桥梁倒塌事故综述及预防对策-上海公路.doc

桥梁倒塌事故综述及其预防对策 董正方，郭进，王君杰 （同济大学 桥梁系,上海,200092） 摘要：收集整理了国内外典型桥梁倒塌事故，对其倒塌因素进行了分类。并在此基础上深入分析了桥梁倒塌的原因，最后提出了预防桥梁倒塌事故发生的措施，供今后的桥梁建设参考。 关键词：桥梁；倒塌事故；安全；对策；综述 中图分类号：U447 文献标志码：A 1 前言 桥梁是一种人工修建的跨越地面障碍的结构物，在施工期间和运营过程中，总是伴随着一定的风险，在一定条件下，将导致桥梁倒塌事故的发生，甚至造成巨大的人身财产损失。桥梁安全关系到人民生命财产安全和社会稳定。如何避免桥梁倒塌事故的继续发生，一直是桥梁工作者关注的重点。然而时至今日，随着桥梁建设的发展和超期服役桥梁的增多，桥梁倒塌事故仍在发生，因此有必要对桥梁倒塌事故的原因和预防措施做进一步探讨。 2 桥梁倒塌事故综述 作者收集了国内外典型的502座桥梁倒塌事故[1-3]：事故发生在包括中国、美国、德国等主要国家在内的66个国家和地区，时间跨度是自公元1444年至2008年期间，桥梁的类型有人行桥、公路桥、铁路桥等。 导致桥梁倒塌的原因很多，但可以归为两类：人为因素和自然因素。人为因素可以细分为设计失误、施工失误、船舶撞击、火车撞击、汽车撞击、超载、知识水平限制、故意破坏等；自然因素可细分为地震、洪水、风雨、漂流物撞击、环境恶化、其他未知原因等。图1表示各种原因造成的事故数量，从图1中可以看出以下规律：地震造成的塌桥事故最多，占到了1/5还多，其次是设计失误，最少的是故意破坏；人为因素共造成281起塌桥事故，自然因素共造成221起塌桥事故。图2表示塌桥事故随时间的分布，从图2可以看出以下规律：1950年前的几百年时间塌桥数量只有105座，而1970-1979的十年间塌桥数量就有119座，当然和这期间中国发生了海城地震和唐山地震有关，这两次地震共造成39座桥梁倒塌；除去1970-1979十年间的特殊情况，可以看出塌桥数量是随着年代逐步增加的。 图1 塌桥事故数量分布 图2 塌桥事故数量随时间分布 进一步对塌桥事故进行了分析，分为航道桥事故和非航道桥事故，图3和图4分别表示航道桥事故和非航道桥事故的分布。从图3可以看出，对于航道桥，造成塌桥事故的首要原因是洪水，其次是船撞。从图4可以看出，对于非航道桥，造成塌桥事故的首要原因是地震，其次是设计失误。 图3 航道桥塌事故数量分布 图4 非航道桥塌事故数量分布 3 桥梁倒塌事故原因分析 3.1 地震 地震时刻威胁着桥梁工程，必威体育精装版的例子就是2008年汶川地震，在此次地震中就有多座桥梁倒塌[4]。综合分析历次地震中倒塌的桥梁，可以发现地震中倒塌的桥梁有下列规律[5]：由于桥梁支座、伸缩缝、剪力键等支撑连接件失效，桥梁上部结构与下部结构分离，导致落梁，由于落梁的强烈冲击力，造成下部结构破坏，海城地震和唐山地震中就有不少的例子，必威体育精装版的例子是汶川地震中的百花大桥，地震动效应使曲线主梁脱离最外侧桥墩支承，最终发生落梁坍塌并致桥墩损毁；由于桥墩或桥台失效，导致桥梁整体倾覆，典型例子有1989年美国的洛马·普里埃塔地震中倒塌的桥梁；由于软弱地基失效导致桥梁倒塌，这在发生砂土液化的地基上最为明显。 地震为什么会对桥梁造成巨大的危害呢？一般认为，首先地震是自然界的一大自然灾害，人们没有现成的理论或试验可以研究它，因此造成工程抗震研究滞后，一般都是有了灾害才能去研究；其次是工程技术人员的抗震意识不强，表现在设计人员和施工人员在设计和施工桥梁时，忽视抗震设计或抗震细节构造；最后就是抗震设计规范严重滞后，特别是我国至今还没有有关城市桥梁和轨道交通桥梁的抗震规范，就造成工程人员在设计施工时没有标准可以参考和遵守。 3.2 设计失误 设计失误是桥梁倒塌的第二大原因，桥梁设计是桥梁建设过程中的关键环节，没有好的设计，很难建成满意的桥梁。在实际工程中，设计失误主要表现在[6-7]：设计者责任心不强，盲目照搬已有设计，赶工期，非法分包，典型例子如1999年重庆綦江彩虹桥，设计工作分包到两个刚毕业的大学生手里，造成桥梁构造设计不合理，最后倒塌；设计者缺乏工程经验，不懂施工，对结构的力学特性了解不深，设计出来的方案，施工时风险大，质量不易控制，细部设计粗糙；设计者处理不好成熟技术与创新的关系，为求新颖而盲目创新，创新缺乏科学证明。 3.3 洪水 洪水也是一种自然灾害，对桥梁的危害很大，在洪灾中，桥梁的倒塌大部分跟基础附近的冲刷有关[8]，洪水导致局部冲刷严重，基础失效，进而桥梁倒塌；我国还存在河道过度采砂的问题，过度采砂造成河道改变，水道不畅，发生洪水时，就可能对桥梁构