Обрушение моста через ручей Шохари - Schoharie Creek Bridge collapse
Координаты : 42 ° 55′51 ″ с.ш., 74 ° 16′41 ″ з.д. / 42,93083 ° с.ш.74,27806 ° з.д.
Мост Шохари-Крик | |
|---|---|
 | |
| Координаты | 42 ° 55′51 ″ с.ш., 74 ° 16′41 ″ з.д. / 42,9308 ° с.ш.74,2781 ° з. |
| Кресты | Schoharie Creek |
| Locale | Флорида, округ Монтгомери, Нью-Йорк |
| Характеристики | |
| Дизайн | пластинчатый балочный мост |
| Общая длина | 155 метров (509 футов) |
| История | |
| Открыт | Октябрь 1955 г. |
| Свернут | 5 апреля 1987 г. |
| Место нахождения | |
 | |
Мост Schoharie Creek Bridge был мостом автомагистрали штата Нью-Йорк ( I-90 ) через ручей Schoharie Creek возле форта Хантер и реки Могавк в штате Нью-Йорк . 5 апреля 1987 года он рухнул из - за мост размыва по поводу фондов после рекордного количества осадков. В результате обрушения погибли десять человек. Новый мост был завершен и полностью открыт для движения 21 мая 1988 года.
Провал моста Шохари-Крик послужил поводом для улучшения конструкции мостов и процедур проверки в Нью-Йорке и за его пределами.
Проектирование и строительство мостов
Окончательный проект моста был одобрен в январе 1952 года Министерством транспорта штата Нью-Йорк (ранее - Департаментом общественных работ штата Нью-Йорк). В проекте описан переход 155 метров (509 футов), состоящий из пяти пролетов с простой опорой номинальной длиной 30,5 метров (100 футов), 33,5 м (110 футов), 36,6 м (120 футов), 33,5 м (110 футов) и 30,5 м (100 футов). Мост поддерживался опорными рамами с опорами на каждом конце. Каркасы опор были построены из двух слегка сужающихся колонн с анкерными балками. Колонны были закреплены на слегка усиленном цоколе, установленном на неглубокой усиленной раздвинутой опоре. Основание должно было быть защищено сухим слоем каменной наброски .
Надстройка состоит из двух продольных балок главных с поперечными балками перекрытий. Каркас настила моста (толщиной 200 миллиметров (7,9 дюйма)) был составлен из стальных стрингеров.
Строительство началось 11 февраля 1953 года компанией B. Perini and Sons, Inc.
Услуга
Мост был частично открыт летом 1954 года, прежде чем строительство было завершено. Мост Schoharie Creek Bridge (NY 1020940, идентификационный номер моста штата Нью-Йорк) начал полноценное обслуживание, начиная с октября 1954 года.
Весной и летом 1955 года на цоколях опор стали появляться вертикальные трещины размером от 3 до 5 мм (от 0,12 до 0,20 дюйма) в результате высоких растягивающих напряжений в бетонном цоколе. Спустя почти год, 16 октября 1955 года, мост пострадал от наводнения . В 1957 году каждая из четырех опор была усилена цоколем.
Крах
Утром 5 апреля 1987 года, во время сильного весеннего паводка, мост Шохари-Крик обрушился. Таяние снега в сочетании с осадками в размере 150 мм (5,9 дюйма) вызвали наводнение на ручье, которое, по оценкам, длилось 50 лет.
Третий пирс обрушился первым, что привело к постепенному обрушению третьего и четвертого пролетов. Через 90 минут обрушились два пирса и два пролета. Через два часа причал один и пролет один сместились. Национальный совет по безопасности на транспорт исследование предположило , что мол два рухнул , потому что обломки пирса трех и два пролетов , возможно, частично перекрыли реку, перенаправлять и увеличение скорости потока воды к причалу два.
Шесть дней спустя, в 5 км выше по течению, обрушился большой участок моста Милл-Пойнт. Мост был закрыт после наводнения в качестве меры предосторожности, поскольку осмотр показал, что его фундамент также был разрушен.
Жертвы
На момент распада, один автомобиль и один трактор - полуприцеп был на мосте. Прежде чем дорогу удалось перекрыть, в пролом въехали еще три машины. В течение следующих трех недель из реки было извлечено девять тел. Тело 10-й жертвы было обнаружено в реке Могавк в июле 1989 года.
Анализ отказов
Очевидцы заметили, что первым вышел из строя третий пирс от западного упора (третий пирс). На фотографиях, сделанных в день события, видно, что носовая часть третьего пирса упала относительно его хвоста, который, казалось, остался на месте. Единственная бетонная колонна в носовой части третьего пирса потеряла опору, в результате чего эта колонна прогнулась, а два пролета, поддерживаемых третьей опорой, упали в набухший ручей. Спустя некоторое время очевидцы наблюдали, как обрушился второй пирс с западного упора. Команда местных новостей записала это событие на видеопленку. На видео было зафиксировано внезапное и катастрофическое падение в хвостовой части второго пирса. Это привело к тому, что пролет непосредственно к западу от второго пирса также упал в ручей.
Из-за большого внимания к этой катастрофе и гибели людей Национальный совет по безопасности на транспорте начал расследование сразу после аварии. Управление автомобильного транспорта штата Нью-Йорк наняло консорциум, состоящий из сотрудников Wiss, Janney, Elstner Associates, Inc. и Mueser Rutledge Consulting Engineers, чтобы вести расследование от их имени. Дайверы начали убирать сталь с русла реки после того, как уровень воды упал. Строительство перемычки вокруг части участка позволило провести осушение. Исследования показали значительную локальную эрозию русла ручья, которая произошла до аварии, и, вероятно, дополнительный размыв из-за обструктивного характера настилов моста, которые упали в ручей после аварии. Носовая часть третьей пристани находилась в большом несимметричном подковообразном промыве. Наблюдаемый отказ нижнего (хвостового) конца пирса 2 добавил путаницы в причинный анализ.
Для изучения причин сбоя группа инженеров-исследователей заказала исследование физической модели в лаборатории гидравлики в Университете штата Колорадо. Физико-гидравлическая модель регионального поля потока, построенная в неискаженном масштабе 1:50 с использованием чистой воды и песчаного слоя, позволила наблюдать за развитием разрушения. Ручей Шохари изгибается влево примерно на 120 градусов, глядя вниз по течению в сторону места моста. Измерения поля потока, приближающегося к модели моста, показали, что максимальная скорость совпадала с местоположением сваи 3, свай со значительным погружением ближе всего к внешней стороне изгиба. Модельное исследование ясно показало, что как только плоская поверхность опоры с тремя выступами опоры подвергалась воздействию потока, это создавало большой подковообразный вихрь, который усиливал локальный размыв вокруг носа пирса. Вторичный поток естественным образом возникает, когда река огибает излучину. Поток с более высокой скоростью, который имеет больший импульс, сопротивляется кривизне изгиба реки и движется к внешнему берегу. Поскольку этот поток существует около поверхности воды, он заставляет поток около дна перемещаться внутрь изгиба. В результате поток около русла русла реки в отверстии моста имел угол относительно выравнивания пирса 3. Это привело к тому, что составляющая скорости около русла потока двигалась от пирса 3 к пирсу 2. Второй физический момент. Гидравлическая модель, построенная в масштабе 1:15 с соответствующим углом атаки относительно оси опоры № 3, позволила детально феноменологически изучить процесс размыва.
Расследование пришло к выводу, что мост обрушился из-за обширного размыва под третьим пирсом. Результаты исследований с помощью физической гидравлической модели показали, что как только плоский выступ раздвинутой опоры подвергался воздействию потока, интенсивный подковообразный вихрь извлекал грунт из носа этого пирса. Как только глубина размыва в носовой части пирса превысила глубину разложенного основания, начался подрыв. Из-за угла атаки, создаваемого вторичным потоком, размыв преимущественно затрагивал правую часть сваи, когда эродированный материал слоя уносился вниз по потоку. С каждым последующим приращением подрыва, которое продвигалось от носа пирса к хвосту, верхняя часть цоколя испытывала растущее напряжение. Данные анализа обезвоженного участка после события свидетельствуют о том, что подрыв опоры с тремя выступами опоры был обширным, значительно превышающим 50 процентов его длины, когда цоколь внезапно вышел из строя. Это позволило носу третьей пристани упасть в промывное отверстие. Конструкция моста с простым пролетом не могла противостоять возникающей боковой нагрузке на неподдерживаемую колонну, что приводило к внезапному, катастрофическому и прогрессирующему обрушению обоих пролетов, поддерживаемых опорой 3.
Первоначальный проект моста предусматривал отказ от стальных шпунтовых свай, установленных во время строительства для стабилизации строительной площадки на опорах 2 и 3. Это могло защитить опоры от размыва, но этого не было сделано. Фундамент пирса опирался на эрозионный грунт, состоящий из слоев гравия, песка и ила, переслаиваемых слоями складчатого и наклонного грунта. Это позволило паводковым водам с высокой скоростью проникать в несущий пласт. Область, оставшаяся вокруг основания, не была засыпана каменной наброской, а была засыпана эродируемой почвой и покрыта сухой каменной наброской. Защита, осмотр и техническое обслуживание каменной наброски были признаны неадекватными.
Исследования показали, что очистка под опорами началась вскоре после постройки моста. Во время обрушения верхний конец пирса 3 упал в промывную яму глубиной примерно 3 метра (9,8 фута). По оценкам следователей, было подорвано от 7,5 до 9 метров (от 25 до 30 футов) причала.
Еще одним фактором, способствовавшим разрушению, стал вес каменной наброски, использованной при строительстве. В спецификации проекта предусматривалась каменная наброска с 50 процентами камней тяжелее 1,3 килоньютона (290 фунтов силы ), а остальная часть - от 0,44 до 1,3 кН (99 и 292 фунтов силы ). Исследователи обнаружили , что более тяжелые отсыпки веса 4,4 до 6,7 кН (990 фунтов до 1510 ф ) должно быть указано.
Другие соображения относительно причины обрушения включали дизайн надстройки, качество материалов и конструкции, а также осмотр и техническое обслуживание. Исследования показали, что эти факторы не способствовали обрушению.
За двенадцать часов до того, как мост Шохари-Крик обрушился из-за сильных дождей, напор воды через проект гидроаккумулирующей электростанции Бленхейм-Гилбоа в 40 милях (64 км) вверх по течению достиг исторического максимума. Чтобы справиться с перегрузкой, плотина сбрасывала воду в ручей Скохари в соответствии со скоростью, с которой она поступала в водохранилище вверх по течению, увеличивая нагрузку на ручей.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Бурстин, Роберт О. (1987). «Мост обрушился на проезжей части, машины застревали в ловушке», « Нью-Йорк Таймс», 6 апреля 1987 г .; Том CXXXVI, № 47,101.
- Хубер, Франк. (1991). «Обновление: Размывание мостов». Гражданское строительство, ASCE, Vol. 61, No. 9, pp 62–63, сентябрь 1991 г.
- Леви, Маттис и Сальвадори, Марио (1992). Почему рушатся здания. Нью-Йорк: WW Нортон и компания.
- Национальный совет по безопасности на транспорте (NTSB). (1988). «Обрушение моста New York Thruway (I-90) через Schoharie Creek, недалеко от Амстердама, Нью-Йорк, 5 апреля 1987 года». Отчет о дорожно-транспортном происшествии: NTSB / HAR-88/02, Вашингтон, округ Колумбия
- Springer Нидерланды. «Обрушение моста через ручей Шохари: тематическое исследование в механике разрушения бетона», Международный журнал разрушения, том 51, номер 1 сентября 1991 г.
- Палмер Р. и Туркийя Г. (1999). «CAESAR: экспертная система для оценки устойчивости водотока и водотока». Отчет 426 Национальной совместной программы исследований автомобильных дорог (NCHRP), Вашингтон, округ Колумбия
- Шеперд, Робин и Фрост, Дж. Дэвид (1995). Неудачи в гражданском строительстве: структурные, фундаментальные и геоэкологические тематические исследования. Американское общество инженеров-строителей, Нью-Йорк, Нью-Йорк.
- Торнтон, С.Х., Томасетти, Р.Л., и Джозеф, Л.М. (1988). «Уроки Schoharie Creek», Civil Engineering, Vol. 58, № 5, стр. 46–49, май 1988 г.
- Thornton-Tomasetti, PC (1987) «Обзорный отчет по расследованию обрушения моста Thruway Schoharie Creek в штате Нью-Йорк». Подготовлено для: Комиссии штата Нью-Йорк по готовности к стихийным бедствиям, декабрь 1987 г.
- Wiss, Janney, Elstner Associates, Inc. и Mueser Rutledge Consulting Engineers (1987) «Обрушение моста через реку Шохари-Крик», Заключительный отчет, подготовленный для: Управление автомобильного транспорта штата Нью-Йорк, ноябрь 1987 года.
- Джонсон, Дайан М. Шохари. BookBaby, 2017. Роман.
- Свенсон Д.В., Инграффеа А.Р. Обрушение моста Schoharie Creek: пример в механике разрушения бетона. Int. J. Fracture, 51, 73-92, 1991.