桥梁结构安全性与耐久性的现状分析

第２期（总第１　５８期）　２０１２年４月　中圄彳丛工　ＣＨＩＮＡ　ＭＵＮＩＣＩＰＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｎｏ．２（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．１５８）　Ａｐｒ．２０１２　ＤＯＩ：１０。３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４—４６５５．２０１２．０２．０１２　桥梁结构安全性与耐久性的现状分析　王荣华　（江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏南京２１０００５）　摘要：近年来，桥梁垮塌事故越来越频繁。桥梁安全性与耐久性问题已成为当前我国桥梁建设十分迫切需要解决的问　题。根据多年工作实践，阐述了现阶段我国桥梁结构安全性与耐久性概况，结合一些桥梁垮塌事故，分析总结了桥梁结　构安全性低与耐久性差的主要原因及经验教训。最后提出了提高桥梁结构安全性与耐久性的对策和建议。　关键词：桥梁；安全性；耐久性；原因分析；对策　中图分类号：Ｕ４４１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００４—４６５５（２０１２）０２—００３０—０３　随着我国经济建设的高速发展，桥梁工程建设规　模也不断发展壮大。桥梁行使重要的交通运输功能，　在现代化建设中起到了重要作用。但是，桥梁垮塌事　故时有发生，造成巨大的人民生命财产损失和恶劣的　社会影响，已引起社会各界的严重关注。分析和研究　桥梁结构安全性与耐久性问题，避免桥梁垮塌事故再　北京市宝山寺白河桥时，造成桥梁坍塌。　在役、在建桥梁因各方面原因导致桥梁垮塌事故　屡屡发生，我国桥梁安全性与耐久性状况不容乐观，　存在较多的安全隐患，迫切需要深入研究探讨。　１．２桥梁安全性与耐久性问题研究现状　桥梁安全性与耐久性研究在与桥梁病害的斗争　次发生、切实保障人民生命财产安全，是十分迫切的　问题。根据多年工作实践和研读相关文献［１—４］的　体会，本文阐述了现阶段我国桥梁结构安全性与耐久　中已取得许多进展。主要体现在如下方面。　１）高性能材料。混凝土材料主要集中在大气环　境中混凝土碳化和钢筋锈蚀问题，主要归纳为对建筑　材料的耐久性退化机制研究和对混凝土结构性能蜕　化后的耐久抗力研究。这些研究大多是从材料和统　计分析角度进行的，对如何从结构应用角度改善桥梁　性概况，结合一些桥梁垮塌事故，分析总结了桥梁结　构安全性低与耐久性差的主要原因及经验教训，提出　了相关对策和建议。　１　我国桥梁结构安全性与耐久性现状　耐久性却缺乏研究；钢结构方面主要为防腐、耐热、耐　火和高强等综合性能的研究。　２）荷载标准。桥梁载重设计标准经历了从　汽一１ｏＮ汽一超２Ｏ发展过程，目前规范采用公路一Ｉ　１．１桥梁安全事故举例　近年来，桥梁垮塌事故时有发生，造成了巨大的　人民生命财产损失和恶劣的社会影响。１座桥梁倒　塌，可能是“偶然”，９　ｄ之内４座桥梁垮塌、１座倾斜，　一级、特殊车列等，虽然荷载标准提高了不少，但相对国　外车辆荷载还很低。　定有必然的因素。２０１１年７月１１日至７月１９　Ｅｔ，　我国９　ｄ之内５座桥梁垮塌或倾斜，本该百年寿命的　大桥频现“短命”，令人触目惊心。７月１１日，建于　１９９７年的江苏盐城境内３２８省道通榆河桥倒塌；７月　３）设计方法。当前桥梁规范　要求按承载能　力和正常使用极限状态来进行桥梁结构设计，从定性　和定量的形式上保证了桥梁安全性和适用性要求。　利用作用、材料分项系数及作用组合系数等来考虑不　确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一个半概　率的极限状态设计法。规范还根据桥梁所处环境对　影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最　低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出了限制规　定，并提出了混凝土保护层的厚度要求。桥梁设计倾　向考虑强度更多而考虑耐久性少，耐久性更多的只是　１２日，武汉黄陂一高架桥被发现引桥严重开裂，桥体　开裂发生时，此桥还没正式通车；７月１４　１３，建成不到　１２　ａ、造价逾千万的当地标志性工程武夷山公馆大桥　倒塌；７月１５日，通车仅１４　ａ的杭州钱江三桥引桥桥　面塌落；７月１９日，重达１６０　ｔ的严重超载货车，通过　收稿日期：２０１１—１２—３１　作者简介：王荣华（１９７６一），男，江西东乡人，工程师，工学硕　士，主要从事公路与市政桥梁工程设计研究。　３Ｏ　作为概念上受到关注，未进行全寿命设计。　中圄　ｚ有　王荣华：桥梁结构安全性与耐久性的现状分析　２０１２年第２期　４）施工工艺。在钢束张拉、管道压浆、钢筋、钢绞　线保护和焊接工艺等方面取得丰硕的成果。　５）养护检测。已逐步撰写、修订和完善相应的养　护、检测规程，制订了定期养护、检测的时间和方法；　加大了养护管理、加固维修的费用；成立了桥梁检测、　评估机构。　我国桥梁结构安全性与耐久性研究虽然取得上　述成果，但从事故调查分析结果证明，桥梁结构安全　性与耐久性是一个系统工程，涉及的方面和因素还很　多，如不按图施工、偷工减料、政府过多干预、设计中　态度不严谨、养护不及时和自然灾害等。上述任何方　面都还有许多问题需研究，一切影响桥梁结构安全性　与耐久性的问题在今后相当长的时间里需要研究。　２桥梁结构安全性低与耐久性差的原因分析　造成桥梁结构安全性低、耐久性差的主要原因是　多方面的，大致分为如下方面。　２．１　科学管理缺失与法制观念缺乏　政府行业主管部门，没有制定相应法律法规去约　束、监督建设各方的单位与人员。建设单位，前期调　研不充分，立项不合理；立项、招标和审查机制不健　全，有些工程未立项、未审查或由无资质单位施工。　设计人员水平良莠不齐，无证上岗，随意分包、转　包，设计成果把关不严。施工人员素质低，缺乏安全　意识。监理人员没有严格行使自己的职责，更有甚者　与施工人员合伙，篡改数据等，给工程安全留下隐患。　２．２　设计理念不全面与设计理论缺陷　桥梁科学发展至今，仍有很多理论知识研究不　清，认识不够，如振动和疲劳等，许多桥梁因振动和疲　劳而导致开裂或断裂。设计人员知识不丰富，结构特　性认识不深入，方案先天缺陷，如箱肋拱桥、悬吊体　系、无背索斜拉桥、连续多个独柱墩等方案，均为在使　用中容易造成局部损坏、整体垮塌的隐患。　过分依赖规范、计算不精细、分析不透彻、细节处　理不当，结构设计常仅关注强度而对耐久性和稳定问　题考虑较少，结构整体性和延性不足，重总体计算轻　局部计算。计算图式和传力不明确，结构受力不清　晰，导致结构不安全，对重要的桥梁或构件没有采用　更高的安全系数和提高设计荷载。未能根据结构所　处环境和使用条件对结构体系提出不同布局和构造　细节等方面的要求。新技术、新材料的使用不当，方　案缺乏科学论证，技术和材料没经过实践的检验贸然　使用，也会导致桥梁安全性和耐久性不足。　２．３施工不规范　施工人员素质低，安全意识不够，没有进行全员　的安全质量动员和教育，没有制订详细的施工组织和　计划，管理混乱，权责不清。不按图和规范施工，偷工　减料，以次充好。　各种施工不规范的情形如下：混凝土配合比设计　不佳，添加剂控制不当，养护时问不够、方法不当；标　高、尺寸达不到设计要求；运送材料马虎，破损材料没　有进行及时修复，涂装防护不及时；混凝土压浆不密　实或没及时压浆；张拉时混凝土龄期早，锚头局部压　碎，并出现收缩裂缝和斜向裂缝；保护层厚度不够，尤　其是滨海环境更需要加大保护层厚度，否则导致处于　曲线段的混凝土崩裂或混凝土碳化严重；防渗、防漏　处理不到位或控制不严；钢结构焊接技术水平差，整　体稳定性差；拆除临时措施时机和方式不当，违反正　确的施工工序。　２．４运营维护不到位　我国早期修建了大量标准低的桥梁，经历了自然　的侵袭，大多承载力低，病害严重，因没有进行及时的　健康检测、评估和修缮，导致出现桥梁垮塌事故。　拱桥吊杆、拉索没有得到及时检修或更换，导致　安全事故发生。道路运营车辆超载比较普遍，超载超　出结构承载能力，引起结构疲劳，使桥梁疲劳应力幅　加大、损伤加剧，并造成桥梁内部损伤不能恢复，从而　危害桥梁结构的安全性与耐久性，甚至造成桥梁突然　垮塌。在道路运营中还经常发生车船撞击桥梁结构，　导致桥梁垮塌。　２．５　自然灾害的不可抗性　近年来，极端的自然灾害如特大洪水、台风、飓　风、地震等时有发生。西安灞河铁路桥因挖沙将桥梁　基础淘空，山洪爆发冲倒桥墩；深汕高速１６　ｍ空心板　桥因扩大基础受洪水侵蚀冲刷成软基，桥梁坍塌；河　南伊河汤营大桥被特大暴雨袭击而垮塌。泉州顺济　桥因台风刮起江水冲击浅基的桥墩而倒塌；台湾高屏　大桥因台风导致河水暴涨，基础冲垮，大桥拦腰断裂。　地震横波产生巨大的水平力，桥梁桥墩剪断、倾覆、基　础下沉，导致大量桥梁倒塌，如１９７６年唐山大地震和　２００８年汶川特大地震。　３提高桥梁结构安全性与耐久性的对策和建议　面对当前我国桥梁安全性低与耐久性差的现状．　研究提高桥梁结构安全性与耐久性的具体措施显得　尤为迫切和重要。现提出如下对策和建议。　３１　中圄．ｉ｝丛ｚ　王荣华：桥梁结构安全性与耐久性的现状分析　２０１２年第２期　３．１　健全法律法规，牢固树立质量安全意识　从现在一些桥梁事故看，部分工程未严格按建设　程序和法规办事，招投标制度不完善，勘测设计、施工　不规范，缺乏应有的质量监督和控制等。因而，健全　桥梁事故防范保障体系，对桥梁建设各方进行政策范　围内的行为约束，使各方严格按法律法规办事，落实　相关单位和个人的安全责任。严惩腐败，杜绝金钱交　易、黑箱操作，接受公众监督。要以各种方式进行安　全生产教育的培训，所有建设参与人员牢固树立质量　第一、安全第一的意识。　３．２加强科研。修订规范，合理设置安全水准　我国桥梁结构耐久性研究起步较晚，需要加强研　究的方面主要有材料耐久性研究，风致振动，钢结构　焊接工艺，疲劳寿命，钢管混凝土受力性能，连续梁、　连续钢构扰度与裂纹的病害等方面的研究。　我国规范修订周期较长，随着环境、车载的变化，因　规范标准偏低导致桥梁垮塌的事故越来越多，因此，有　必要在调查研究的基础上进行提高调整，在现行规范标　准的基础上完善耐久性方面的内容。建议桥梁结构按　全寿命设计，不仅考虑结构建成时的安全，还需考虑在　寿命使用期内的安全性与耐久性。建议适当提高荷载　标准和材料安全系数，提高结构安全水准。　３．３科学合理确定桥梁方案，计算分析全面　有些桥梁方案因先天缺陷和计算不足，分析不全面　导致事故。因此，建议选择桥梁结构方案时考虑成熟的　方案，不要为创新而冒险，应科学认证。方案比选时，除　了考虑结构美观、经济外，安全是第一位的，并同时考虑　后期维护费用，应将其纳入概算中，作为维修基金。　确定方案时，还需考虑施工的费用和风险。设计时　严格按规范设计并重视耐久性设计，在材料选用、构造　处理、保护层厚度、钢筋布置、预应力张拉、防腐设计等　方面精心设计。计算力求全面，不仅重视整体强度，还　应仔细研究稳定问题、局部问题、疲劳问题、冲刷问题和　结构延性问题等，对重要结构提高荷载标准和安全系　数。鉴于理论和软件的缺陷，建议用多种方法和软件验　算。注意与相似工程对比，以求万无一失。　３．４提高施工技术和管理水平，科学施工　施工质量的好坏对结构安全和耐久有直接影响，　施工单位对施工质量负有最主要的责任。当前，施工　队伍水平参差不齐，存在大量中小企业，有些企业把　施工当成力气活，为节省开支，招聘大量缺乏工作经　验的农民工新手，对他们不培训不教育，由包工头指　３２　导干活。这种根本不按图和规范施工，心存侥幸，违　反操作规程，盲目蛮干的施工方式，到头来受到规律　的惩罚也就可想而知。　因此，施工单位应高度重视施工质量，全员进行　安全教育，坚决按施工规范和图纸施工，编好施工组　织计划，找出工程特点、难点和容易出安全事故的环　节，充分做好防范，不滞后也不超前施工。同时，绝不　允许偷工减料，野蛮施工，以高度的责任心对人民负　责。除此之外，还应加强施工阶段的试验、监测，加强　管理，多总结，积累经验，进行安全可靠的施工工艺研　究，提高技术水平，打造企业品牌，建设精品工程。　３．５加强运营和养护管理，定期检测和维修　加强桥梁养护管理，增加维修基金的投入，完善桥　梁养护维护技术规范。强制进行定期检测、评估和维修　工作。对在役、在建桥梁全面检查安全状况，根据评估　结论，按轻重缓急、逐步实施的原则及时进行加固改造。　对桥梁病害应当科学分析成因，提出合理可行的　改造方案。此外，在实际运营中，加强严禁超载和不　正常行驶的管理，杜绝此类事情发生；研究方便可靠　的方法检验运载车辆是否超载；研究保护桥梁不受外　物撞击等措施。　４结语　综上所述，桥梁结构安全性与耐久性对我国现代　化建设的重要性是不言而喻的，已被广泛关注。同　时，桥梁结构安全性与耐久性问题不是中国所特有，　是一个世界难题。提高桥梁安全性与耐久性是一个　系统工程，桥梁建设相关的政府行业部门、团体、单位　和个人必须共同努力并予以高度重视，牢固树立责任　重于泰山的思想，各司其职才能凑效。　参考文献：　［１］郑谐连．我国公路桥梁安全状况及对策［Ｊ］．西部交通科技，２００７　（５）：１５—１７．　［２］雷俊卿．桥梁安全耐久性与病害事故分析［Ｊ］．中国安全科学学报，　２００５，１５（２）：８６—９Ｏ．　［３］汪广丰．城市桥梁垮塌事故的原因分析与对策建议［Ｊ］．中国市政　工程，２００９（５）：７５—７７．　［４］徐洪涛，郭国忠，蒲焕玲，等．我国近年来桥梁事故发生的原因与教　训［Ｊ］．中国安全科学学报，２００７，１７（１１）：９０—９５．　［５］ＪＴＧ　Ｄ６０－－２００４公路桥梁设计通用规范［ｓ］．ｊｂ京：人民交通出版　社，２００４．　［６］ＪＴＧ　Ｄ６２－－２００４公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范　［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．　［７］ＣＣＥＳ　０１—２Ｏｏ４混凝土结构耐久性设计与施工指南［ｓ］．北京：中　国建筑工业出版社，２００５．