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(yíng)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(kāi)檔連接處，發(fā)生了斷裂，此處，正好位于尺寸急劇變化的過(guò)渡處，應(yīng)力集中較大，

從圖片也可以看出：斷裂后，無(wú)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(yíng)的方案，進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整，并向顧客們說(shuō)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(yíng)。這足以說(shuō)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(zhǎng)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(kāi)始進(jìn)行軌道環(huán)線的試運(yùn)營(yíng)。

新建的鵝公巖軌道大橋，與鵝公巖長(zhǎng)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(guó)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(lái)說(shuō)，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(wú)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(guò)熱處理，按照熱處理后，屈服強(qiáng)度640MPa來(lái)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(wú)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(wú)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(méi)有明顯的塑性變形，沒(méi)有拉長(zhǎng)的現(xiàn)象；

斷口比較平整，沒(méi)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(kāi)口時(shí)候，相對(duì)來(lái)說(shuō)造成螺桿的長(zhǎng)度增加，從而，造成*終斷裂時(shí)候的載荷沒(méi)有那么大。

如果沒(méi)有發(fā)生斷裂時(shí)候，螺桿沒(méi)有產(chǎn)生一定的裂開(kāi)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(lái)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(méi)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(méi)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(kù)中：一個(gè)非常類似的螺栓斷裂案例，進(jìn)行說(shuō)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(guò)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(jiàn)明顯的塑性變形，斷面，可見(jiàn)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(guò)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(méi)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。