桥梁常见灾害分析

作者：王成昆

来源：《城市建设理论研究》2014年第29期

摘要：近年来我国的桥梁灾害事故频发，对导致桥梁灾害的各因素进行预先分析是桥梁建设关键工作之一，具有明显的经济效益和社会效益。本文综合论述了导致桥梁灾害若干原因，同时并列举了具有代表性的经典案例来阐明对桥梁灾害研究的必要性。为将来桥梁施工、运营过程规避事故灾害提供参考。 关键词：桥梁；灾害；原因； 中图分类号：U448文献标识码： A

桥梁(Bridge)是跨越河流、山谷或其他既有路线等障碍的结构物，是用石料(Stone)、混凝土(Concrete)、钢筋混凝土(Reinforced concrete)、预应力混凝土(Pre-stressed concrete)以及钢(Steel)等建筑材料建造而成。在其施工建设和运营过程中，总是伴随着诸多不确定的风险，一旦导致事故灾害发生，对生命财产造成巨大损失。据不完全统计我国2002年至2007年垮塌的桥100余座，导致事故发生的因素众多，主要是人为因素和自然因素。其中人为因素主要有四个方面：设计方面、施工方面、材料方面以及管理养护方面，自然因素引起的桥梁倒塌往往是灾难性的，诱发原因有洪水、地震、强风、冰冻及漂浮物的撞击等。笔者总结了一些具有代表性的桥梁坍塌事故并以此探索导致事故的原因，以便在将来的桥梁建设过程中作为参考提早及时发现风险，避免灾难的形成。 1人为因素 1.1结构设计方面

1.1.1结构体系受力分析不完善

设计原因是指由于设计方案本身的缺陷造成桥梁施工、使用过程中的事故，源于设计的事故，其具体原因也是多种多样的。不少事故与结构型式复杂程度有关，特别是新型复杂的结构，在应用初期阶段，人们对其结构特性认识不够深入，设计理论不够成熟，极易导致工程事故的发生。最典型的案例就是位于美国纽约的塔科马桥。塔科马大桥就是在轻型的桥塔，柔韧的桥面这种时尚思想指导下建造完成的，其桥面只有常用悬索桥桥面高度的三分之一到四分之一。1940年11月7日，在风中颤动了数个月的塔科马大桥，在风的作用下，桥面扭曲严重，最终倒塌。正是因为当年人们对悬索桥受力体系的认识缺乏，对空气动力带给桥梁的影响还未足够重视，从而设计不合理最终导致了灾难的发生。

1.1.2结构设计细节处理不当

1970年,位于澳大利亚墨尔本的雅拉河上密尔福德天堂（钢箱梁桥）桥倒塌，钢箱梁桥己有很长的历史了，但由于二战后焊接及安装技术的发展，钢箱梁尺寸做得越来越大，箱壁变得越来越薄，最终，密尔福德天堂桥因为钢箱梁板件的几何缺陷，焊接残余应力的影响发生失稳，导致整个桥梁的破坏，所以对于韧部结构的处理不当会影响整体结构受力状况，严重者导致事故。

1.1.3设计时对材料性能认识不足

Tay Rail Bridge建于1878年，1879年12月28日，在一个暴风雨的晚上，此桥的中央跨坠入泰河，英国贸易部通过安全检查，认为这次灾难是英国桥梁灾难中最著名的一次。其倒塌的理论为，载人火车经过桥时，发生很大的风，风很容易地吹过火车顶部，由于火车下所有力学装置 (比如车轮等)导致下面的风速降低，结果火车升起，火车在向前行驶中开始离开轨道，撞击桥的一边，冲撞给整个结构冲击波，熟铁拉杆被拔离铸铁柱子底部的突缘，铸铁非常脆，在拉力作用下开裂，而熟铁又非常有延性，这个使用不同性质材料方面的设计缺陷导致Tay Rail Bridge的倒塌。 1.2施工方面

重庆市綦江县彩虹桥始建于1994年11月5日，竣工于1996年2月16日，垮塌于1999年1月4日，使用寿命仅两年零222天。;这次因工程质量导致的重大责任事故，共造成40人死亡，直接经济损失628万余元。经调查，彩虹桥突然垮塌是由两方面的原因造成的。一是工程质量问题：受力拱架钢管焊接质量不合格，存在严重缺陷，个别焊缝并有陈旧性裂痕；钢管内混凝土抗压强度不足，低于设计标号的三分之一；连接桥梁、桥面和拱架的拉索、锚具和镏片严重锈蚀。二是工程承发包不合法，事故调查组找不到工程设计专用章，设计手续不全。施工承包者是一个资质挂靠的个体业主，其组织的施工队伍不具备市政工程建设的技术力量和设备。

1.3管理养护方面

交通运输安全是交通工程永恒的主题，随着交通事业的发展，往往忽视了交通管理的重要性，由于管理不当，加速了桥梁的夭折。对桥梁管理来说大致包括两部分，一是对桥面车辆的管理，一是对桥下通航船舶的管理，据统计1959~1990年期间我国长江桥与船舶的撞击事故70余例。由此可见要想保持桥梁在役功能的发挥，管理必不可少。

2012年8月24日早晨，哈尔滨阳明滩大桥发生垮塌事故。据事故调查，分析认定匝道坍塌直接原因是驾驶超载货车，造成匝道钢混连续叠合梁一侧偏载受力严重超载荷，从而导致匝道倾覆。间接原因为执法巡查工作出现疏漏。

2007年6月15日凌晨5时10分，一艘佛山籍运沙船偏离主航道航行撞击九江大桥。这就是闻名中外的“九江大桥6•15船撞桥断事故”。调查证明，项目建设符合基建程序的各项要求。由于管理不善，船舶偏离航道，误入非通航孔，直接撞击到桥墩，该船产生的横桥向撞击力远大于设计横桥向撞击力及非通航孔桥墩横桥向防撞能力，导致四孔非通航孔桥坍塌，同时致使未坍塌的相邻孔出现严重损伤。 2自然因素 2.1洪水、泥石流

洪水對桥梁的破坏很大，且发生面积较广，出现的次数也较为频繁，洪水对桥梁的损害主要表现为掏空墩台基底，使墩台基础悬空，以致倾斜受力模式改变，其次是洪水压缩河床，水流加快，冲毁桥头调治构造物，冲断桥头两侧接线路堤，中断交通。

我国历来公路桥梁遭受洪水的主要破坏就十分严重，据1989~1993四年间不完全统计，我国灾害直接经济损失525亿元，其中洪灾灾害损失100亿元。

泥石流是一种破坏力极大的自然灾害，一次强大的泥石流，常常会毁桥淤路，淹没车站，中断交通，泥石流爆发后，沿途还会冲毁和淤埋大片农田，房屋村镇，工厂和矿山，甚至堵塞河流破坏航道，是山区建设工程中必须注意的自然灾害。 2.2地震

我国是一个地震多发国家，全国除少数省以外，都发生过6级以上破坏性地震。地震因其发生的突然性和巨大破坏力而被列为各种自然灾害之首，地震给人类带来的灾难有目共睹，1976年唐山大地震顷刻间使一座拥有百万人的城市夷为平地，40万人伤亡，经济损失达100亿元， 2008年5月12日发生于我国四川汶川的里氏8.0级地震己经造成6万多人死亡，1万多人失踪，给人民的生命财产造成了极大的损失。桥梁是陆上交通的生命线，它的破坏将严重影响抗震救灾工作的进行，所以研究地震灾害对桥梁的研究是有必要的。

位于映秀镇以南1 km左右的岷江右岸的百花大桥，桥全长495.55 m，最大墩高30.87 m。跨径组合为4×25 m+5×25 m+50 m+3×25 m+5×20 m+2×20 m，平面位于半径R=150 m的左偏圆曲线、192.601 m直线以及R=66 m的右偏圆曲线上。该桥距离震中仅1.5 km，地处断层的上盘，强大的逆冲作用使结构承受巨大的超重作用，导致桥墩轴压比成倍增大，其内部的纵向钢筋和混凝土的压应力陡增，极大地限制了结构延性性能的发挥，基本以脆性的弯剪破坏为主，甚至出现了混凝土压溃型破坏 。 2.3强风

风对桥梁的作用是一个十分复杂的现象，它受到风的特性、结构的动力特性和风与结构的相互作用三方面的制约。自然风是一个在时间上随机变化，在空间上不均匀分布的量，从强风的实测时程来看，它由周期在10min以上的长周期分量和周期仅约几秒钟的短周期分量组成。工程上，常把自然风分解为不随时间变化的平均风和随时间变化的脉动风两部分。前者对桥梁的作用相当于静力荷载，后者则相当于动力荷载。

风致破坏的典型桥梁是位于美国华盛顿的塔科马悬索桥。在为调查这一事故而收集的桥梁风毁资料中，人们还发现，自1818年起至少已有11座悬索桥遭到风毁。塔科马悬索桥的风毁事故引起了桥梁工程界的震惊，也促进了风对桥梁的作用的研究，使得此类事件未再度发生。 3结语

综上所述，我国桥梁面临的灾害众多，存在的问题数不胜数。我国幅员辽阔，地质、气候条件复杂多变，因此造成的桥梁灾害原因各式各样。尽管当今科学技术已经得到较充分的发展和应用，但在工程建设中事故隐患依然存在着，桥梁事故问题不是单纯的科学技术理论问题，它涉及到科学技术、经济、社会等多方面，桥梁事故带来的损失是令人痛心的，也是难以弥补的，但是如果我们对每个工程事故的发生原因进行深入细致分析，就能够从中获得许多的教训与启发。 参考文献：

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