桥梁坍塌事故的原因分析及其预防措施.doc

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本科毕业设计文献综述

桥梁坍塌事故的原因分析及其预防措施

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2012年12月25日

桥梁坍塌事故的原因分析及其预防措施

摘 要：近年来全国桥梁事故频繁发生，造成了巨大的经济损失和社会负面影响。本文总结归纳了2007年以来，尤其是2011年全国公开报道的重大桥梁坍塌事故，并在此基础上分析讨论了导致桥梁坍塌的主要原因。然后，针对桥梁事故的主要原因提出了相应的预防措施，为后续桥梁建设提供指导，以提高桥梁工程建设的质量。
关键词：桥梁坍塌 原因分析 预防措施

Bridge Collapse Accident Analysis and Its Prevention Measures

ABSTRACT：The increasing sudden bridge collapse reported recently has caused large economic lost and nega- tive social impact．Firstly，the accidents happened in these years，especially in 201 1，were summarised in this paper．Then the main reasons of these accidents were discussed and analyzed．At last，the corresponding prevetaive measures were put forward to guide bridge construction , which could guarantee construction quality．
KEYWORDS：8ridge collapse Reason analysis Preventive measures

0 引言
桥梁在城市发展过程中发挥了重要作用，然而无论是在桥梁的建造期还是运营期，都不可避免地受到各类因素的影响，包括自然环境气候，设计、施工、超载等人为因素等，同时桥梁自身材料。
1 国内桥梁坍塌事故的统计
近年来全国各地发生了小少桥梁坍塌事故，图1总结了自2007年来国内公开报道的重大桥梁坍塌事故。从图l可以发现，2011年内桥梁事故极为频繁，图2选取了2011年中社会影响较大的桥梁坍塌事故的照片。
这些桥梁的坍塌事故不仅造成严重的桥梁结构损坏与经济损失，而且由于事故发生的突然性，导致人员伤亡并造成了恶劣的社会影响。表1列出上述桥梁事故的原因调查情况。从表l中可以发现，这些桥梁坍塌事故的原因多是设计、施工、超载等人为因素造成的。

图1 国内桥梁坍塌统计
Fig．1 Statistics of sudden bridge collapse reported domestic

a．合肥市合作化路高架桥 b北京市宝山寺白河桥
a. hefei hezuohua road viaduct b. Beijing baoshansi bridge

c. 杭州钱江三桥 d. 武夷山公馆大桥
c. hangzhou qianjiang third bridge d. wuyishan gongguan bridge

e. 江苏盐城境内328省道通榆河桥 f. 长春市伊通河荣光大桥
e. jiangsu yancheng 328 road tongyu river bridge f. changchun yitong river rongguang bridge

g. 库尔勒市郊的孔雀河大桥 h. 上虞春晖互通立交桥
g. kuerle peacock bridge h. shangyu chunhui bridge

表1 2011年桥梁坍塌事故总结
Tab 1 Summarizing of sudden bridge collapse reported in 2011
桥名
事故发生时间
桥梁建成/通车时间
事故后果
事故原因调查
合肥市合作化路高架桥
2011. 7. 24
施工中
高架桥一匝道在施工改造中突然倒塌，一人死亡
施工单位违反操作规程
北京市宝山路白河桥
2011. 7. 19
1987
桥梁四孔全部坍塌
货车严重超载
杭州钱江三桥
2011. 7. 15
1997
部分桥面突然坍落，一货车从桥面坠落
交通部门归为货车超载和养护不当；专家认为是存在施工质量问题
武夷山公馆大桥
2011. 7. 14
1999
大桥北端发生垮塌事故，1死22伤
车辆严重超载超限
江苏盐城境内328省道通榆河桥
2011. 7. 11
1997
桥梁坍塌，无人伤亡
调查中
长春市伊通河荣光大桥
2011. 5. 29
1989
大桥桥面塌陷，两人受伤
车辆超载
库尔勒市郊孔雀河大桥
2011. 4. 12
1998
大桥主跨第二根吊杆断裂，造成桥面坍塌，没人伤亡
年久失修，大桥的设计建造不适当当前经济物流的发展
上虞春晖互通立交桥
2011. 2. 21
2006
引桥突然坍塌，4货车侧翻，3人受伤
调查中
2 桥梁坍塌事故的原因分析
造成桥梁坍塌事故的原因很多，并不能简单地归结于某一因素。总结以往桥梁坍塌事故发生的典型案例，原因可以归结为设计、施工、运营管理、水文地质和自然灾害四个方面。
2.1 设计原因
1．设计中支架整体稳定性不足
桥梁事故中，桥梁支架倒塌导致桥梁坍塌、人桥梁事故中，桥梁支架倒塌导致桥梁坍塌人员伤亡事故占很大比例。桥梁支架倒塌除施工因素外，设计的欠缺是另一个主要原因。例如，深圳盐坝高速公路起点高架引桥发生坍塌，其原因在设计上主要为：坍塌的第7跨，在支架设计中横向未设剪刀撑，纵向虽设置了剪刀撑，但数量不够，因而造成支架主体稳定性不足。这反映了该桥支架设计中对不利荷载因素及荷载分布状况认识不足，使支架整体稳定性存在安全隐患。同时，施工过程中对预应力张拉引起的应力重分布考虑不周也是桥梁事故的原因。
2．结构特性认识不深人，设计理论不成熟［1］
四川宜宾市南门大桥，中承式拱结构，主桥横跨度500余米。在建成10年后，两端4对共8根短吊杆在与横梁连结部位突然发生断裂，导致两端桥面塌落。分析发现，动态式的悬吊设计很可能是坍塌的原因。作为中承式拱桥，越靠近拱圈的吊杆就越短，相对于其他位于桥中间、较长的吊杆，它的刚度较大，应对变形的能力就较小，但相应的受力却较大，相对而言最易断。从南门大桥断裂的状况看，两边的断裂处都是在主桥与引桥的结合点，恰恰也是吊桥动态与静态的结合点。因受力不均，一边垮塌后，使桥面的支撑力发生波浪形摆动，造成另一边也垮塌。同时，桥梁的维护检查不够也是事故的原因。
3．设计中对结构在荷载作用下的空间受力特性和应力分布规律分析不够
投资4．23亿元兴建的宁波招宝山大桥，是跨度258m的混凝土斜拉桥，在经过3年建设即将合龙之际，突然发生严重的梁体断裂事故。据调查后认为，造成该桥发乍质量事故的主要原因是设计上存在漏洞，即主梁结构设计上欠厚、底板厚度过薄等。招宝山大桥主梁结构具有复杂的空间受力特性，通过对斜拉桥双箱单室箱形主梁在荷载作用下的空间应力分析，事故的主要原因是底板上相当大的区域内其主压应力值超过了C50混凝土的抗压设计强度值，在与横隔梁及底板相交处的斜腹板区域，主拉、压应力均超过厂C50混凝土的抗拉、抗压设计强度值。
4．无证设计和非法转包设计［2］
重庆綦江县彩虹桥是～座全长183m、宽10．5m的中承式拱形桥，总投资为402万元。然而这座设计要求较高的项目，竟是由两个刚出大学校门，并不具备设计资质的人设计的。桥梁构造设计的不合理，致使连接拱架与桥梁、桥面的钢绞线拉索、锚具、锚片严重锈蚀，个别锚头松弛、脱落，压力灌浆也不密实。
1995年12月26日，上海市奉贤县南桥镇贝港河上新建成尚未投入使用的贝港桥突然坍塌。除了施工质量问题外，设计过错也是一个重要的原因，设计单位将部分设计工作转包给了没有相应资质的其他单位，出现了设计错误。
2.2 水文地质因素和自然灾害原因
1．过度采砂导致桥墩塌陷
成都市成温邛公路三渡水大桥巨大桥墩发生倾斜，3、4、5跨桥面相继垮塌。实地勘察发现，桥面垮塌与过度采砂有明显关系，由于三渡水大桥上游河段的过度采砂，已使河床变窄，水流速度明显加快，桥墩附近的泥沙在被冲刷淘空后。没能得到有效补充，在重力作用下，桥墩向下塌陷，导致架拱变形破坏和桥面垮塌。
2．对水文地质变化估计不足［3］
伊金霍洛旗乌兰木伦镇境内一级公路续建工程桥梁打桩基施工，当打到1lm深时，遭遇塌方，原因是施工地点属沙漠地带，多为流动性很强的明沙，表明对工程的水文地质条件了解不够，且防护应急措施准备得不充分。
厦门同安大桥一跨正在浇注的桥梁发生支架倒塌事故，调查查明，施工中对水位的变化估计不足，施工支架下的砂地基受高潮水位浸泡发生下沉，造成支架失稳倒塌。
2.3 施工技术不当和质量缺陷
1．施工技术差，钢管焊接存在严重缺陷
重庆綦江彩虹桥使用初期即发生2根吊索松弛现象，但未引起工程管理人员重视。调查认为桥梁垮塌原因如下：中承式拱形桥的拱架钢管焊接存在严重缺陷，个别焊缝出现痕缝性裂痕；焊接质量不合格；混凝土强度不足，普遍比设计标号低约30％；连接桥梁、桥面与钢拱架的拉索、锚具等都有严重锈蚀。
2. 施工中偷工减料，工程质量低劣
1994年12月29日，安徽玉河县一桥2个桥墩突然下沉，原因是桥梁的2个桥墩的钻孔灌注
桩施工质量低劣，桩身质量差，长度不足，桩尖没有达到设计要求的持力层，承载力严重不足。
1998年10月25日，沈哈高速公路清阳河大桥突然出现一处坍塌，2人死亡，5人受伤。查明断裂处的混凝土板厚只有10cm，比设计要求薄5cm，施工中混凝土强度没有达到设计要求，而且钢筋布设也不合理。
2.4 运营管理原因
1．车辆超限超载常禁不止
河北省13条高速公路中有9条因超载大货车行驶发生桥梁病害，有317座桥梁出现严重病
害，其中8座成为危桥。辽宁省盘锦市境内305国道田庄台大桥因超载严重出现明显裂缝，被该省交通厅定为危桥。进行维修加固通车后，超载更加严重，2004年6月10日致使该桥垮塌。调查认定，该桥在超限车辆长期作用下，内部顶应力筋严重受损。事故直接原因是一辆自重30t的大货挂车，载着80t的水泥，重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂，造成桥体坍塌。
2．监管及维修养护不及时
重庆綦江彩虹桥投入使用前未经法定竣工验收，养护管理中两次发生重大桥梁损坏，也未及时进行有效维修，致使整体垮塌事故的发生。广州海印桥使用6年半后，边跨两侧15号索突然断落，9号索松弛，其主要原因是PE管内拉索上部普遍有水泥浆空缺段，导致平行钢丝有不同程度的锈蚀。
3．车船撞击造成桥梁损害
2005年9月19日17点，成灌高速一座人行天桥，一辆吊车在施工后通过人行天桥时，没有收起吊臂，导致天桥桥梁断裂，6根桥梁柱中的4根断裂，桥面移位50cm左右。
3 桥梁事故的预防措施
3.1 建立预防事故发生的长效机制
建设、管理部门应树立安全意识，严格监管；形成稳定、科学的制度管理，出台细则，减少制度漏洞。在安全与投资、工期发生矛盾时，始终t坚持安全生产第一的原则；设计、施工、管养等部门要加强培训教育，提高安全生产意识，主要体现在：(1)严格审查支架的设计方案，提高支架的整体稳定性；(2)深化结构设计理论学习，加强荷载作用下结构的受力特性和应力分布分析；(3)加强资质管理，严禁无证设计和非法转包设计；(4)加强水文地质环境的管理和维护，防止过度开采；(5)加强施工质量管理控制，提高工程质量；(6)加强公路桥梁运营管养，严禁超载超限等违章行为。
3.2 建立科学的桥梁风险评估体系
科学的风险评价要从以往单一方面的风险评价过渡到多方位的评价，并贯穿于整个工程规划、设计、施工、运营的各个阶段的风险评价。加强重点桥梁工程的施工监控、健康监测，制定科学合理的事故应急方案。全面检查现役中小桥梁的安全状况，根据实际情况评定等级，严格执行关于各类桥梁养护措施的规定。
3.3 加强科研。及时修订、编制规范
由于经济的快速发展，交通工具的数量、载重等迅猛发展。老规范已不能满足新的需求，建设中出现了一些新的问题，以及需要考虑更多的因素，这就需要及时修订规范。
随着工程研究的不断深入，桥梁结构的耐久性日益受到重视，我国目前尚无桥梁结构统一的耐久性设计规范，交通行业的首部耐久性设计细则由江苏省交通科学研究院负责主编。另外，国内还没有专门的桥梁船撞和轨道交通抗震等规范，因此在很多方面都需要加强开展科研活动和规范的制订工作。
4 结语
根据对近年来桥梁坍塌事故的统计及其分析，可以发现，多数事故均是由设计、施工、超载等人为因素造成的。因此，为提高桥梁工程的质量，有必要采取相应的预防措施，尽量减少人为因素造成桥梁事故发生的概率。

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