公路桥梁安全和耐久问题探讨

从怎么看到怎么办?二Ｏ一五年十二月公路桥梁安全和耐久问题探讨5小结引言1设置标准2问题探讨3建议4报告目录引言在人类文明的发展史中，桥梁占有重要的一页。

中国古代桥梁的辉煌成就为世人所公认。古代石拱桥的代表-赵州桥-已经1300多年（载重8吨、限制5吨使用，维修保护至今）进入21世纪以来，我国的公路桥梁建设实现了跨越式的发展，截止2014年底我国桥梁总量已达75.71万座，桥梁总长4257.89万米。一批具有世界影响力的大桥相继建成、投入使用。桥梁建设成就世界排名前10位的梁桥（中国5座）序号桥名跨径（m）国家建成时间1石板坡长江大桥330中国20062斯道玛大桥301挪威19983拉大森德大桥298挪威19984北盘江大桥290中国20135巴拉圭河桥270巴拉圭19795虎门大桥辅航道桥270中国19976苏通长江大桥专用航道桥268中国20087红河大桥265中国20038门道桥260澳大利亚19859瓦洛德二号桥260挪威1994桥梁建设成就序号桥名主跨(m)国家建成时间1重庆朝天门长江大桥552中国20092上海卢浦大桥550中国20033合江长江一桥530中国20134NewRiverGorgeBridge518美国19775BayonneBridge504美国19316SydneyHarbourBridge503澳大利亚19327重庆巫山长江大桥492中国20058ChenabBridge480印度20109宁波明州大桥450中国201110湖北支井河大桥430中国2009世界排名前10位的拱桥（中国6座）桥梁建设成就序号桥名主跨(m)国家建成时间1Russky1104俄罗斯20122沪通大桥（公铁两用）1092中国在建3苏通大桥1088中国20084昂船洲大桥1018中国20095鄂东长江大桥926中国20106多多罗大桥890日本19997诺曼底大桥856法国19958九江长江大桥818中国20129荆岳长江大桥816中国201010Incheon-2贵州鸭池河大桥800韩国中国2009在建世界排名前10位的斜拉桥（中国7座）桥梁建设成就序号桥名主跨(m)国家建成时间1明石海峡大桥1991日本19982虎门二桥泥洲航道桥1688中国在建3西堠门大桥1650中国20094大海带桥1624丹麦19985Gwangyang1545韩国20126润扬长江大桥1490中国20057南京长江四桥1418中国20128洞庭湖大桥1480中国在建9HumberBridge1410英国198110江阴长江大桥1385中国1999世界排名前10位的悬索桥（中国6座）桥梁建设成就序号桥名总长(km)国家建成时间1杭州湾大桥36中国20082港珠澳大桥35.6中国2016（在建）3东海大桥32.5中国20054青岛海湾大桥27中国20115KingFahdCauseway25巴林19866舟山大陆连岛工程25中国20097GreatBeltBridge17.5丹麦19978OresundStraitBridge16丹麦20009Rio-NiteróiBridge13.3巴西197410嘉绍大桥10.1中国2012世界排名前10位的跨海长桥（中国6座）桥梁建设成就中国的公路桥梁工程已经实现了西部跨越深沟峡谷、东中部跨越大江大河、东部跨越海湾、海峡三条战线的发展，“中国桥梁”作为一个品牌正在实施“走出去”战略，积极参与国际桥梁工程建设。桥梁建设成就现阶段存在的问题近年来，桥梁安全、耐久问题日益成为全球关注的焦点，这不仅是发展中国家面临的技术课题，也是发达国家所亟需解决的问题。相对而言，随着我国经济的快速发展，国内公路桥梁运营环境不断恶化，大规模工程建设时期所遗留的问题，伴随着公路桥梁运营时间的推移，其使用性能、耐久性能差，服务寿命短与安全性问题逐步凸显，频繁出现的公路桥梁安全事故以及大量桥梁未达到使用年限而面临大修加固的事实迫使我们不得不重新审视我国公路桥梁的安全性与耐久性。背景资料：

按桥梁管养的技术状况评定结果分类，技术状况评定等级为四、五类即“危桥”的有9万多座，占桥梁总数的13.3%，三、二、一类桥59万多座，占总数86.7%，为绝大多数。年加固？现阶段存在的问题

项目数量（座）比例备注类型梁桥8170%拱桥3530%合计116100%事故原因撞击1613.8%包括船撞和车撞超载3126.6%施工3832.8%水毁2118.1%建设32.6%包括设计、施工、监理、管理等综合因素爆炸10.9%国内近十年桥梁坍塌事故汇总表-不含地震现阶段存在的问题

项目数量（座）比例备注梁桥破坏形式构件破坏2429.7%包括施工中支架破坏整孔垮塌2733.3%一联垮塌1316%整体垮塌1214.8%不详56.2%拱桥破坏形式构件破坏720%包括系杆拱桥结构由于吊杆破坏造成的桥面部分坍塌整孔垮塌617.1%整体坍塌2160%不详12.9%国内近十年桥梁坍塌事故汇总表-不含地震

中国历史破坏性地震震中分布图现阶段存在的问题汶川地震造成的桥梁垮塌据有关方面对2008年汶川地震灾害统计资料，在调查的2154座国省干线桥梁中，共有52座桥梁完全失效（D级），70座桥梁出现了影响其结构承载能力的严重破坏（C级），另外还有279座桥梁出现了中等破坏（B级），共计401座，占调查桥梁总数的18.6%，另外轻微破坏和无破坏的桥梁占81.4%。随着我国现代化建设加速，能源生产与消费呈现较快的上升趋势，资源配置不均，运输需求大。背景-布局和供需矛盾问题能源消费以煤炭为主，区域产业结构重型化，大量的低端能源和重工业产品通过公路运输。背景=重载运输的需求汽车载重能力不断发展，民间改装服务业繁荣，超载现象屡禁不止。背景-汽车改装问题地震洪水风现阶段存在的问题自然因素导致的安全事故海啸2007年来桥梁风险事件呈上升趋势船撞倒塌车撞重载现阶段存在的问题人为因素导致的安全事故现阶段存在的问题人为因素导致的安全事故混凝土桥钢桥组合结构发生在桥梁上的踩踏事件-伤亡很大的风险事件桥梁工程全程存在风险2005年8月31日，伊拉克首都巴格达一座桥梁上发生灾难性踩踏事件，造成近1000人死亡，465人受伤。这起事件的起因是当时有人谎称有自杀式炸弹袭击，导致桥上数千人顿时一片混乱，最终酿成灾难。2010年10月22日晚间，金边钻石岛一座悬索桥在送水节欢庆活动中发生严重踩踏事件，造成456人死亡，另有700多人受伤，事故原因是桥身晃动致使有人认为大桥要倒塌从而引起混乱。桥梁工程全程存在风险2013年2月1日上午8点52分，连霍高速河南渑池段义昌大桥上一辆载满烟花爆竹的货车发生爆炸，事故造成大桥80米垮塌，10人死亡11人受伤，8辆有牌照运输车辆损毁。（混乱的媒体报道和网络质疑？）桥梁工程全程存在风险环境因素人为因素现阶段存在的问题耐久性降低现阶段存在的问题公路桥梁的基本功能为供车辆通行跨越天然或人工障碍物，汽车作为公路桥梁的服务对象，由汽车所引起的桥梁垮塌事故以及耐久性降低问题应当引起重视，如何实现车辆与桥梁的和谐共处值得深思。超载车辆压垮桥梁事故不断出现2004年，3起安徽双清路桥辽宁盘锦市田庄台大桥广东年丰大桥车辆作用下公路桥梁的安全问题2006年，7起甘肃洮河大桥陕西冷水河大桥吉林农安山湾桥湖南溢洪大桥山西七一渠桥河南关津大桥河南正阳熊寨中桥车辆作用下公路桥梁的安全问题2007年，5起新疆325线公路桥江苏常州运村大桥山西长治武乡桥山西临汾席坊桥河南鲁山澎河桥车辆作用下公路桥梁的安全问题2009年，5起河南走马岭大桥河南澧河大桥黑龙江呼兰河大桥津晋港塘匝道桥广东青莲桥车辆作用下公路桥梁的安全问题2011年，7起浙江春晖立交桥郑州跨京广桥长春东荣大桥江苏通榆河桥福建公馆大桥杭州钱江三桥北京白河桥车辆作用下公路桥梁的安全问题车辆作用下公路桥梁的安全问题事故汇总序号桥名地区桥型时间车重1阜阳双清路小桥安徽拱桥2004

2年丰大桥深圳梁桥2004

3盘锦市田庄台大桥辽宁梁桥200450t4洮河大桥甘肃双曲拱桥200646t5冷水河大桥陕西双曲拱桥2006

6农安山湾桥吉林梁桥2006

7溢洪大桥湖南梁桥2006

8七一渠公路桥山西梁桥2006

9新蔡县关津大桥河南梁桥2006

10正阳熊寨中桥河南梁桥2006

11省道325线公路桥新疆钢架桥2007>100t12常州运村大桥江苏拱桥2007>100t13山西长治武乡县山西刚架桥2007>130t14临汾河西龙寺村席坊桥山西梁桥2007约80t车辆作用下公路桥梁的安全问题事故汇总序号桥名地区桥型时间车重15澎河桥河南梁桥2007>250t16走马岭大桥河南梁桥2009＞100t17澧河大桥河南梁桥2009260t18铁力市呼兰河大桥黑龙江梁桥2009>60t19津晋高速港塘立交匝道桥天津梁桥2009146.72、142.28、140.22t20阳山县青莲公路桥广东梁桥2009

21浙江上虞春晖立交桥浙江梁桥2011124.44、125.6、110.73t22郑州跨京广铁路公路桥河南梁桥2011

23长春东荣大桥吉林梁桥201188.92t24328省道通榆河桥江苏梁桥2011

25武夷山公馆大桥福建拱桥2011>80t26杭州钱塘江三桥引桥浙江梁桥2011129t27怀柔白河桥北京拱桥2011160t28三环路群力高架桥匝道哈尔病梁桥20123*140t车辆作用下的耐久问题阴阳路（桥）面开裂下挠社会舆论广泛关注：陈肇元、范立础等院士认为我国公路桥梁建设中存在标准较低、耐久性考虑不足、养护维修不重视、质量控制问题较多等影响结构安全性与耐久性的诸多问题；（没有规范，如何追究别人的责任？-范立础）邓文忠院士认为桥梁设计中须确实地考虑超载的影响(如何考虑？）桥梁工程的安全性、耐久性广受关注！社会、媒体关注：荷载标准问题？？大、小？适应性？怎么办？行业如何应对和回应？上上下下、问题多多、压力极大！影响行业根基！！现阶段存在的问题政府声音——李盛霖部长要严格落实责任追究制。今后，凡治超不力、反弹严重，特别是发生超限超载车辆导致桥梁垮塌、人员伤亡等重大安全事故的省份，将通报批评，并限期整改。对于违法超限超载车辆造成桥梁垮塌恶性事故和重大人员伤亡的，公路管理机构要坚守职责，依据事故调查结论，启动路政管理案件诉讼程序，依法追究责任车辆和责任企业的民事赔偿责任。触犯刑法的，移交司法机关追究责任。要严格落实责任倒查制度，发现上路超载车辆，倒查到货运源头、车辆源头和监管源头，追究相关单位和部门的责任，做到违法超限超载运输车辆有路走不了、有车开不了。现阶段存在的问题各地反应和措施：《河南省地方高速公路设计技术要求》规定高速公路和特大桥梁、特殊桥梁按现行规范汽车荷载标准的1.3倍设计。山西、内蒙等省区也对重载交通和运煤专用通道开展了相关研究，这都对现行汽车荷载标准的调整提出了要求。更多的省区则按照国家要求，加强源头治超、严格治超；加强桥梁安全检测，加固各类危桥。现阶段存在的问题2

规范安全性与耐久性设置标准安全性对比耐久性对比公路桥梁的安全性力学的发展几何学法容许应力法破损阶段法极限状态设计法定值法半概率近似概率全概率风险设计概率的应用传统经验水准I水准II水准III水准IV我国规范中车辆荷载、相关系数、指标的来源；中、美、欧、日、英、法等国桥梁设计规范的对比国内外对比荷载水平安全水平对比设计汽车荷载代表值可变作用代表值汽车荷载Q0

t设计值标准值组合值频遇值准永久值汽车荷载汽车荷载各代表值之间的关系国内外规范汽车荷载水平比较①汽车荷载标准②冲击系数③横向折减系数④荷载分项系数⑤综合效应汽车荷载效应比较狭义标准广义标准狭义标准（1）汽车荷载标准中国规范的汽车车道荷载、车辆荷载标准值（总重）比美国略高。规范名称均布载（kN/m）集中载（kN）车道1车道2车道3中国04规范10.510.510.5180~360美国20079.39.39.3设计货车325设计双轴220欧盟(车道宽3m）9kN/m2(27kN/m)2.5kN/m2

(7.5kN/m)2.5kN/m2(7.5kN/m)第一车道300第二车道200第三车道100英国规范114~22.7114~22.7114~22.7120中国香港2006136~22.1136~22.1136~22.1120我国规范：550kN，5轴美国规范：325kN，3轴汽车荷载（2）冲击系数冲击系数有高有低、表达形式不一。我国现行规范：冲击系数由桥梁结构基频确定，与桥梁结构形式和跨径等因素有关，一般取值在0.05~0.45之间，局部加载采用（1+0.3）=1.3；美国规范为0.33，但只作用于货车和双轴，而不作用于车道荷载；英国、欧盟、中国香港等将冲击系数纳入荷载标准中，不单独计算。汽车荷载（3）横向折减系数横向折减系数有高有低、表达形式不一。车道12345678中国04规范1.001.000.780.670.600.550.520.50美国20071.201.000.850.650.650.650.650.65英国BD37/010.90.90.60.6

中国香港2006（m<6）10.80.670.60.560.53

中国香港2006（m>6）110.870.80.760.730.710.7欧洲规范包含于荷载标准值中汽车荷载（4）荷载分项系数汽车荷载分项系数较低。规范名称汽车荷载分项系数对比结果（各国规范/中国）中国04规范1.41美国20071.751.25英国规范1.51.07欧盟1.350.96分项系数：荷载变异性、结构安全性、目标可靠指标等因素的综合反映汽车荷载（5）综合效应考虑各系数后，小跨径、单车道桥车道荷载设计效应较各国规范低的较多，多车道、中等跨径桥较各国规范低的较少。汽车荷载国家表达形式考虑冲击和横向折减设计效应单车道多车道中国车道荷载+集中荷载111美国1.06~1.150.86~1.051.1~1.4欧洲1.8~1.9（0.84~1.14）1.29~1.581.25~1.85英国1.06~1.41.05~1.41.13~1.5法国0.94~1.090.94~1.261.08~1.44日本1.3~1.60.77~1.13——

单独对比活荷载标准值和分项系数及荷载效应组合，都不能反映规范隐含的安全度，而是必须和规范规定的结构抗力结合起来考虑。安全水平

公路桥梁结构的安全设计实际上是一个受国家经济条件约束的风险决策过程，决策是要在结构初始建造费用和未来可能的倒塌损失之间权衡。路桥荷载、净空标准与车辆生产标准及运输管理、治超、治限法规并道路运输物流成本和运输效率、效益之间的关系-更为复杂-多边关系？安全水平-风险概念的引入

每个人一生中可能遇到的风险的可能性（风险概率）-保监会风险知识1受伤：1/3；2难产（行将生育妇女）：1/6；3车祸：1/12；4心脏病突然发作（35岁后）：1/77；5在家中受伤：1/80；6；

受到致命武器的攻击：1/260；7死于心脏病：1/340;8家中成员死于突发事件：1/700；9患乳腺癌（女性）：1/2500；10死于中风：风险概率1/1700；11死于突发事件：1/2900；

12死于车祸：1/5000；13二手烟导致的肺癌：1/60000；14溺水而死：1/5000；15死于火灾：1/5000不要忽视风险存在，要有所准备！正确面对风险，降低风险的损害程度，是现代人必须面对的课题！1）可靠指标美国可靠度校准安全性对比1）可靠指标我国可靠度校准安全性对比1）可靠指标我国可靠度校准安全性对比1）可靠指标中、美、欧桥梁设计规范均采用可靠指标表达结构隐含的失效概率，中国规范的目标可靠指标略高于美国和欧洲，失效概率较小。安全性对比国家破坏安全等级一级二级三级可靠指标失效概率可靠指标失效概率可靠指标失效概率中国延性破坏4.71.3x10-64.21.3x10-53.71.1x10-4脆性破坏5.21.0x10-74.71.3x10-64.21.3x10-5欧洲4.21.3x10-53.71.1x10-43.26.9x10-4美国可靠指标失效概率3.52.3x10-42）安全系数

安全系数是指在正常设计、施工和使用的条件下，构件对抵抗各种影响安全的非预期不利因素所必须考虑的安全储备。安全性对比

安全系数的作用：在不会威胁到工程尝试成功的情况下，提供一个将大量墨菲定律的推论组合考虑在内的误差幅度。-设计，人类的本性！美国墨菲定律：凡是可能出错的事必定会出错！2）安全系数安全性对比3）安全储备荷载分项系数和抗力分项系数都影响结构安全，虽然我国荷载分项系数低于美国，但抗力分项系数远大于美国，与欧洲相比，仅混凝土抗力分项系数稍低，表明我国对材料强度的取值更保守。国家混凝土钢筋钢绞线中国1.451.21.47美国1.111.111.0欧洲1.51.151.15安全性对比3）安全储备中国桥梁规范的安全储备高于美国，欧洲。我国比欧洲低5%左右，比美国低10%左右；我国比欧洲低4%~10%左右，比美国低25%~45%左右；我国规范最保守，欧洲居中，美国最低安全性对比3）安全系数与安全储备对比结果汇总中国桥梁设计规范隐含的安全度比美国、欧洲规范高，安全储备基本相当。安全水平规范名称由钢丝、钢绞线受拉破坏的构件由钢筋受拉破坏控制的构件由混凝土受压破坏控制的构件中国04规范一级2.141.752.11二级1.951.601.92美国规范1.531.701.70欧洲规范1.551.552.03规范名称

不等式左边（荷载效应组合）不等式右边（抗力组合）安全储备K=Rd/Sud中国04规范SudRdK美国规范1.10Sud1.10RdK欧洲规范1.25Sud1.15Rd0.92K4）安全判值安全性对比4）安全判值＞1，规范A＞规范B=1，规范A＝规范B＜1，规范A＜规范B10~40米10种跨径常用桥梁结构计算对比结果：中/美：1.14~1.33，中国规范＞美国规范中/欧：1.01~1.09，中国规范＞欧洲规范安全性对比安全判值中国规范与美国规范、欧洲规范的安全判值均大于1，即中国规范更保守。2.2安全水准对比4）中、美规范对比的安全度判值原则和结果：中国略高安全性对比对比情况作用效应比值S=A/B结构抗力比值R=A/B安全度判值=S/R规范对比结果1≥1≤1≥1规范A≥B2≥1≥1≥1,规范A≥B;≤1;规范A≤B3≤1≤14≤1≥1≤1规范A≤B5中/美≤1≤1≥1（1.14-1.33）中国≥美国6中/欧≤1≤1≥1（1.01-1.09）中国≥欧洲（10∽40米10种跨径常用桥梁结构计算对比）5）对比设计典型跨径桥梁对比设计表明，中、美、法同类桥梁工程的材料用量基本相当。安全水平序号美国规范中国04规范桥型装配式简支T梁桥跨径36.6m35.0m横断面布置（三车道布置）0.5m+12.0m+0.5m主梁布置4×2.75m5×2.15主梁高度2.00m2.30m混凝土强度等级C55C50混凝土材料用量指标（m3/m2）0.4340.469预应力钢束强度等级1860MPa预应力钢束材料用量指标（t/m3）0.0290.033主梁承载能力安全储备1.221.265）对比设计典型跨径桥梁对比设计表明，中、美、法同类桥梁工程的材料用量基本相当。安全水平序号法国规范中国04规范桥型装配式简支T梁桥跨径50.4m50m横断面布置0.75m+12.0m+0.5m0.5m+12.0m+1.0m车道数43主梁布置4×2.7m5×2.25主梁高度2.965m2.80m混凝土强度等级RN40C50混凝土材料用量指标（m3/m2）0.7960.667预应力钢束强度等级1860MPa预应力钢束材料用量指标（t/m3）0.03580.0455（6）通用图的安全水平《公路桥梁上部结构通用图》（《03标准》适用）分析结果表明，实际设计中设计人员在满足规范要求的基础上，还预留了一定的安全富裕。安全水平截面形式跨径（m）安全富裕装配式板桥61.18101.07161.33201.18装配式T梁桥301.27401.20501.04装配式箱梁桥201.16301.12401.09

我国公路桥梁标准规范主要关注满足各种荷载作用下的结构强度要求，而对结构耐久性的考虑和规定一般包含在安全性和适用性中，显性的规定较少，传统单一层面寻求结构安全性的设计已无法满足当前复杂多变的使用环境，未来设计应在基于安全性能要求的基础上，重视结构的耐久性设计。耐久性设计设计使用年限公路桥梁的耐久性公路桥梁的耐久性桥梁结构生命全过程可靠性1998年国际标准ISO2394:1998《结构可靠性总原则》中，提出了“设计工作年限（designworkinglife）”。我国在2000年第279号国务院令颁布的《建设工程质量管理条例》中，规定了基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的最低保修期限为设计文件规定的该工程的“合理使用年限”；国家标准《建筑工程结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）、《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）等根据国家宏观政策要求以及国外相关规范的规定明确了工程结构的设计使用年限。公路桥梁的耐久性设计使用年限类别设计使用年限（年）示

例130小桥、涵洞250中桥、重要小桥3100特大桥、大桥、重要中桥公路桥梁的耐久性在总结以往实践经验、考虑设计、施工和维护的难易程度，以及结构一旦失效所造成的经济损失和对社会、环境的影响基础上确定的；通过广泛征求意见得到认可，在最新修编的第二层次标准《公路工程结构可靠性设计统一标准》首次明确了公路桥涵结构的设计使用年限。桥梁设计使用年限和构件、部件的使用年限是可以不同的！尤其是可更换构件。设计使用年限的提出，对于公路桥梁的耐久性设计具有很大的促进作用，作为设计阶段就要考虑的指标之一，设计人员会更注重采用相应的耐久性措施，并且会在设计阶段对施工及运营养护管理提出相关规定，以保证结构的设计使用年限。设计基准期设计使用年限荷载调整抗力调整材料调整确定代表值主体结构大修年限公路桥梁的耐久性序号规范设计使用年限（年）1中国1002结构可靠性总原则100或以上3欧洲规范1004美国规范755英国规范120国内外对比世界各国规范都给出了结构设计使用年限，从世界范围内看，公路桥梁设计使用年限范围在75~120年之间，我国规范对于设计使用年限的要求与国外相比并不低。安全性的对比表明，我国公路桥梁结构设计规范对于安全度的把握是比较保守的，严格按照现行规范的规定设计、施工、养护的桥梁以及严格管控运营车辆载重在限值内的桥梁，其安全性在设计基准期内具有很高的裕量。

但桥梁总体的安全性目前没有具体可量化的指标体系，桥梁的部件、构件和连接共同构成了一个非常复杂的体系的安全度，有串联、也有并联，简单结构容易用数学模型表达，而复杂结构难以表达。耐久性方面，虽然我国公路桥梁对于设计使用年限的规定时间较为滞后，但在设计使用年限提出之前，行业内大多数情况下也是将设计基准期作为设计使用年限来使用，因此，从设计使用年限的角度看，我国规范对于耐久性的要求也不低。和桥梁安全性类似，桥梁体系的耐久性也难以量化表达。安全性耐久性设置水平3问题探讨影响因素存在问题汽车荷载安全耐久规划设计:交通预估/使用环境/建设条件/技术标准/规范使用/材料选用施工期间:材料是否合格/工艺是否可行/养生是否到位/质量是否保证运营期间：日常检测/定期维护/应急预案/加固维护/管理措施/突发灾害应对影响阶段桥梁安全与耐久的影响因素◆功能环境的变化:标准提高/交通增长/周边环境◆结构设计的不足:建设条件/结构布置/构造设计/安全系数/材料规格◆施工质量的缺陷：材料/工艺/养护/质量◆运营维护的缺失：检测/维护/预案/加固/管理/突发灾害

无损伤劣化开始，可修补毁坏，废弃影响因素桥梁安全与耐久的影响因素①正常设计②正常施工③正常使用规范安全性、耐久性要求不低主要和关键问题所在注：干涉区面积不等于结构失效概率。桥梁安全与耐久的影响因素倒霉？！运气？！气数？！设计尽量避免新奇怪异特怪异桥梁新奇怪异特专家意见-设计如何考虑超载问题工程师在设计中国桥梁的时候，还必须考虑一些特殊的情况，其中最严重的是货车超载的问题。基本上所有桥面的问题，都是由车轮的压力引起的很局部的问题。当一部货车的荷载比设计中假设的荷载大很多的话，我们的设计就根本不再合理。同时，所有从其他国家引进的经验也就不再能够适用了。（关注：是车不合理？还是桥不合理？这是个核心问题。）当然，中国今日超载的情况将来应该会得到有效控制，但超载的破坏力十分大，可以在很短的时间内引发很严重的后果。在没有真正能够控制超载之前，我们的设计还是必须确实地考虑超载的影响。

(考虑多少?需要研究、掌握安全和经济的平衡)

——邓文中院士-<桥梁>200704案例：南沟大桥工程概况11.1方案四：168m连续刚构方案（推荐方案）

推荐方案为桥跨布置为95+168+95m连续刚构方案。桥梁上部为三跨预应力混凝土变截面连续刚构，桥宽33.5m，由上、下行分离的两个单箱单室箱形截面组成。箱梁采用三向预应力体系。下部桥墩为双薄壁墩，桥台为实体台，桩基础直径2.0m，桩长55m。锚具采用扎丝锚。预应力管道采用钢波纹管成形。设计方案的风险控制

结构设计安全储备相同条件下的-方案、工程量和造价对比-梁桥方案项目承载能力安全度3车道恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.17（中跨跨中）3车道×1.2恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.15（中跨跨中）3车道×1.4恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.12（中跨跨中）3车道×1.6恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.09（中跨跨中）3车道×1.8恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.07（中跨跨中）3车道×2恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.04（中跨跨中）沉降恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.17（中跨跨中）沉降恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.16（中跨跨中）温度×1.4恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.14（中跨跨中）温度×1.8恒载＋汽车＋制动力＋位移＋温度1.11（中跨跨中）1.2拱桥方案（比较方案）

主跨230m上承式钢管混凝土拱桥，全桥跨径组成为3×25+230+3×25，全长388m，拱座采用扩大基加桩基础。案例：南沟大桥工程概况2设计方案的风险控制

结构设计安全储备相同条件下的-方案、工程量和造价对比-拱桥方案项目承载能力安全度腹杆应力(MPa)3车道恒载＋汽车＋制动力＋温度1.04（拱脚）1443车道×1.2恒载＋汽车＋制动力＋温度1.01（拱脚）1453车道×1.4恒载＋汽车＋制动力＋温度0.98（拱脚）1463车道×1.6恒载＋汽车＋制动力＋温度0.96（拱脚）1473车道×1.8恒载＋汽车＋制动力＋温度0.93（拱脚）1483车道×2恒载＋汽车＋制动力＋温度0.91（拱脚）149温度×1.4恒载＋汽车＋制动力＋温度1.03（拱脚）137温度×1.8恒载＋汽车＋制动力＋温度1.01（拱脚）130施工问题施工人员工期机械化程度管理施工问题-插讲周处长的PPT拱桥主要问题：突然倒塌施工问题梁桥主要问题：突然倒塌、倾覆施工问题西太平洋帕劳共和国的科偌尔-巴比拉达奥比桥-243米跨径，加固后突然倒塌（Koror–BabeldaobBridge，简称“科-巴桥”）

梁桥主要问题：开裂、下挠；“癌症”加固梁桥的最大风险：突然倒塌世界范围内选取了56座桥梁。ByZdenek

Bazant每座桥梁下挠都超过了预期！我们不知道具体原因？但显然：我们的设计预测和实际偏差较大！怎么看？怎么办！混凝土弾模降低22%预应力损失-20-50%？汽车荷载偏差？施工问题某省一条高速路上的几座同类连续梁桥，半幅开裂、加固；另外半幅保通期间再开裂；加固后的半幅开通交通后再开裂！建议1：拆除混凝土桥，改为钢结构桥！引起专家反对！

关注重点：梁桥：倾覆；拱桥：吊杆总体：突然垮塌！梁桥：开裂原因不清楚，加固方案胡乱提！荷载！重载！严重超载！梁桥倾覆问题：外因和内因：

主因和次因？

措施：加固、管理拱桥：吊杆问题！桥梁结构布置问题？

一个吊杆的损毁和桥梁整体垮塌？抗灾加固？抗震？抗超载？抗撞？抗风？混凝土材料离散性高、分项系数较美国、欧洲大；预应力体系不合格：结构尺寸缩小、孔道压降不饱满、短缩、长索、弯曲索张拉失效比例高、钢绞线锈蚀，预应力损失大等。后果：结构生命受损！建议：采用智能张拉技术，让桥梁更安全！施工问题材料和施工质量

汽车荷载作为一种社会性荷载，其大小与社会经济发展程度以及汽车工业等因素密切相关。随着我国现代化建设加速，逐步进入工业化、城市化的峰值期，受区域产业结构重型化且结构趋同的影响，大量的低端能源和重工业产品都通过公路运输，实际车辆载重急剧增长，这些重载车辆对承载能力有限的公路桥梁带来了前所未有的挑战。管理问题汽车超载超载压断了“车腰”汽车超载，轮胎“私奔”超载车辆，身首异处巨型拖挂车装载过量火车上公路了？管理难度大形同虚设集体冲卡夜幕下的超载车各种超载装备

1.我国汽车荷载标准的国际地位2.现行汽车荷载标准的适应性3.如何解决目前的问题4.由此带来的影响问题汽车荷载研究交通运输部高度重视：2008年1月，《公路桥梁荷载标准》编制工作启动；2008年7月，交通部西部交通建设科技项目《桥梁设计荷载与安全鉴定荷载的研究》启动，支持《公路桥梁荷载标准》的编制。沈海高速京哈高速京港澳兰海高速青银高速连霍高速厦蓉高速二广高速内蒙段、山西段包茂高速内蒙段汽车荷载研究数据类型：WIM数据；计重收费；治超数据；健康监测数据；港区磅房地域范围：全国23省、市、自治区路段情况：国高网、一级、二级路共65个路段数据时间：2007年~2011年共74个时段数据总量：4277.6万组重卡调研：15个品牌，573种车型基本数据3.3汽车荷载调研-数据情况①大型车辆在限载标准附近集中趋势明显②超载车辆夜间和凌晨居多（1）车重—时间分布特点③中型货车超载严重汽车荷载研究地域差异客货比例货运货运货运货运货运客运平均车重28t24t28t21t22t12t大型车严重中型车严重超载车极少3.3汽车荷载数据分析汽车荷载研究公路功能：大部分以货运为主，部分路段在96%以上；主力车型：实际运营货运车辆中以6轴车为主，占53%以上；（2）车型组成及道路功能情况汽车荷载研究车型变化：2轴车比例减少，6轴车所占比例增大；（3）超载分析车辆超载普遍，中型货车超载严重全国各测点超载车比例最大值中型超载货车较多全国各测点车辆平均超载率最大值中型货车超载率较大2007年~2011年与2011年全国车辆超载总体情况中型超载货车增长较多大型超载货车略有降低汽车荷载研究（4）车辆载重分析①不同路段、地区车辆载重差异大②车辆总重服从多峰分布③全国各车型0.95分位值均高于其限载标准（二轴车除外）汽车荷载研究（5）轴（组）重分析②各轴型超载问题严重①轴（组）重服从单峰或多峰的概率分布车型限载标准（t）保证率备注单轴1068.58%治超标准15.495%0.95分位值双轴组1846.32%国标值2066.39%治超标准×22893.77%规范值×22795%0.95分位值三轴组2430.1%国标值3069.72%治超标准×335.295%0.95分位值4298.67%规范值×3汽车荷载研究（6）与历史数据的比较近二十年来，我国各地汽车荷载大幅增加汽车荷载在各地区水平比较稳定，地区间差异化程度逐步缩小增幅较大趋势相同差异缩小汽车荷载研究（7）效应情况汽车荷载研究实际运营汽车荷载效应超越设计值的情况屡见不鲜超载使得桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，同时由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化。在超载车辆作用下，由于混凝土结构内部已经受到损伤，构件和连接的开裂荷载降低、刚度下降；损伤的累积，造成结构开裂、下挠，降低桥面及结构的疲劳寿命，严重时会直接导致桥梁构件或连接破坏、桥梁整体倾覆或垮塌。汽车荷载研究超载车辆对桥梁结构安全性与耐久性的影响4建议建议交通行业——修编标准规范：荷载标准、通用规范、分项系数、设计、施工、管养规范等设计——重视结构设计的核心价值：纵横向安全富裕施工——重视工程施工的基础地位：按设计图纸和规范保质保量施工，采用新技术-预应力智能张拉等。监理、管理——重视施工监理和运营管理的保障作用、严格超载运输管理科研——注重科学研究的支撑作用，不断创先研究领域，脚踏实地行业标准规范耐久性安全性结构设计纵横向最不利组合可检可修可强安全冗余设计体系合理构造合理加强桥梁标准规范对安全和耐久的规定要求和措施建议规范环比法参照国外的荷载模式和确定方法，通过分析、比较确定我国荷载标准在世界领域范围内的合理位置，并且能够满足我国交通运输发展需求。历史经验法根据我国公路桥梁汽车荷载标准制定历程，对交通情况开展调查，在荷载标准中充分考虑并反映实际车型和载重情况。（55吨重车、120吨挂车以及更大、更重的车等）。概率统计法将汽车荷载可变作为随机变量考虑，在实测基础上进行数理统计分析，根据概率统计理论确定荷载标准的各代表值。法律法规法汽车荷载随机变量模型与交通运输管理政策密切相关，在有关法规确定的前提下确定汽车设计荷载。提出汽车荷载狭义标准取值方法历史总是惊人的相似！即使失败的结构体在当初设计时也拥有各种不同的安全系数！出现事故之后就提高安全系数！没有发生事故就降低安全系数，这样的动态变化导致结构失效的周期性发生！（没有大车压垮桥梁的案例？就可以取消大车验算！有了案例，就要增加！）地基基础承载力的安全系数2？斜拉索的2.5？缆索的3-4？抗倾覆2.5？抗风、抗震、抗撞、抗超载及其组合的安全系数？还有很多需要不断研究！提出汽车荷载狭义标准取值方法对广义标准-汽车分项系数修订建议调整方案提高了30%，提高了小跨径桥梁的安全储备考虑了实际运营汽车荷载随跨径增大而减小的趋势调整方案：对广义标准-汽车分项系数修订建议调整方案提高了30%，提高了小跨径桥梁的安全储备考虑了实际运营汽车荷载随跨径增大而减小的趋势调整方案：狭义标准车道荷载均布值车道荷载集中载车辆总重、轴重广义标准车道、车辆荷载标准值荷载分项系数：1.4、1.8其他系数抗力系数材料耐久结构耐久设计贯彻可持续发展的设计理念：保持全寿命周期的安全富裕、可靠指标、耐久目标规划设计施工运营养护和拆除现状设计（Designforthemoment）全寿命设计（LifeCycleDesign）构件安全结构安全目前要加强的问题重视操作人员技术培训施工重视施工期安全风险评估细节决定成败！施工施工工法工艺养护质量误差目前我国公路桥梁施工和运营存在着一定的问题，随着时间和环境的变化，一些设计和施工、建设、管理的缺陷将逐步放大，桥梁垮塌事故频繁发生。桥梁事故的“浴盆”概率曲线管理管理养护科研

未来公路桥梁学科应当着眼于荷载变异性、抗力衰变性、指标适用性、管理系统性及全寿命经济性、整体结构抗灾能力等的研究，根据目前公路桥梁学科研究的情况，从提升公路桥梁结构安全性与耐久性的角度未来应加强下述几个方面的研究：疲劳可靠性研究（钢结构、混凝土结构、连接、节点和桥面板等）建立公路桥梁基础数据库（材料、构件、结构、连接等）汽车荷载与环境荷载共同作用下公路桥梁的耐久性研究加强支持标准规范编制的基础性科研(材料、钢结构、组合结构等？）加强桥梁抗灾能力研究-超强地震、超大风、撞击、爆炸、超载等开展在役桥梁可靠性评估和长期性能检测项目科研安全性研究科研构件体系时变耐久性研究科研环境层面材料层面构件层面结构层面世界范围桥隧工程倒塌事故屡见不鲜世界桥梁倒塌事故趋势图世界范围内桥