橋梁事故分析
通過對1813～2018年期間發(fā)生的584起橋梁倒塌事故進(jìn)行分類整理，結(jié)果如下圖所示。
從圖中看出,造成這些橋梁倒塌事故的主要原因包括施工、自然災(zāi)害、設(shè)計(jì)、意外荷載、耐久性等,其中施工所占的比例最高。
在2000年后車輛超載和意外荷載的影響明顯加劇。
此外，早期建設(shè)的橋梁由于缺乏有效的維修保養(yǎng),也導(dǎo)致了部分橋梁事故的發(fā)生。
以下從5個(gè)單一因素逐一介紹相關(guān)事故及典型案例事故原因。
01、施工
圣水大橋位于韓國首都首爾的漢江上，全長1160米，最初于1979年建成。
1994年10月21日早上，在車流量高峰時(shí)刻，圣水大橋位于第五與第六根橋柱間的48米長混凝土橋板整體塌落入水，六輛汽車包括一輛載滿學(xué)生及上班族的巴士和一輛載滿準(zhǔn)備參加慶祝會(huì)的警員的面包車跌進(jìn)漢江，導(dǎo)致33人死亡、17人受傷。
經(jīng)過長達(dá)五個(gè)月的調(diào)查，大橋坍塌的直接原因是：承建大橋工程的東亞建設(shè)公司沒有按設(shè)計(jì)圖紙施工，而且在施工中又偷工減料。
圣水大橋在發(fā)生意外后不久進(jìn)行修葺，于1997年8月15日重新開放。
02、自然災(zāi)害
伊河湯營大橋位于河南省欒川縣潭頭鎮(zhèn)湯營村，全長233.7米，橋面凈寬7.0米，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型為空腹式石拱橋，1987年底竣工通車。
因遭遇特大暴雨襲擊，2010年7月24日，潭頭鎮(zhèn)湯營村伊河湯營大橋整體垮塌，橋上眾多滯留人員不幸落入水中。
截至2010年7月27日，事故已造成至少50人遇難。
03、設(shè)計(jì)
彩虹橋始建于1994年11月5日，竣工于1996年2月16日，垮塌于1999年1月4日，建設(shè)工期1年零102天，使用壽命僅兩年零222天。
經(jīng)事故調(diào)查組調(diào)查，彩虹橋突然垮塌是由兩方面的原因造成的。一是工程質(zhì)量問題：彩虹橋的主要受力拱架鋼管焊接質(zhì)量不合格，存在嚴(yán)重缺陷，個(gè)別焊縫并有陳舊性裂痕；
鋼管內(nèi)混凝土抗壓強(qiáng)度不足，低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的三分之一；
連接橋面和拱肋的吊索的錨具和夾片嚴(yán)重銹蝕。
二是工程承發(fā)包不合法：到1月8日止，事故調(diào)查組找不到工程設(shè)計(jì)專用章，設(shè)計(jì)手續(xù)不全，實(shí)際上是私人設(shè)計(jì)。
施工承包者是一個(gè)掛靠國有的個(gè)體業(yè)主，其組織的施工隊(duì)伍不具備進(jìn)行市政工程建設(shè)的技術(shù)力量和設(shè)備，不具有合法的市政工程施工資質(zhì)。
04、意外荷載
2004年6月10日早晨7時(shí)許，遼寧省盤錦市境內(nèi)田莊臺大橋突然發(fā)生垮塌。
大橋從中間斷裂27米，大約有三輛汽車落水，兩名落水司乘人員逃生，無人員死亡。
專家組認(rèn)定，該橋在超限車輛長期作用下，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損。
事故發(fā)生前，大連順達(dá)運(yùn)輸公司一輛自重30噸的大貨掛車，載著80噸的水泥，在嚴(yán)重超載情況下通過該橋(該橋在2000年7月被確定通行車輛限重15噸、限速20公里／小時(shí))，重載沖擊力使大橋第9孔中間掛梁斷裂，致使橋面坍塌。
05、耐久性
很多早期建設(shè)的橋梁,在出現(xiàn)病害后,沒有進(jìn)行足夠的養(yǎng)護(hù)措施,當(dāng)累積到一定程度時(shí),往往會(huì)發(fā)生橋梁在運(yùn)行中突然破壞的情況,造成重大傷亡。
2018年8月14日，意大利北部港口城市熱那亞莫蘭迪大橋發(fā)生坍塌。該橋的倒塌發(fā)生在當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午11:30,正處于暴雨期間,橋梁全長約1182 m,倒塌部分長約200 m,倒塌高度約為45 m,造成43人死亡。
莫蘭迪大橋是一座斜拉橋﹐建成于1967年﹐當(dāng)時(shí)正處于意大利的建筑狂潮時(shí)期,大量的橋梁、道路、建筑物和學(xué)校被瘋狂建成。
同時(shí)該橋拉索穿入混凝土,外界很難探查到拉索的腐蝕情況。
由于資金短缺，沒有足夠經(jīng)濟(jì)來支持橋梁的日常養(yǎng)護(hù)，加上常年交通運(yùn)輸?shù)睦鄯e損傷﹐橋梁連接部分出現(xiàn)裂縫，一側(cè)一根鋼索超過其承載能力極限發(fā)生了斷裂﹐引發(fā)倒塌事故的發(fā)生。
橋梁測試技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)規(guī)模越來越大，人們對這些大型橋梁的施工質(zhì)量、安全性以及正常使用功能日漸關(guān)注，圍繞橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量監(jiān)測和檢測開展了大量的工作。
從橋梁測試方法上來分，可分為靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)和無損測試。無損測試是近20年來先進(jìn)而常用的方法。
所謂無損測試技術(shù)，是在不破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能的情況下，利用聲、光、熱、電、磁和射線等方法測定有關(guān)性能的物理量，其具有不破壞結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、不影響其使用性能、可以探測機(jī)構(gòu)內(nèi)部的缺陷、可以連續(xù)測試和重點(diǎn)測試等優(yōu)點(diǎn)。
01、光纖傳感器監(jiān)測技術(shù)
監(jiān)測系統(tǒng)須在較長時(shí)期內(nèi)提供可靠、精確和長期的檢測結(jié)果，這樣才能保證結(jié)構(gòu)處于高度的安全狀態(tài)。
一般用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測的傳統(tǒng)傳感器，其測量能力只局限于逐點(diǎn)檢測，當(dāng)臨界斷面檢測得不準(zhǔn)確時(shí)，其結(jié)果就會(huì)很不理想。
當(dāng)需要對大型結(jié)構(gòu)如橋梁的狀況進(jìn)行評估時(shí)，傳感器具有的大面積檢測的能力就顯得最為重要。
安裝了這種監(jiān)測系統(tǒng)后，可較早發(fā)現(xiàn)問題，以便采取必要的修復(fù)措施，從而保證結(jié)構(gòu)使用的連續(xù)安全性，使結(jié)構(gòu)的性能得到最佳管理，并減少使用費(fèi)用。
02、無線電檢測與評估系統(tǒng)
無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以定量的確定有疲勞傾向部位的疲勞荷載方式，但是它不能確定疲勞裂縫是否在此荷載作用下的生長。
裂縫的擴(kuò)大在(結(jié)構(gòu))構(gòu)件表面(層)會(huì)伴隨著能量的釋放，產(chǎn)生出應(yīng)力波。利用專門根據(jù)上述原理改造的感測器，就可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)力波。
這種感應(yīng)器貼在橋上并且與橋梁一起承受應(yīng)變。它由一個(gè)特殊的應(yīng)變增幅裝置和兩個(gè)預(yù)先裂開的樣片合成一個(gè)整體去測量裂縫長度。
03、雷達(dá)與紅外熱像儀檢測技術(shù)
使用雷達(dá)、紅外熱象儀、激光光學(xué)、超聲波和其它一些心得技術(shù)手段可在僅僅一天之內(nèi)就能準(zhǔn)確地測量成百上千公里路面或幾十座橋的橋面。
”雷達(dá)”的工作原理是發(fā)射短促的電磁脈沖，然后由這些電磁脈沖形成的電磁波可被混凝土各種異質(zhì)界面反射回來而產(chǎn)生回波。
紅外熱像儀是利用一臺紅外攝像機(jī)來產(chǎn)生一副橋面溫度圖。
這種溫度圖揭示了在陽光照射下混凝土裂層之上的橋面“熱點(diǎn)”。
將雷達(dá)檢測混凝土的凍融崩裂和高含水量以及紅外熱象儀在干燥情況下檢測混凝土層裂這兩種方法結(jié)合起來就可以創(chuàng)造一種有效地檢測大多數(shù)病害類型的檢測方法。
04、感應(yīng)檢測技術(shù)
公路橋梁的感應(yīng)檢測技術(shù)的應(yīng)用是廣泛的。
當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁中的高強(qiáng)度鋼筋由于腐蝕斷裂時(shí)，會(huì)釋放出突然且巨大的能量，其產(chǎn)生的應(yīng)力波會(huì)在建筑物中向外傳播。
因此，根據(jù)這一原理利用象加速計(jì)一類的感應(yīng)器是可以探測到鋼筋的斷裂狀況。
通過分析信號到達(dá)的次數(shù)，可以確定出斷裂發(fā)生狀況。而且可以確定斷裂發(fā)生的位置。
橋梁施工工藝與技術(shù)
01、各類結(jié)構(gòu)施工順序
一、鉆孔灌注樁施工順序
施工準(zhǔn)備→測量放樣→設(shè)置護(hù)簡→定位鉆架→鉆孔及第一次清孔→放鋼筋籠、導(dǎo)管、二次清孔→灌注水下砼→測砼面標(biāo)高→拆導(dǎo)管結(jié)束
二、擴(kuò)大基礎(chǔ)施工順序
施工準(zhǔn)備→測量放樣→圍堰抽水→開挖基坑→檢測基坑尺寸→立模→砼拌和澆筑→養(yǎng)護(hù)
三、承臺墩身施工順序
施工準(zhǔn)備→測量放樣→安裝模板→鋼筋綁扎→分層澆筑砼
四、系梁、立柱、蓋梁施工順序
1、系梁施工順序（水中）
施工準(zhǔn)備→圍堰抽水→安裝底模和側(cè)模板→鋼筋綁扎→澆筑砼養(yǎng)護(hù)
2、立柱施工順序
施工準(zhǔn)備→立腳手支架→綁扎鋼筋→安裝模板→澆筑砼養(yǎng)護(hù)
3、蓋梁施工順序
施工準(zhǔn)備→支架搭設(shè)→鋪設(shè)底板→綁扎鋼筋→安裝側(cè)模→澆筑砼養(yǎng)護(hù)→拆除支架
五、梁板預(yù)制施工順序（預(yù)應(yīng)力梁板）
地基處理→澆筑臺座→安裝板梁、放波紋管大樣→綁扎鋼筋、安裝波紋管→砼澆筑底板→放內(nèi)芯模板→砼澆筑→取模芯→清孔養(yǎng)護(hù)→穿預(yù)應(yīng)力筋束（鋼鉸線）→張拉→灌漿、澆筑封頭砼
六、梁板預(yù)制施工順序
測量放樣→導(dǎo)架拼裝就位→預(yù)制梁板運(yùn)至現(xiàn)場→支座精確放樣安裝就位→安裝梁板起就位→驗(yàn)收
七、先簡支后連續(xù)施工順序
設(shè)臨時(shí)支座并安裝梁板→永久性支座及安裝底模→按現(xiàn)澆筑段構(gòu)造圖綁扎鋼筋、縱向鋼筋設(shè)計(jì)要求連續(xù)→安裝預(yù)應(yīng)力束波紋管→立側(cè)模→澆筑現(xiàn)澆段（砼需加高效減水劑，采用微脹水泥，振搗密實(shí)）→及時(shí)養(yǎng)生→待現(xiàn)澆筑砼強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力連續(xù)束→壓漿→拆除臨時(shí)支座→進(jìn)行梁板的橫向連接→鋪設(shè)橋面鋼筋網(wǎng)（鋼筋網(wǎng)縱向鋼筋連續(xù)通過現(xiàn)澆筑段）→澆筑橋面砼
八、橋面工程施工順序
安裝泄水管→澆筑護(hù)欄砼→橋面鋼筋綁扎→砼拌和及澆筑→安裝護(hù)欄→設(shè)置伸縮縫
九、橋式通道施工順序
測量放樣→圍堰抽水→人工配合挖機(jī)開挖基坑→基坑整形→片石砼基礎(chǔ)澆身→片石砼臺身澆筑→臺帽澆筑→吊裝梁板→橋面系的施工→養(yǎng)護(hù)
十、箱涵施工順序
測量放樣→人工配合挖機(jī)開挖基坑→基坑整形→鋪筑底板砼→立模→第一次砼澆筑底板以上30cm涵身→立模→第二次砼澆筑其余部分→養(yǎng)護(hù)→回填
02、施工技術(shù)
在橋梁建造過程中，依據(jù)不同的工況適用不同的施工技術(shù)，在本文中主要介紹五類施工技術(shù)：就地澆筑法、預(yù)制安裝法、懸臂施工法、頂推施工法、轉(zhuǎn)體施工法。
就地澆筑法
在橋位處搭設(shè)支架安裝模板，整體澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除模板支架。
預(yù)制安裝法
在預(yù)制工廠或運(yùn)輸方便的橋位附近設(shè)置預(yù)制場，在預(yù)制場內(nèi)進(jìn)行梁的預(yù)制工作，再對成品梁進(jìn)行運(yùn)輸和安裝，是一種裝配式施工。
懸臂施工法
懸臂澆注施工(掛籃法):從橋墩開始，兩側(cè)對稱現(xiàn)澆梁段直至跨中合攏。
懸臂拼裝施工(懸拼法)∶從橋墩開始，兩側(cè)對稱將預(yù)制節(jié)段對稱進(jìn)行拼裝。
頂推施工法
頂推施工法是指梁體在橋臺背后路堤上逐段澆筑或拼裝，并用頂推裝置縱向頂推，使梁體通過各墩頂臨時(shí)滑移裝置而就位的施工方法。
轉(zhuǎn)體施工法
將橋梁構(gòu)件先在橋位處岸邊進(jìn)行預(yù)制，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后旋轉(zhuǎn)構(gòu)件合攏就位的施工方法，分為平面轉(zhuǎn)體施工法、豎向轉(zhuǎn)體施工法、平—豎相結(jié)合的轉(zhuǎn)體施工法。
結(jié)語
當(dāng)一橋飛架南北，天塹變通途，當(dāng)汪洋大海上蟄伏著一座座蜿蜒婀娜的橋梁，這都是屬于橋梁工程師巧奪天工的不朽之作，是對人類的宏偉貢獻(xiàn)。
橋梁建造技術(shù)已然成熟，測試養(yǎng)護(hù)之術(shù)也深入發(fā)展，健康服役，是大國工程最本質(zhì)的銘牌。
年輕一代的橋梁工程師們?nèi)约鐡?dān)大責(zé)，任重道遠(yuǎn)！