大型橋梁整體安全性與對策

1、大型橋梁結(jié)構(gòu)的安全性及對策橋梁與隧道工程國家重點(diǎn)(培育)學(xué)科趙建周 一、橋梁安全形勢2007年1月5日：巴基斯坦西北部一座橋梁日在大雨中坍塌，橋上眾多行人和車輛落入急流，造成至少39人死亡。2007年4月29日：美國舊金山市一輛載有汽油的油罐車行駛至公路交會處時，翻車并起火,火焰高達(dá)60米，致使上方州際公路交會處一段公路橋的鋼梁彎曲，螺栓熔化，路面坍塌，砸到下面的公路，導(dǎo)致兩條公路交通中斷。 2007年月日：美國明尼蘇達(dá)州密西西比河上一座修建于1967年、140米長的鋼結(jié)構(gòu)拱橋在交通高峰時突然垮塌，大約50輛汽車墜入河中，至少導(dǎo)致9人死亡，數(shù)十人受傷。 2007年月日：巴基斯坦某高架橋在總統(tǒng)剪

2、彩投入使用幾天后坍塌導(dǎo)致至少4人死亡。2007年6月15日清晨:廣東九江大橋引橋的 23號橋墩遭受撞擊斷裂后導(dǎo)致四孔200多米的非通航孔橋連續(xù)坍塌,導(dǎo)致9人死亡 2007年8月15日：湖南省鳳凰縣至大興機(jī)場公路上，一座正在建設(shè)的300多米長的4跨石拱橋，突然發(fā)生坍塌，至少導(dǎo)致64人死亡，22人受傷。 2007年5月日：江西上饒地區(qū)的10孔355.2米長的連續(xù)圬工拱橋在數(shù)秒內(nèi)坍塌 2007年5月13日：一座建成年系桿拱橋的一幅在一輛超載貨車通行幾分鐘后整體坍塌。 2007年8月29日：在江蘇省昆山市大洋橋水域，一艘貨船因避讓船只，撞上大洋橋橋墩，致使大橋部分橋面發(fā)生坍塌，船上一男子腿部被砸傷，另

3、有兩人落水失蹤。 平均設(shè)計壽命25年左右的斜拉索平均使用壽命13年左右大量大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)撓度過大現(xiàn)象，不得不提前加固甚至拆除重建。原因設(shè)計人為錯誤施工偷工減料運(yùn)營管理不力設(shè)計理念落后規(guī)范更新滯后檢測評估落后二、事故原因1、橋梁結(jié)構(gòu)的整體安全性設(shè)計理論有待完善結(jié)構(gòu)的整體安全性是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導(dǎo)致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。 盡管國內(nèi)外的規(guī)范對結(jié)構(gòu)整體安全性提出了設(shè)計上一定控制要求，但是由于設(shè)計理論與理念上的不完善，事實(shí)上橋梁結(jié)構(gòu)整體安全性并沒有具體指標(biāo)進(jìn)行控制2006年以色列與真主黨沖突中，黎巴嫩多跨簡支高墩板梁橋，某跨上部結(jié)

4、構(gòu)受沖擊力作用，橋墩在偏心壓力作用下發(fā)生連續(xù)倒塌2006年以色列與真主黨沖突中，黎巴嫩多跨簡支梁橋，一跨上部結(jié)構(gòu)受沖擊力作用破壞，橋墩在偏心壓力作用下引發(fā)臨跨梁體塌落 中國的九江大橋與美國的阿肯色河橋都是某個橋墩被撞擊破壞后導(dǎo)致多跨連續(xù)坍塌，九江大橋坍塌跨200多米、阿肯色河橋 坍塌跨177米美國密西比河橋的某個局部破壞導(dǎo)致橋梁整體連續(xù)破壞2004年韓國圣水大橋在建成15年后，某根豎桿疲勞斷裂后導(dǎo)致跨中48米懸掛跨整體塌落4孔的鳳凰橋在數(shù)分鐘內(nèi)連續(xù)倒塌；10孔的傍羅大橋自南向北在1分鐘內(nèi)連續(xù)倒塌.以上事故表明: 大量橋梁結(jié)構(gòu)并不具備在局部破壞后不發(fā)生大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力. 在我國新頒布的公

5、路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）和公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）則通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)“破壞-安全性”的設(shè)計原則： (1)在偶然組合下作用下結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件滿足承載能力極限狀態(tài)要求，偶然荷載一般考慮地震與船只撞擊; (2)對于不采用偶然組合設(shè)計的橋梁結(jié)構(gòu)則采用構(gòu)造或其他預(yù)防措施來解決 橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行偶然組合設(shè)計時，一般根據(jù)偶然效應(yīng)組合要求先計算構(gòu)件內(nèi)力，根據(jù)內(nèi)力值以及可靠度控制要求進(jìn)行截面設(shè)計，即進(jìn)行了構(gòu)件層次可靠度設(shè)計：事實(shí)上，結(jié)構(gòu)整體可靠度到底多大是沒有明確的概念，從而導(dǎo)致所謂“風(fēng)險橋型”的存在。為某個構(gòu)件的可靠概率 連跨拱橋結(jié)構(gòu)整體可靠概率

6、隨橋墩數(shù)量的增加急劇下降的。這可能是拱橋事故頻繁發(fā)生的重要原因之一。由于橋梁結(jié)構(gòu)沒有整體安全性控制指標(biāo)，即使冗余度大的連續(xù)梁整體安全性沒有簡支梁高。對策建議 改進(jìn)設(shè)計理論，在橋梁設(shè)計中引進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)整體安全性控制指標(biāo)，并進(jìn)行橋梁整體安全性檢驗(yàn)與評估。 涉及的理論問題:1、整體可靠度指標(biāo)怎么選擇2、結(jié)構(gòu)失效路徑的計算（動力學(xué)模擬）3、偶然作用的選擇2、規(guī)范修訂進(jìn)度難以適應(yīng)社會形式發(fā)展 1961年頒布了公路橋涵設(shè)計規(guī)范；1974年頒布公路橋涵設(shè)計規(guī)范（試行）；1985年頒布了公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范等；2004年我國實(shí)行新的公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范等平均15年左右進(jìn)行一次修訂，但是在美國

7、基本是3到4年對規(guī)范進(jìn)行修訂一次 橋梁結(jié)構(gòu)的破壞一般具有以下特點(diǎn)： 大多數(shù)橋梁破壞是在損傷是逐漸演化累積后發(fā)生，具有明顯的可觀測性與過程性，如裂縫寬度逐漸增加；3、檢測技術(shù)不完善、評估理論落后 利用(檢)監(jiān)測技術(shù)在損傷過程中進(jìn)行連續(xù)或定期觀測，及時進(jìn)行橋梁安全性評估，可以有效避免部分事故發(fā)生；對策：監(jiān)測技術(shù)是盲人摸象；檢測技術(shù)是有心無力；評估理論是避實(shí)就虛。對大型橋梁而言：四、本學(xué)科的部分研究成果 解放軍理工大學(xué)橋梁與隧道工程學(xué)科作為江蘇省重點(diǎn)學(xué)科、國家重點(diǎn)(培育)學(xué)科，在工程院院士王景全的帶領(lǐng)下近年來集中精力對我國橋梁安全形勢、損傷演化機(jī)理、快速檢測技術(shù)以及橋梁安全性評估理論方面進(jìn)行了研究，取得了一些初步的研究成果。(1)工程院咨詢項目：我國大型橋梁安全形勢及對策(2)國家863專項：混凝土裂縫分布式自動檢測系統(tǒng)研制 ；(3)總后勤部科研項目：橋梁應(yīng)急保障綜合技術(shù)研究等；(4)江蘇省交通科技項目：橋梁非接觸快速檢測技術(shù)的應(yīng)用研究;基于數(shù)碼攝像技術(shù)的江陰長江公路大橋外觀裂縫檢測研究;大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁長期變形控制技術(shù)研究等.(1)裂縫非接觸檢測儀 2007年將該系統(tǒng)應(yīng)用我國第一座斜拉懸索體系橋梁貴州烏江高速公路大橋的外觀病害檢測。 檢測給出：各種病害的位置、裂縫的寬度與