nèi)側(cè),，江面測(cè)稱為外側(cè)。

按照相關(guān)資料,，根據(jù)橋梁專家給出的螺桿直徑80mm估算,，螺桿，一般經(jīng)過熱處理,，按照熱處理后,，屈服強(qiáng)度640MPa來估算，該螺桿,，可以承受3217kN的拉力,。

此處，一個(gè)鋼梁的重量為410t,，也就是4100kN,；如果按照4個(gè)吊點(diǎn)分析的話，靜載荷下螺桿強(qiáng)度是足夠的,，也能有3倍以上的**系數(shù),。

設(shè)想一下：如果這根吊索調(diào)整時(shí)候，調(diào)整的比較短,，這根吊索就會(huì)出現(xiàn)較大的受力,，而不是正常情況下的平均分配拉力，這樣,，就會(huì)使該螺桿受到非常大的力,。所以,，螺栓的調(diào)整維護(hù)，也需要進(jìn)行研究分析,。

2,、螺桿的斷口分析

從目前披露的照片無法準(zhǔn)確判斷：疲勞區(qū)域是在內(nèi)側(cè)還是在外側(cè),。

按照前面的裝配時(shí)不是無應(yīng)力裝配,，分析推斷：疲勞光滑區(qū)域應(yīng)該為內(nèi)側(cè)。

如果,，確實(shí)實(shí)際情況疲勞光滑區(qū)域,，是在螺桿內(nèi)側(cè)的話，就能印證前面的裝配應(yīng)力造成內(nèi)側(cè)拉應(yīng)力的分析,。

從斷口的宏觀照片,，可以看出：斷口區(qū)域附近沒有明顯的塑性變形，沒有拉長的現(xiàn)象,；

斷口比較平整,，沒有明顯的腐蝕產(chǎn)物，斷面上,，能夠看到有一定的疲勞輝紋弧線,；

斷口外圓的圓周表面，有一些裂紋源區(qū),；

裂紋源區(qū)往下,，有一個(gè)光滑的區(qū)域平攤區(qū)域，約占整個(gè)螺桿截面的1/3面積,，初步認(rèn)為：該區(qū)域?yàn)楸容^典型的疲勞斷裂特征,。

快速擴(kuò)展區(qū)的疲勞條帶間距較大，可以認(rèn)為：該螺栓受到的往復(fù)載荷,，還是非常大的,；

*后的瞬斷區(qū)面積較小，約為整個(gè)面積的1/10,，可以大致推斷出：該螺桿*后快斷裂時(shí)候,，受到的靜載荷不是非常大。

一個(gè)原因,，是因?yàn)榍懊嬗休^大的裂紋,，裂紋有一定的彎曲開口時(shí)候，相對(duì)來說造成螺桿的長度增加,，從而,，造成*終斷裂時(shí)候的載荷沒有那么大。

如果沒有發(fā)生斷裂時(shí)候,，螺桿沒有產(chǎn)生一定的裂開間隙時(shí)候,，也有可能此處的靜載荷較大,。

另外，從上面的上下兩個(gè)斷面的照片,，可以看出：在螺桿的外面,，還有一個(gè)類似螺紋套筒的零件，具體結(jié)構(gòu),，目前從圖片上來看,，不是非常清晰。

假設(shè)實(shí)際上,，確實(shí)有這個(gè)一個(gè)螺紋套筒,，猜測(cè)螺紋套筒的作用，可以增大這個(gè)螺桿上面的等效截面慣性矩,，實(shí)際上,，要確保螺紋套筒的兩個(gè)端面完全貼合，*好還有一定的預(yù)緊力,。

如果這個(gè)螺紋套筒,，沒有貼合，中間存在間隙,，這樣,，就不能增加截面慣性矩的作用，從而,，使螺桿的桿部,，在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力大大提高。

如果,，是上述分析的結(jié)構(gòu),，也很有可能是預(yù)緊力不足，導(dǎo)致兩個(gè)端面沒有貼合,，存在較大的彎曲應(yīng)力,。

03類似案例對(duì)比分析

針對(duì)該失效案例，我們找到數(shù)據(jù)庫中：一個(gè)非常類似的螺栓斷裂案例,，進(jìn)行說明,。

該失效斷裂螺栓，為固定某風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片法蘭盤的10.9級(jí)雙頭螺柱,，材料為42CRMOA,，表面采用達(dá)克羅處理，該螺栓,，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)服役過程中發(fā)生斷裂,。

從這個(gè)斷口形貌，可以看出與該大橋的斷裂螺桿斷口非常類似，都有一個(gè)裂紋源區(qū),，疲勞擴(kuò)展區(qū),，快速擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)組成。

從圖片可以看出：該螺栓左側(cè)是平整光亮,，有金屬本色,，未見明顯的塑性變形，斷面,，可見明顯的疲勞條帶,，疲勞起源于斷面左側(cè)邊緣，疲勞條帶擴(kuò)展面積約占整個(gè)斷面的30%,。

斷口面右側(cè)較為粗糙,，為裂紋快速擴(kuò)展區(qū),，呈灰色,。右側(cè)邊緣為*終瞬斷剪切唇，斷面快速擴(kuò)展區(qū)與剪切唇面積之和大約占斷面面積的70%,。

由此,，*終根據(jù)斷口微觀分析，確定該螺栓為疲勞斷裂,，而根據(jù)這個(gè)快速擴(kuò)展區(qū)與剪切唇面積較大,，推斷出：螺栓斷裂時(shí)候承受的應(yīng)力較大。

整個(gè)斷面的分布,，面積占比與該橋的吊索螺桿斷裂宏觀斷面非常一致,。

從這一點(diǎn)，也基本能夠判斷：該吊索螺桿很大可能是疲勞斷裂,。

錯(cuò)位裝配,，可能是造成應(yīng)力較大的一個(gè)原因。調(diào)整時(shí)候,，該螺桿的受力較大,，也更加促進(jìn)了這根螺栓的應(yīng)力增加，較快斷裂發(fā)生,。

04 根據(jù)網(wǎng)上披露的端面宏觀圖片,，初步分析為：疲勞斷裂，同時(shí),，該螺桿,，在*終斷裂前承受較大的應(yīng)力。

需要重點(diǎn)分析：螺桿安裝時(shí),，是否存在錯(cuò)位現(xiàn)象,？安裝預(yù)緊力，是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求？

螺栓調(diào)整時(shí)候,，是否把該根螺栓調(diào)整過短,？造成該螺栓與其他螺栓不是平均承受橋面的載荷，僅該螺栓承受較大的載荷,。

需要深入的進(jìn)行失效分析,，有必要時(shí)，建議取出相鄰的2-4根螺栓,，同步進(jìn)行測(cè)試和分析,。

還需考慮當(dāng)時(shí)的風(fēng)速、湍流強(qiáng)度,、風(fēng)切變等其他客觀因素,，進(jìn)行同步分析。

具體結(jié)構(gòu),，需要根據(jù)實(shí)際的產(chǎn)品進(jìn)行確認(rèn),，如果，是上述分析的結(jié)構(gòu),，兩端面沒有足夠大的預(yù)緊力擰緊貼合,，造成存在較大的彎曲應(yīng)力，也是其中比較大的一個(gè)原因,。