大型桥梁整体安全性与对策

1、大型桥梁结构的安全性及对策桥梁与隧道工程国家重点(培育)学科赵建周 一、桥梁安全形势2007年1月5日：巴基斯坦西北部一座桥梁日在大雨中坍塌，桥上众多行人和车辆落入急流，造成至少39人死亡。2007年4月29日：美国旧金山市一辆载有汽油的油罐车行驶至公路交会处时，翻车并起火,火焰高达60米，致使上方州际公路交会处一段公路桥的钢梁弯曲，螺栓熔化，路面坍塌，砸到下面的公路，导致两条公路交通中断。 2007年月日：美国明尼苏达州密西西比河上一座修建于1967年、140米长的钢结构拱桥在交通高峰时突然垮塌，大约50辆汽车坠入河中，至少导致9人死亡，数十人受伤。 2007年月日：巴基斯坦某高架桥在总统剪

2、彩投入使用几天后坍塌导致至少4人死亡。2007年6月15日清晨:广东九江大桥引桥的 23号桥墩遭受撞击断裂后导致四孔200多米的非通航孔桥连续坍塌,导致9人死亡 2007年8月15日：湖南省凤凰县至大兴机场公路上，一座正在建设的300多米长的4跨石拱桥，突然发生坍塌，至少导致64人死亡，22人受伤。 2007年5月日：江西上饶地区的10孔355.2米长的连续圬工拱桥在数秒内坍塌 2007年5月13日：一座建成年系杆拱桥的一幅在一辆超载货车通行几分钟后整体坍塌。 2007年8月29日：在江苏省昆山市大洋桥水域，一艘货船因避让船只，撞上大洋桥桥墩，致使大桥部分桥面发生坍塌，船上一男子腿部被砸伤，另

3、有两人落水失踪。 平均设计寿命25年左右的斜拉索平均使用寿命13年左右大量大跨度预应力混凝土桥梁出现挠度过大现象，不得不提前加固甚至拆除重建。原因设计人为错误施工偷工减料运营管理不力设计理念落后规范更新滞后检测评估落后二、事故原因1、桥梁结构的整体安全性设计理论有待完善结构的整体安全性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。 尽管国内外的规范对结构整体安全性提出了设计上一定控制要求，但是由于设计理论与理念上的不完善，事实上桥梁结构整体安全性并没有具体指标进行控制2006年以色列与真主党冲突中，黎巴嫩多跨简支高墩板梁桥，某跨上部结

4、构受冲击力作用，桥墩在偏心压力作用下发生连续倒塌2006年以色列与真主党冲突中，黎巴嫩多跨简支梁桥，一跨上部结构受冲击力作用破坏，桥墩在偏心压力作用下引发临跨梁体塌落 中国的九江大桥与美国的阿肯色河桥都是某个桥墩被撞击破坏后导致多跨连续坍塌，九江大桥坍塌跨200多米、阿肯色河桥 坍塌跨177米美国密西比河桥的某个局部破坏导致桥梁整体连续破坏2004年韩国圣水大桥在建成15年后，某根竖杆疲劳断裂后导致跨中48米悬挂跨整体塌落4孔的凤凰桥在数分钟内连续倒塌；10孔的傍罗大桥自南向北在1分钟内连续倒塌.以上事故表明: 大量桥梁结构并不具备在局部破坏后不发生大范围连续破坏倒塌的能力. 在我国新颁布的公

5、路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）和公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）则通过两种方式来实现“破坏-安全性”的设计原则： (1)在偶然组合下作用下结构主要承重构件满足承载能力极限状态要求，偶然荷载一般考虑地震与船只撞击; (2)对于不采用偶然组合设计的桥梁结构则采用构造或其他预防措施来解决 桥梁结构进行偶然组合设计时，一般根据偶然效应组合要求先计算构件内力，根据内力值以及可靠度控制要求进行截面设计，即进行了构件层次可靠度设计：事实上，结构整体可靠度到底多大是没有明确的概念，从而导致所谓“风险桥型”的存在。为某个构件的可靠概率 连跨拱桥结构整体可靠概率

6、随桥墩数量的增加急剧下降的。这可能是拱桥事故频繁发生的重要原因之一。由于桥梁结构没有整体安全性控制指标，即使冗余度大的连续梁整体安全性没有简支梁高。对策建议 改进设计理论，在桥梁设计中引进桥梁结构整体安全性控制指标，并进行桥梁整体安全性检验与评估。 涉及的理论问题:1、整体可靠度指标怎么选择2、结构失效路径的计算（动力学模拟）3、偶然作用的选择2、规范修订进度难以适应社会形式发展 1961年颁布了公路桥涵设计规范；1974年颁布公路桥涵设计规范（试行）；1985年颁布了公路桥涵设计通用规范等；2004年我国实行新的公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范等平均15年左右进行一次修订，但是在美国

7、基本是3到4年对规范进行修订一次 桥梁结构的破坏一般具有以下特点： 大多数桥梁破坏是在损伤是逐渐演化累积后发生，具有明显的可观测性与过程性，如裂缝宽度逐渐增加；3、检测技术不完善、评估理论落后 利用(检)监测技术在损伤过程中进行连续或定期观测，及时进行桥梁安全性评估，可以有效避免部分事故发生；对策：监测技术是盲人摸象；检测技术是有心无力；评估理论是避实就虚。对大型桥梁而言：四、本学科的部分研究成果 解放军理工大学桥梁与隧道工程学科作为江苏省重点学科、国家重点(培育)学科，在工程院院士王景全的带领下近年来集中精力对我国桥梁安全形势、损伤演化机理、快速检测技术以及桥梁安全性评估理论方面进行了研究，取得了一些初步的研究成果。(1)工程院咨询项目：我国大型桥梁安全形势及对策(2)国家863专项：混凝土裂缝分布式自动检测系统研制 ；(3)总后勤部科研项目：桥梁应急保障综合技术研究等；(4)江苏省交通科技项目：桥梁非接触快速检测技术的应用研究;基于数码摄像技术的江阴长江公路大桥外观裂缝检测研究;大跨度预应力混凝土桥梁长期变形控制技术研究等.(1)裂缝非接触检测仪 2007年将该系统应用我国第一座斜拉悬索体系桥梁贵州乌江高速公路大桥的外观病害检测。 检测给出：各种病害的位置、裂缝的宽度与