我國(guó)非地震引起橋梁倒塌事故分析

我國(guó)非地震引起橋梁倒塌事故分析

道路橋梁基礎(chǔ)條件隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目積極發(fā)展，建立了便捷的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)。這對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)地方文化交流具有重要意義。橋梁是連接現(xiàn)代交通建設(shè)的“咽喉”,既要保證橋上交通的順利運(yùn)行,也要保證橋下水流的宣泄、船只的通航。由于反復(fù)承受著車(chē)輪的磨損、沖擊,遭受暴雨、洪水、風(fēng)沙、冰雪、日曬、凍融等自然因素的侵蝕破壞,部分建筑材料的性質(zhì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)發(fā)生衰變,橋梁的安全性能會(huì)受到影響。同時(shí)設(shè)計(jì)和施工達(dá)不到應(yīng)有的要求,加上近幾年我國(guó)交通和重型汽車(chē)數(shù)量的不斷快速增長(zhǎng),也造成道路橋梁使用功能和行車(chē)服務(wù)質(zhì)量的不適應(yīng),甚至發(fā)生橋梁破壞倒塌事故,造成交通中斷。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外時(shí)有報(bào)道在建或已建橋梁發(fā)生倒塌事故,造成了人員傷亡、設(shè)備損壞等一系列重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。本文統(tǒng)計(jì)了2000年以來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)生的典型橋梁倒塌事故,對(duì)橋梁倒塌原因進(jìn)行了分析,并提出了相關(guān)對(duì)策。1橋梁的修復(fù)技術(shù)橋梁倒塌主要可以分為兩個(gè)方面:全部倒塌和部分倒塌。全部倒塌意味著橋梁完全損壞,需要重建;部分倒塌意味著橋梁的部分主要構(gòu)件倒塌,威脅安全通行,可進(jìn)行修復(fù)。根據(jù)國(guó)內(nèi)部分橋梁修復(fù)實(shí)例,橋梁的修復(fù)技術(shù)難度往往高于新建,且修復(fù)后的安全性能也達(dá)不到原先的設(shè)計(jì)要求。橋梁倒塌事故會(huì)造成如下社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響:(1)橋梁倒塌事故的發(fā)生會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)損失,且修復(fù)也需要巨大的經(jīng)濟(jì)投入;(2)橋梁倒塌影響交通正常運(yùn)營(yíng)和人民群眾的正常生活;(3)橋梁倒塌可能影響該地區(qū)與其他地區(qū)的交易發(fā)展、文化交流等,從而影響地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定團(tuán)結(jié)。所以有必要分析橋梁倒塌原因,進(jìn)而從源頭上避免橋梁事故的發(fā)生。2橋梁伺服中的事故原因橋梁倒塌的原因有很多,有設(shè)計(jì)、施工、材料等橋梁建造的本身原因和地震、撞橋、超載等外部原因,可以歸納為人為因素和自然因素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2000年到2009年7月(不包括地震引起的橋梁倒塌),我國(guó)媒體公開(kāi)報(bào)道的塌橋事故約有85起。根據(jù)這些事故,按照橋梁服役的過(guò)程,事故主要原因大致可分為六類(lèi)。圖1為2000年以來(lái)導(dǎo)致的85起塌橋事故(不含地震原因)的統(tǒng)計(jì)分布情況,各數(shù)量按最主要的原因計(jì)。2.1施工對(duì)橋梁安全的影響設(shè)計(jì)和施工是橋梁安全的基礎(chǔ),合理的設(shè)計(jì)和施工是保障橋梁安全性能的源頭。設(shè)計(jì)施工中存在的問(wèn)題有:結(jié)構(gòu)不合理、計(jì)算有誤、施工圖不完善、施工方法不當(dāng)?shù)?。統(tǒng)計(jì)顯示,設(shè)計(jì)和施工原因?qū)е碌臉蛄菏鹿仕嫉谋壤畲?共35起,占41%,可見(jiàn)設(shè)計(jì)和施工對(duì)保障橋梁安全的重要性?，F(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)形式的多樣化,以及新材料、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用,使得很多橋梁在建造時(shí)沒(méi)有先例參考。在沒(méi)有進(jìn)行充分的論證前,就將不成熟的技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)際,都會(huì)造成橋梁安全隱患。橋梁的施工過(guò)程中,承包商追求經(jīng)濟(jì)效益,偷工減料,也會(huì)造成橋梁倒塌事故。然而公開(kāi)報(bào)道的事故中,大多為施工方案對(duì)安全沒(méi)有足夠重視導(dǎo)致。如2005年11月,貴州省珍珠大橋事故發(fā)生的直接原因是施工中使用了不符合安全質(zhì)量的施工器材和違規(guī)作業(yè);2009年1月青海省西寧市正在施工的高架橋,因橋墩鋼筋骨架突然倒塌,導(dǎo)致兩名工人死亡。2.2運(yùn)輸方面原因近年來(lái)我國(guó)公路交通流量驟增,盡管新建了大量的公路鐵路,但仍然不能滿足當(dāng)前的交通增長(zhǎng)需求。據(jù)國(guó)家發(fā)改委對(duì)我國(guó)2008年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,全國(guó)鐵路、公路、水路運(yùn)輸量總體比上年增長(zhǎng)。國(guó)家發(fā)改委2009年1~5月份的交通運(yùn)輸情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,交通運(yùn)輸量仍然較去年同期總體有所增長(zhǎng)。交通運(yùn)輸量的增長(zhǎng),導(dǎo)致汽車(chē)超載頻率更高,而水路運(yùn)輸?shù)脑鲩L(zhǎng)也導(dǎo)致了撞橋事故更頻繁的發(fā)生。由于管理不到位,加上運(yùn)輸駕駛?cè)藛T的對(duì)安全重視不夠,撞橋超載導(dǎo)致塌橋事故時(shí)有發(fā)生。汽車(chē)超載使橋梁結(jié)構(gòu)形成疲勞損傷,嚴(yán)重影響橋梁的耐久性,船舶撞擊對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成的沖擊荷載巨大,可能瞬間撞倒橋墩。在統(tǒng)計(jì)的85起塌橋事故中,撞橋13起,超載11起,共24起,占28%,是除設(shè)計(jì)施工原因以外最主要的原因。如2007年6月,廣東九江大橋事發(fā)之前處于安全運(yùn)營(yíng)狀態(tài),運(yùn)沙船舶偏離航道誤入非通航孔,直接撞擊23號(hào)橋墩,致四孔非通航孔橋面倒塌;2006年7月,渝黔高速公路人行天橋倒塌,據(jù)查勘因車(chē)輛撞擊所致;2009年6月,由于汽車(chē)超載,黑龍江省鐵力市西大橋單側(cè)倒塌。2.3施暴單位中,橋梁污染降橋事故原因分析我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家,洪水、地震、強(qiáng)風(fēng)、泥石流等的發(fā)生嚴(yán)重威脅橋梁結(jié)構(gòu)的安全。由于壞強(qiáng)度大、影響區(qū)域廣,地震所引起的橋梁破壞數(shù)量是所有原因中最大的。據(jù)2008年6月19日交通運(yùn)輸部新聞發(fā)言人公布的交通路橋損毀數(shù)據(jù),共有高達(dá)6140座橋梁在汶川地震中受損。在本文統(tǒng)計(jì)的不包含地震原因的85起塌橋事故中,雨水沖刷15起,泥石流2起,共17起,占20%,是引起橋梁倒塌事故的主要原因之一。我國(guó)臺(tái)灣南部的高屏大橋,據(jù)分析,先前已發(fā)現(xiàn)橋基嚴(yán)重裸露,加上幾天前十號(hào)臺(tái)風(fēng)碧利斯來(lái)襲,造成河川水位暴漲并沖毀橋基,導(dǎo)致大橋下陷斷裂。2.4施工不當(dāng)引起橋梁倒塌事故由于交通量的快速增長(zhǎng),原有的部分橋梁達(dá)不到現(xiàn)有的承載力,或者對(duì)交通流量有一定的限制,有可能對(duì)這部分橋梁進(jìn)行加固或拆除。而在橋梁的加固和拆除施工中,如果施工不當(dāng),同樣會(huì)造成橋梁倒塌事故。加固拆除不合理引起的橋梁事故,在本次統(tǒng)計(jì)中共5起,占6%。如2001年11月,長(zhǎng)沙市撈刀河鎮(zhèn)發(fā)生一座鐵路橋梁,由于工人將橋梁上部的橫梁先行切斷,致使橋梁受力結(jié)構(gòu)被破壞而倒塌。2009年5月17日湖南省株洲市紅旗路高架橋在拆除過(guò)程中垮塌,據(jù)媒體方面報(bào)道,直接原因是17日下午有建筑工人在一橋墩上打眼,橋梁受到震動(dòng),導(dǎo)致橋體重心發(fā)生變化,一個(gè)橋墩轟然倒塌,重達(dá)上千噸的橋面倒下,壓在相鄰的橋墩上,導(dǎo)致相鄰橋墩也發(fā)生倒塌。2.5橋梁結(jié)構(gòu)健全中存在一些問(wèn)題和破壞國(guó)內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范要求橋梁設(shè)計(jì)滿足適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀,但目前主要考慮其安全性能,對(duì)其本身的耐久、疲勞等考慮不足。橋梁結(jié)構(gòu)的病害指凡由于人為的(勘察、設(shè)計(jì)、施工、使用等)或自然的(地質(zhì)、風(fēng)雨、冰等)原因,使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求的一些問(wèn)題和現(xiàn)象。橋梁在使用過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)一些常見(jiàn)病害,如橋面鋪裝損壞、梁板出現(xiàn)橫向裂縫、橋臺(tái)裂縫、吊桿受損、纜索腐蝕等,這些病害如果不及時(shí)維修,還會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)的破壞。如2005年4月,江蘇省吳江市梅堰鎮(zhèn)一座橋梁突然倒塌,倒塌的大橋建于上個(gè)世紀(jì)80年代中期,是座危橋。盡管本文統(tǒng)計(jì)中,橋梁病害導(dǎo)致的事故只有3起,占4%,這并不意味著病害對(duì)橋梁的危害較小。本文統(tǒng)計(jì)的事故數(shù)目較小,是因?yàn)槲覈?guó)由于交通發(fā)展較快,部分橋梁不能適應(yīng)交通量的增長(zhǎng),在沒(méi)有達(dá)到使用壽命前便以拆除重建。加上大多的橋梁營(yíng)運(yùn)時(shí)間較短和部分事故未被本次統(tǒng)計(jì)也是原因之一。2.6基礎(chǔ)承載力降低橋梁運(yùn)營(yíng)階段的安全,不僅僅受本身質(zhì)量和上部荷載的影響,人為活動(dòng)也是因素之一。由于不規(guī)范的作業(yè),會(huì)造成橋梁基礎(chǔ)承載力降低,達(dá)不到原有的設(shè)計(jì)要求。如2005年7月,黑龍江省尚志市亞布力鎮(zhèn)興安橋突然倒塌,該橋倒塌的主要原因,是近年來(lái)一些人不斷采沙挖沙,河床變深,橋基承受能力不斷減弱所致。3公路橋梁的實(shí)際安全度橋梁結(jié)構(gòu)由于處于復(fù)雜的自然環(huán)境中,加上設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的近似性、外荷載作用的隨機(jī)性、材料強(qiáng)度的離散性、施工的分散性等,其實(shí)際安全度是一個(gè)不確定值。橋梁倒塌事故的發(fā)生,往往是多種原因同時(shí)存在的。我國(guó)橋梁大部分為建國(guó)后所建,橋齡一般為40年左右,大部分橋梁都存在一定的病害,而根據(jù)1982年全國(guó)公路普查資料,我國(guó)公路現(xiàn)有橋梁中危橋約占3.54%;而國(guó)道干線上的危橋約占2.4%。如何避免橋梁倒塌事故和研究預(yù)防橋梁災(zāi)害方法,也成為當(dāng)前災(zāi)害預(yù)防研究中的重要課題。3.1新技術(shù)在工程中的應(yīng)用原則深入進(jìn)行科學(xué)研究可以從源頭上排除橋梁的安全隱患,包含進(jìn)行新技術(shù)的適用性、自然災(zāi)害的應(yīng)對(duì)以及橋梁病害的發(fā)生規(guī)律等幾個(gè)方面。對(duì)于工程中應(yīng)用新技術(shù),要必須事先進(jìn)行充分的研究和調(diào)查,在反復(fù)論證其安全性后使用,確保新技術(shù)在設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用安全。而加強(qiáng)對(duì)自然災(zāi)害的研究,尤其是自然災(zāi)害的預(yù)測(cè),可以在橋梁建設(shè)時(shí)就采取有效防御措施。同時(shí)通過(guò)對(duì)材料耐久性能以及其力學(xué)性能的研究,可以在設(shè)計(jì)時(shí),采取相應(yīng)的措施來(lái)防止橋梁病害的發(fā)生。3.2嚴(yán)格施工質(zhì)量管理防止在建橋梁發(fā)生倒塌事故,應(yīng)從設(shè)計(jì)方案選擇開(kāi)始著手,根據(jù)建設(shè)橋梁地區(qū)的地質(zhì)、環(huán)境、交通運(yùn)輸預(yù)測(cè)、施工技術(shù)等條件選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,盡力避免設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)時(shí),要考慮一定的交通量增長(zhǎng)空間。施工時(shí),環(huán)境復(fù)雜、人員眾多,且施工人員大多理論水平較低。必須要強(qiáng)施工過(guò)程的監(jiān)控和管理,防止不合理的施工方法?？刂剖┕べ|(zhì)量著重注意以下幾個(gè)方面:選擇合理的施工方案,采用正確的施工方法;嚴(yán)格控制材料質(zhì)量;加強(qiáng)施工管理和安全教育。對(duì)于加固、拆除施工還受到原有橋梁狀況的影響,尤其是城市橋梁的加固、拆除施工環(huán)境,往往比新建難度更大。加固、拆橋方案制定前考慮應(yīng)掌握三大要素:收集橋的相關(guān)資料、鑒定橋的技術(shù)狀況和掌握現(xiàn)場(chǎng)施工條件。橋梁的建設(shè)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié),都會(huì)影響橋梁的安全性能。從方案的提出開(kāi)始,要建立一套完善的橋梁安全保障體系,每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控和質(zhì)量管理,施工過(guò)程中要嚴(yán)格監(jiān)控各部位的受力及沉降變化,消除橋梁的安全隱患。尤其是設(shè)計(jì)方案和施工方案,要進(jìn)行反復(fù)的論證可采用多種方法相互校驗(yàn)的方式對(duì)結(jié)構(gòu)和施工支架的受力進(jìn)行計(jì)算。并且事先要做好安全預(yù)案,防止突發(fā)事件,將事故威脅降低至最低水平。3.3橋梁極限承載力分析目前,我國(guó)橋梁的現(xiàn)狀是“重建輕養(yǎng)”,沒(méi)有真正意義上達(dá)到橋梁的養(yǎng)護(hù)目的,只有少部分的橋梁建立了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了能隨時(shí)掌握橋梁的安全狀態(tài),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)橋梁的安全健康監(jiān)測(cè),并對(duì)大型橋梁進(jìn)行定期安全檢查,對(duì)城市中車(chē)輛行人密集的立交橋更應(yīng)加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)。同時(shí)通過(guò)有效方法,正確核實(shí)橋梁極限承載力,判斷其能否滿足目前運(yùn)營(yíng)狀況。當(dāng)橋梁整體或局部承載力出現(xiàn)不足時(shí),根據(jù)檢查的實(shí)際情況分析采取正確的加固措施;當(dāng)橋梁極限承載力損失嚴(yán)重時(shí),應(yīng)考慮將其拆除重建。同時(shí)要加強(qiáng)交通管理,嚴(yán)格限制橋梁撞橋和超載事故的發(fā)生,積極做好防撞措施,杜絕因管理不善導(dǎo)致的橋梁事故發(fā)生。4加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督體系建設(shè),預(yù)防橋梁事故發(fā)生橋梁的倒塌事故,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)影響都較大,預(yù)防橋梁事故的發(fā)生有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)對(duì)以往橋梁倒塌事故分析,