橋梁安全耐久性與病害事故分析

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摘要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁作為最基本的交通設(shè)施，在加快兩岸要素的流通、提高城市化進(jìn)程、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)、人與自然的和諧發(fā)展等方面起到了不可替代的作用。但同時(shí)，橋梁質(zhì)量的安全性問(wèn)題和耐久性問(wèn)題也是不可忽視的。本文試圖從橋梁安全耐久性的定義出發(fā)，深入分析引起橋梁耐久性病害的因素，并借助實(shí)際案例來(lái)具體闡述。

關(guān)鍵詞：橋梁；結(jié)構(gòu)安全耐久性；病害事故

橋作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，連接四海，溝通八方。大橋的建成通車有利于人流、物流、資金流的融會(huì)貫通，對(duì)一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變有著極其重要的意義。橋梁一旦發(fā)生坍塌，所帶來(lái)的損失是不可以估量的。因此橋梁的安全與耐久性越來(lái)越受到人們的重視。近些年，我國(guó)某些地區(qū)出現(xiàn)了沒有考慮安全耐久性而提前結(jié)束使用壽命的橋梁，這極大地造成了資源的浪費(fèi)，同時(shí)又給人們生活帶來(lái)不便。對(duì)橋梁安全性和結(jié)構(gòu)耐久性能的提高將是人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的焦點(diǎn)。

一、橋梁安全耐久性的定義

橋梁的安全性是指在橋梁在施工過(guò)程和使用過(guò)程中，不僅承受來(lái)自環(huán)境外部的各種力，并且在一些偶然事件進(jìn)行時(shí)和發(fā)生之后，仍能保持必要的整體穩(wěn)定型的能力。也就是說(shuō)橋梁要盡大可能地具有承載力，以保證橋梁在各種意外時(shí)能夠穩(wěn)定不垮。

橋梁的耐久性是指橋梁在日常的使用和維護(hù)條件下，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，仍能保持自己在建造初期的既定功能。也就是說(shuō)橋梁在各種因素的共同作用下，在投入養(yǎng)護(hù)和維修的成本固定的情況下，在其使用周期內(nèi)，保持橋梁的安全性的能力。耐久性的內(nèi)涵不僅包括了長(zhǎng)久的使用生命力，還包括了經(jīng)濟(jì)上地最大節(jié)儉持久。

二、影響橋梁安全耐久性的原因及對(duì)病害事故的分析

造成橋梁安全耐久性病害的因素來(lái)自由方方面面，從橋梁的設(shè)計(jì)到施工，從橋梁的勘測(cè)到使用與養(yǎng)護(hù)，并且與橋梁的結(jié)構(gòu)類型、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)因素、環(huán)境的惡劣因素都有著不同程度的關(guān)系。具體來(lái)說(shuō)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

（一）設(shè)計(jì)上本身存在著缺陷

橋梁的發(fā)展是一個(gè)漫長(zhǎng)的工程發(fā)展過(guò)程，在不同的歷史階段內(nèi)，對(duì)自然規(guī)律的理解有限，再加上受制與當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力水平與經(jīng)濟(jì)狀況，設(shè)計(jì)上難免出現(xiàn)不夠規(guī)范。在現(xiàn)階段，由于某些設(shè)計(jì)師過(guò)于追求橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而忽視了對(duì)其設(shè)計(jì)的合理性判斷，沒有充分考慮混凝土收縮以及溫度效應(yīng)等因素。這種認(rèn)識(shí)性因素也是影響橋梁的安全與耐久性的重要原因。

事故1：惠林橋和塔科馬海峽的倒塌。美國(guó)人埃勒脫雨1849年主持設(shè)計(jì)建造的跨越俄亥俄河的惠林懸橋，因其設(shè)計(jì)考慮的不周，忽視了空氣風(fēng)動(dòng)力振動(dòng)的影響，最終這座有名的橋在1854年，被一場(chǎng)大風(fēng)給摧毀了。

事故2：華盛頓州的塔克瑪雅海峽橋于1840年建造，跨徑853米，同年11月就趕上了一場(chǎng)8級(jí)大風(fēng)，橋面擺動(dòng)幅度達(dá)到8.5米，最終橋被摧毀。原因則是當(dāng)時(shí)的建造師沒有考慮到共振原理。大橋坍塌時(shí)風(fēng)速約為每小時(shí)40英里，由于空氣彈性顫振引起，涉及到力學(xué)上的扭動(dòng)變形，中心不動(dòng)，兩邊也隨之扭曲，并最終使鋼筋因震動(dòng)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致橋最終倒塌。

（二）汽車的超載運(yùn)行

汽車超載情況可以分為三種。第一種是橋梁修建時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，其原有的設(shè)計(jì)考量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)在運(yùn)行的車流量，橋梁進(jìn)行負(fù)荷承載。第二種是雖然是現(xiàn)時(shí)段修建的橋梁，但其實(shí)際通行的車流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)初期所預(yù)計(jì)的車流量。這兩種情況都是設(shè)計(jì)的負(fù)荷量過(guò)低而實(shí)際的車流量過(guò)高，屬于正常的交通量過(guò)大。最后一種則是車輛違法超載。這一種在我國(guó)的公路運(yùn)輸中隨處可見，占據(jù)了絕大比例的汽車超載運(yùn)行情況。這樣的超載情況貧乏，就使橋梁疲勞力幅度增大，橋梁負(fù)擔(dān)的壓力過(guò)大，很容易引起橋梁的結(jié)構(gòu)性破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓸蛄旱奶＿@種超載運(yùn)行，對(duì)橋梁安全性和耐久性的危害是致命的。

事故1：錢江三橋是一座著名的跨斜拉索大型橋梁，它于1993年動(dòng)工建成。2005年和2010年的時(shí)候，對(duì)錢江三橋都進(jìn)行了一定時(shí)期的封鎖維修活動(dòng)。2011年7月15日，錢江三大橋發(fā)生塌陷事故。后經(jīng)調(diào)查，確認(rèn)其坍塌主要原因是車輛超限超載。大橋禁止8噸以上的大型貨車運(yùn)行，但僅就事發(fā)當(dāng)天一個(gè)小時(shí)內(nèi)，通過(guò)大橋的60噸以上的車輛達(dá)10輛之多，100噸以上的4輛。

事故2：2009年12月開工建設(shè)的哈爾濱陽(yáng)明灘大橋于2011年建成通車，在2012年8月時(shí)，陽(yáng)明灘大橋垮塌，橋上4輛貨車從橋上翻下。調(diào)查結(jié)果是由于車輛嚴(yán)重超載導(dǎo)致匝道傾覆。橋上的4臺(tái)貨車核載經(jīng)過(guò)調(diào)查人員的稱重，總量為102.135噸，實(shí)際載重量為395.4噸，屬于嚴(yán)重超載。

（三）施工過(guò)程不當(dāng)

某些建筑團(tuán)隊(duì)位了謀得不發(fā)經(jīng)濟(jì)利益，將施工采用的材料換成質(zhì)量較次、價(jià)格較便宜的材料。材料的以假亂真、以次充好的違法現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了一個(gè)橋梁的質(zhì)量。有些建筑團(tuán)隊(duì)缺少工程實(shí)踐與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)工藝程序不當(dāng)或落后，這也會(huì)對(duì)橋梁的安全性與耐久性產(chǎn)生影響。

事故1：2000年11月27日，深圳東部快速路在建的鹽壩高速公路橋面突然坍塌，直接塌陷的長(zhǎng)度為起點(diǎn)高架引橋的30至50米長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)調(diào)查和驗(yàn)證，導(dǎo)致其坍塌的主要原因是在施工執(zhí)行不當(dāng)，導(dǎo)致中立桿垂直高度誤差偏大。再加上部施工人員沒能將部分扣件完全擰緊；且錯(cuò)誤在水平桿架連接的過(guò)程中沒有采用搭接方式，使支架整體的穩(wěn)定性受到很大損害。

事故2：1998年2月，湖北巴東縣焦家灣大橋突然坍塌。經(jīng)查證，這座正在施工中的大橋坍塌直接原因是木拱架的質(zhì)量低劣以及石拱圈的砌筑方法不當(dāng)。此建筑工程中，施工人員偷工減料，使用劣質(zhì)材料。

（四）橋梁維修與養(yǎng)護(hù)工作的忽視

許多橋梁工程只重視橋梁的設(shè)計(jì)和施工階段，往往在其投入使用后忽視了對(duì)橋梁的維修和養(yǎng)護(hù)。橋梁團(tuán)隊(duì)由于缺乏的法制觀念，忽視了法律中要求的后續(xù)管理；同時(shí)又缺少基本的科學(xué)管理先進(jìn)思維與風(fēng)險(xiǎn)投資意識(shí)。橋梁在初受損害時(shí)，進(jìn)行救助和彌補(bǔ)的代價(jià)非常小，然而大部分橋梁團(tuán)隊(duì)只有在橋梁出現(xiàn)了直觀上的較大損失時(shí)才去進(jìn)行修補(bǔ)。這樣，橋梁在日積月累的消耗中沒有得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)，其安全性和耐久性自然會(huì)大大降低。

事故1：德國(guó)的Kohibrand Estuary橋由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，橋梁的斜拉鎖被腐蝕嚴(yán)重，建成后不過(guò)三年，就將橋上的所有斜拉鎖都換了一遍。

事故2：委內(nèi)瑞拉有名的Maracaibo橋，由于養(yǎng)護(hù)不良，在使用了16年以后，橋上的索全部換掉。

（五）意外因素

許多不可預(yù)見與不能避免的強(qiáng)大自然災(zāi)害也對(duì)橋梁的安全性和耐久性進(jìn)行著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如洪水、颶風(fēng)、地震等。風(fēng)雨自然的侵襲和資質(zhì)環(huán)境潛移默化的改變，都會(huì)影響著橋梁的鋼筋混凝土、構(gòu)件截面與受力的分布。

事故1：1976年我國(guó)發(fā)生了7.8級(jí)的唐山大地震，毀壞了數(shù)道橋梁。

事故2：2000年8月，臺(tái)北省的高平大橋突然斷裂垮塌。據(jù)調(diào)查，事故發(fā)生的原因是臺(tái)風(fēng)造成河水暴漲，這座連接高雄與屏東的大橋基礎(chǔ)由于早已裸露，被河水沖垮，所以導(dǎo)致大橋下陷坍塌。

三、小結(jié)

經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)橋梁建設(shè)的需求也日益擴(kuò)大，橋梁在促進(jìn)兩岸地區(qū)的城市發(fā)展以及提高人民生活質(zhì)量等方面起著重要的作用。但應(yīng)該看到在橋梁建設(shè)中事故也是頻繁發(fā)生，許多橋梁在沒有達(dá)到預(yù)期使用周期時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，這一切都說(shuō)明橋梁建筑中對(duì)安全性和耐久性性能的忽視。因此，在現(xiàn)階段的發(fā)展中，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)橋梁構(gòu)建中造成橋梁安全耐久性病害的原因進(jìn)行探討和分析，這樣才能對(duì)癥下藥，更好地進(jìn)行橋梁建設(shè)與發(fā)展。

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