我國橋梁抗災(zāi)科研現(xiàn)狀與發(fā)展研究

○陳 雪宋英華

（1、武漢理工大學(xué)管理學(xué)院；2、武漢理工大學(xué)危機(jī)與災(zāi)害研究中心 湖北 武漢 430070）

我國橋梁抗災(zāi)科研現(xiàn)狀與發(fā)展研究

○陳 雪1宋英華2

（1、武漢理工大學(xué)管理學(xué)院；2、武漢理工大學(xué)危機(jī)與災(zāi)害研究中心 湖北 武漢 430070）

提高橋梁自身的抗災(zāi)能力是世界橋梁建筑的重要課題，也是我國發(fā)展現(xiàn)代橋梁建設(shè)事業(yè)的重要環(huán)節(jié)。本文通過對“十一五”建設(shè)期間我國橋梁抗災(zāi)科研現(xiàn)狀的分析，以及對近年來我國橋梁重大塌陷事件原因的分析，指出我國橋梁建設(shè)在防災(zāi)、抗災(zāi)等科研工作中的問題與不足，并提出了一些改善的意見和建議，以供相關(guān)部門參考。

橋梁 抗災(zāi) 科研能力 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

一、概述

我國是一個擁有數(shù)千年橋梁建設(shè)歷史的國家，在這漫長的橋梁建設(shè)發(fā)展過程中，我國歷代的工匠們積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其在抵抗自然災(zāi)害和人為災(zāi)害對橋梁造成的破壞、增強(qiáng)橋梁使用安全性和延長橋梁使用壽命等方面，做出了最早的探索和研究。但在19世紀(jì)，由于現(xiàn)代煉鋼法和人造混凝土石料的廣泛應(yīng)用，使西方國家修建出橋體更穩(wěn)固、通行更安全、抗災(zāi)耐用性能更強(qiáng)的橋梁，而我國的橋梁事業(yè)卻因戰(zhàn)爭等因素停滯不前。新中國成立后，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人充分認(rèn)識到我國橋梁事業(yè)與西方國家之間的差距，積極制定相關(guān)政策、增加科研投入、培養(yǎng)專業(yè)人才、擴(kuò)大交流合作，通過近半個世紀(jì)的不斷努力，從最初的聯(lián)合建設(shè)，到20世紀(jì)70年代的深入探索，最終迎來了20世紀(jì)90年代我國橋梁事業(yè)的騰飛。如排名世界第一的大跨徑斜拉橋蘇通大橋，排名世界第二的大跨懸索橋西堠門大橋等均是由我國設(shè)計(jì)建筑而成，取得了舉世矚目的成就。然而，隨著人類社會的不斷發(fā)展和對自然界環(huán)境的破壞，人們對橋梁抵抗災(zāi)害的能力提出了更高的要求，如何使橋梁能夠?qū)谷找骖l繁嚴(yán)重的各類自然、人為災(zāi)害，延長使用壽命，保證通行安全，已成為世界各國橋梁建設(shè)事業(yè)的重大課題。

二、橋梁抗災(zāi)科研現(xiàn)狀分析

1、國內(nèi)外橋梁抗災(zāi)科研現(xiàn)狀

世界各國，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家對橋梁抗災(zāi)技術(shù)歷來十分重視。他們一方面采取科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來量化防災(zāi)程度，另一方面在橋體設(shè)計(jì)、建設(shè)材料、施工工藝和研究領(lǐng)域上也不斷推陳出新，如美國加利福尼亞州交通廳資助加州大學(xué)內(nèi)置實(shí)驗(yàn)室實(shí)施科研，采取先進(jìn)的復(fù)合材料（玻璃纖維、碳纖維）加固舊橋和設(shè)計(jì)新橋，以提高抵抗地震的延性和韌度。德國采用斜拉設(shè)計(jì)和風(fēng)洞試驗(yàn)增加大橋剛性梁的剛度，以減少風(fēng)動力穩(wěn)定性不良帶來的災(zāi)害。日本使用箱型橋體設(shè)計(jì)擴(kuò)大抗扭剛度和承受偏載重能力，并積極研發(fā)具有抗風(fēng)、抗震、抗大氣潮汐侵蝕的結(jié)合梁，取得了先進(jìn)的科研成果。

我國在發(fā)展橋梁建設(shè)事業(yè)的過程中，一直將提高橋梁抗擊自然、人為災(zāi)害的能力、提高橋梁通行安全性能和延長橋梁使用壽命作為重點(diǎn)科研環(huán)節(jié)。政府不僅制定了相關(guān)政策，從交通行業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展層面來提出我國橋梁抗災(zāi)科研的階段性建設(shè)方向和目標(biāo)，同時也投入大量人力、物力和科研經(jīng)費(fèi)來建設(shè)橋梁專項(xiàng)科研國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并加大國際交流合作，重視具有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國橋梁抗災(zāi)技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)新性科研成果的轉(zhuǎn)化和國際橋梁抗災(zāi)難點(diǎn)項(xiàng)目的攻克。如在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中，我國規(guī)定將注重大型橋梁的研發(fā)、建設(shè)和養(yǎng)護(hù)，重點(diǎn)研究大型交通基礎(chǔ)設(shè)施（橋梁）抵抗地震、臺風(fēng)、暴雨、洪水等自然災(zāi)害的能力，發(fā)展災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急處置、風(fēng)險分析評估的關(guān)鍵技術(shù)。在《公路水路交通中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》中，我國提出了重點(diǎn)支持交通防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)、特殊氣候條件下的交通安全技術(shù)和公路水路安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方向的技術(shù)開發(fā)。在《公路水路交通“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定，重點(diǎn)發(fā)展橋梁建設(shè)的科研關(guān)鍵技術(shù)，提高橋梁抗風(fēng)抗震抗潮汐性能，超大跨徑橋梁施工技術(shù)與質(zhì)量控制技術(shù)以及橋梁耐久性和舊橋檢測、評定、加固成套技術(shù)。這些政策為提高我國橋梁抗災(zāi)技術(shù)科研能力提供了有力的支持。

在“十一五”建設(shè)期間，我國在上海、重慶、江蘇、北京、西安、黑龍江等重點(diǎn)省市針對各類自然災(zāi)害，如風(fēng)災(zāi)、雪災(zāi)、雷電、暴雨、潮汐、地震等以及各類人為災(zāi)害，如撞擊、超載、建設(shè)質(zhì)量、金屬疲勞、水工建筑物損耗、長大橋梁安全檢測和舊橋加固等方面形成專項(xiàng)科研院所。目前為止主要有8所交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行著對我國橋梁抗災(zāi)能力的科學(xué)研究。這些國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有些依托于國家政府部門（如交通部），有些根據(jù)所處地理位置和科研實(shí)力，依托于重點(diǎn)大學(xué)和知名企業(yè)，其科研專項(xiàng)比例和科研方向如圖1所示。

圖1 我國“十一五”橋梁專項(xiàng)科研分類比例

如圖1可知，我國交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)科研中，舊橋加固與檢測和水工構(gòu)造物性能這兩個科研方面占據(jù)最大比例，各達(dá)到25%，橋梁抗震和交通安全特種材料這兩個科研方面各達(dá)到13%，長大橋梁檢測和抗風(fēng)技術(shù)這兩個方面各達(dá)到12%。這是根據(jù)我國目前的橋梁建設(shè)現(xiàn)狀來設(shè)置的。

我國歷年建設(shè)的橋梁隨著時間的推移逐漸老化，通過舊橋承重監(jiān)測、橋體加固和水下構(gòu)造物檢測來增強(qiáng)橋梁通行的安全性將成為重中之重，因此舊橋加固與檢測和水工構(gòu)造物性能占據(jù)最大比例。我國國土遼闊、地質(zhì)復(fù)雜、氣候多變，一些地區(qū)恰處于地震頻繁或氣候嚴(yán)酷的地區(qū)，橋梁建設(shè)需要在抗震技術(shù)和橋梁路面特種材料（利于除冰、除雪、防滑、高延展性）的方面投入科研力量，使橋梁在地震情況和惡劣天氣時仍能保證安全通行，因此橋梁抗震和交通安全特種材料所占比例為第二。在“十二五”建設(shè)期間，我國橋梁事業(yè)發(fā)展將注重長大橋梁、大跨徑、跨海大橋的修建，對其抗風(fēng)性能和即時安全檢測的能力十分重視，因此長大橋梁檢測和抗風(fēng)技術(shù)所占比例為第三。由于這些交通行業(yè)橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)科研實(shí)驗(yàn)室均根據(jù)我國橋梁發(fā)展的實(shí)際需求和現(xiàn)狀來進(jìn)行投入建設(shè)，具有較強(qiáng)的針對性，如表1所示。

由表1可知，我國目前交通行業(yè)這8個橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室均是在“十一五”建設(shè)期間獲得認(rèn)定的，經(jīng)管認(rèn)定時間不長，但由于國家在政策、資金上重點(diǎn)扶植和投入，均取得了較大的成績。如依托于江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司的長大橋梁健康監(jiān)測與診斷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，僅2008年就新購置設(shè)備（10萬元人民幣以上）19臺，引進(jìn)碩、博高學(xué)歷人才12名，新增科研項(xiàng)目18項(xiàng)，完成重要項(xiàng)目6項(xiàng)，參與或組織專項(xiàng)學(xué)術(shù)交流與技術(shù)培訓(xùn)72次，發(fā)表各類核心期刊論文36篇；如依托于交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院的水工構(gòu)造物檢測、診斷與加固技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在2008年就完成各類研究成果報告31項(xiàng)；如依托于交通部公路科學(xué)研究院的舊橋檢測與加固技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在人員管理、設(shè)備管理、成果管理、學(xué)術(shù)交流管理等方面制定詳細(xì)的管理?xiàng)l例，購置了國際一流的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和其他大型橋梁實(shí)驗(yàn)檢測設(shè)備，對橋梁相關(guān)部件的生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，編寫成行業(yè)規(guī)程、技術(shù)指南，對橋梁建筑實(shí)施方的施工能力進(jìn)行審查和評價，確保其具有建設(shè)的資格。在2008年雪災(zāi)和汶川地震等自然災(zāi)害發(fā)生后，及時組織科研隊(duì)伍現(xiàn)場考察，獲取災(zāi)后第一手信息數(shù)據(jù)資料。如依托于長安大學(xué)的舊橋檢測與加固技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建立了儀器設(shè)備有償使用管理辦法與經(jīng)費(fèi)管理辦法，以促進(jìn)資源共享，提高大型儀器和平臺設(shè)備的對外開放程度和利用率等。

表2 我國近年來橋梁塌陷事故一覽

表1 我國交通行業(yè)橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一覽

2、問題與不足

盡管我國對橋梁抗災(zāi)科研能力十分重視，各實(shí)驗(yàn)室在短時間內(nèi)也取得了較大的科研成績，但近年來因各種自然、人為災(zāi)害導(dǎo)致的塌橋事件仍然層出不窮。

分析表2可知，近年來我國橋梁倒塌原因主要來自于人為災(zāi)害，具體體現(xiàn)在橋梁建設(shè)行業(yè)規(guī)范不統(tǒng)一不健全（如橋梁設(shè)計(jì)、水文地質(zhì)、建設(shè)材料、承建方能力、施工人員技術(shù)、建設(shè)監(jiān)督管理等規(guī)范不健全）和舊橋維護(hù)不重視不及時（如橋體安全性監(jiān)測、橋墩加固、提高耐撞抗震性等、橋體維護(hù)、橋梁附近區(qū)域保障）這兩個方面。同時，也沒有采取完善的法律法規(guī)對橋梁建設(shè)整個過程進(jìn)行監(jiān)督認(rèn)定和對所承擔(dān)責(zé)任方進(jìn)行約束和控制。在橋梁建設(shè)過程中，如果沒有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男袠I(yè)規(guī)范可遵循，在建設(shè)前的地質(zhì)考察上、建設(shè)時的資金投入保障上、在承建方的施工技能上、在建設(shè)過程中的監(jiān)督管理上、在建設(shè)完成后的定期監(jiān)測修復(fù)上就不可能得到全面的控制和把握，那么橋梁倒塌事故的發(fā)生將是必然的，不但威脅人民生命安全，也使國家和社會蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，交通行業(yè)橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)憑借國家相關(guān)部門、企業(yè)和高校的有利扶持，根據(jù)自身領(lǐng)域的科研專長和優(yōu)勢，通過現(xiàn)場勘測和實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)，撰寫統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范，確保橋梁建設(shè)的每一步驟，包括選址、設(shè)計(jì)、材料、施工等應(yīng)達(dá)到的要求，建立起完善的對設(shè)計(jì)方、承建方、維護(hù)方能力的評價考核體系和定期安全監(jiān)測評估管理制度，突出重大關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，著重科研專利成果的研發(fā)，并積極地將其運(yùn)用到解決橋梁抗災(zāi)的實(shí)際問題上，實(shí)現(xiàn)以科研能力規(guī)范和領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)進(jìn)步的目的。

三、提高我國橋梁抗災(zāi)科研能力的建議

目前，我國交通行業(yè)橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室主要是根據(jù)自身科研專長進(jìn)行增強(qiáng)橋梁抗災(zāi)能力，在實(shí)驗(yàn)室數(shù)量、研究深度和廣度、科研項(xiàng)目數(shù)量、專利成果轉(zhuǎn)化、人才引進(jìn)和培養(yǎng)、經(jīng)費(fèi)來源渠道和國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流合作等方面還需要進(jìn)一步的提高。

從事橋梁抗災(zāi)基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)研究和社會公益研究的科研機(jī)構(gòu)，是提高我國橋梁抗災(zāi)科研能力的重要力量。我國交通行業(yè)橋梁抗災(zāi)科研能力發(fā)展目前仍重點(diǎn)依托于專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室。而“職責(zé)明確、評價科學(xué)、開放有序、管理規(guī)范”將是其應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。因此需明確實(shí)驗(yàn)室應(yīng)完成哪些工作，其工作的內(nèi)涵有哪些以及應(yīng)達(dá)到哪些目標(biāo)，才能權(quán)責(zé)清晰地推進(jìn)發(fā)展并使國家相關(guān)行業(yè)部門建立完善的考核評價體系進(jìn)行監(jiān)督，成為科學(xué)、規(guī)范、開放、資源共享的專項(xiàng)科研機(jī)構(gòu)。本文通過歸納分析，按照職能分類的方式，將交通行業(yè)橋梁抗災(zāi)專項(xiàng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室所應(yīng)完成的內(nèi)容歸納為實(shí)驗(yàn)室發(fā)展、實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)科研、實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)交流和實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作保障這五個方面。

1、實(shí)驗(yàn)室發(fā)展

實(shí)驗(yàn)室發(fā)展是提高實(shí)驗(yàn)室科研能力的前提，主要是由實(shí)驗(yàn)室高層管理人員根據(jù)國家行業(yè)發(fā)展和市場需求制定實(shí)驗(yàn)室發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和階段性所應(yīng)完成的目標(biāo)。并深化科研機(jī)構(gòu)改革，建立現(xiàn)代科研院所運(yùn)營和管理制度。同時編寫年報和工作總結(jié)，接受國家考核。從而明晰職責(zé)定位，優(yōu)化資源配置，集中力量形成優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域和研究基地。

2、實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)科研

主要是研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性科研成果。編寫行業(yè)規(guī)范，保證行業(yè)科學(xué)權(quán)威性。同時重視基礎(chǔ)研究，促進(jìn)專利和科研成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。對受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場勘測，獲取科研數(shù)據(jù)和急需解決的問題。重點(diǎn)應(yīng)放在科研與實(shí)際的結(jié)合上來，實(shí)現(xiàn)以科研指導(dǎo)行業(yè)，行業(yè)推動科研的目的，以工程項(xiàng)目中的實(shí)地勘探、災(zāi)后地區(qū)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)分析、提高橋梁抗災(zāi)能力的疑難問題入手，通過實(shí)驗(yàn)室仿真模擬來獲取我國橋梁建筑行業(yè)的各項(xiàng)指標(biāo)和合格標(biāo)準(zhǔn)，確立科學(xué)有效的行業(yè)規(guī)范，使得橋梁建設(shè)和維護(hù)的每一個環(huán)節(jié)都有據(jù)可循。同時，結(jié)合工程實(shí)際，積極研發(fā)專利產(chǎn)品和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性科研成果并加以推廣和轉(zhuǎn)化，解決我國橋梁抗災(zāi)的關(guān)鍵問題。

3、實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)

主要是引入和培養(yǎng)行業(yè)人才以及留住專業(yè)人才。吸引和培養(yǎng)專業(yè)學(xué)術(shù)帶頭人，可以采取產(chǎn)學(xué)研合作、交換培養(yǎng)、社會招聘等方式，匯聚一批專業(yè)科研人才，并采取固定人員與流動人員相結(jié)合的用人制度，保證實(shí)驗(yàn)室科研實(shí)力的穩(wěn)定性和知識、信息的流動性。

4、實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)交流

積極與國際、國內(nèi)社會合作，舉辦和參與學(xué)術(shù)會議及國際交流會議，發(fā)表專著和論文，增強(qiáng)自主選題科研能力，倡導(dǎo)原創(chuàng)性科研。

5、實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作保障

主要是開拓融資渠道，穩(wěn)定支持科研活動的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，購買必須的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)面積，優(yōu)化科研環(huán)境，完善后勤系統(tǒng)和信息共享平臺，使得設(shè)備等資源獲得最大程度的利用以及獲得人才、專利、市場挖掘的提高。各專項(xiàng)科研院所在“十二五”期間如能做到上述建議，我國橋梁抗災(zāi)技術(shù)科研水平必將得到質(zhì)的飛躍，從而以科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)行業(yè)實(shí)踐，保障國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（注：本論文得到中國交通部科技司相關(guān)課題和資料支持。）

[1]宋英華：突發(fā)事件應(yīng)急管理導(dǎo)論[M].中國經(jīng)濟(jì)出版社，2009.

[2]周南：塌橋之痛——近年中國橋梁垮塌事故之Top8[J].中國市場，2007（33）.

[3] 項(xiàng)海帆：中國橋梁史話[J].地圖，2004（5）.

[4]楊渡軍：船舶撞墩毀橋事件的研究現(xiàn)狀[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報，1985（4）.

[5]劉健新：汶川地震橋梁破壞及中外橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對比[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2010（11）.