近年来我国桥梁垮塌事故调查与研究

　　摘　要：桥梁作为跨越江河以及交通线的人工构造物，由于其施工方式的复杂性，以及运营环境的不确定性，在一定自然或人为因素下将有可能导致工程事故。本文通过调查近几年来在桥梁施工和运营当中发生的垮塌事故，分析和总结了导致事故发生的自然和人为因素：包括洪水地震危害、设计考虑不足、施工方法不当、项目管理疏忽、车辆超载等。通过典型桥梁垮塌案例分析，讨论各种风险因素的影响及其解决方法，对今后桥梁工程的设计施工和运营管理有一定的借鉴意义。

　　关键词：桥梁事故;桥梁设计;运营维护;事故分析;消减措施

　　Abstract: as a bridge across the rivers and lines of communication artificial installations, because its construction of the complexity of the way, and the uncertainty of the operating environment, in a certain natural or man-made factors will likely lead to engineering accident. This article through the investigation in recent years in bridge construction and operation of the collapse occurred, analyzes and summarizes the cause of the accident of natural and human factors, including the flood of earthquake hazards, design planning, construction method is undeserved, project management oversight and overloading of vehicles. Through the typical bridge collapse case analysis, discuss the influence of various risk factors and the solutions for future bridge engineering design and construction and operation management have a certain significance.

　　Keywords: bridge accident; Bridge design; Operation maintenance; The accident analysis; Cut measures

　　中图分类号：U445.7+1 文献标识码：A 文章编号：

　　1.引言

　　随着我国铁路和公路的大力建设，城市交通线不断扩展，桥梁的需求日益增多。同时，我国现有桥梁超期超载服役情况非常普遍，桥梁灾害甚至桥梁的坍塌事故不断发生，造成了人员伤亡和财产损失。因此，广泛收集和调查近年来的桥梁垮塌事故，分析其发生的原因，研究预防和控制策略，对今后的桥梁建设和管理工作具有一定借鉴意义。

　　西南交通大学的徐洪涛[1](2006)对2006年以前我国桥梁事故的典型案例做了分析和探讨。中南大学侯秀丽[2](2006)在其硕士学位论文中，回顾了历史上由于重大水害、泥石流、冰凌、风沙以及地震等自然因素所造成的桥梁坍塌事故。同济大学的葛耀君[3](2009)提出桥梁可持续发展概念包括两个目标、三个尺度和四个要求，并对2001~2008的全球范围内的桥梁坍塌事故进行了统计和归纳。本文主要针对2007年来我国发生的桥梁垮塌案例，分析其规律性，总结导致桥梁垮塌事故的自然和人为因素。

　　1. 近年来我国桥梁事故概览

　　关于2007年来我国桥梁垮塌事故资料的收集方式主要通过检索互联网(包括交通部网站、安监局网站、新华网、搜狐网等)、媒体报道和学术期刊等。其中人员伤亡项主要取自当时新闻报道，可能随着事态发展，伤亡人数会略有增长，但该数据仍具有一定的统计意义。在资料收集和调查中遵循客观公正原则，将结果汇集于表1。

　　表1 2007年以来我国桥梁重大垮塌事故列表

　　注1：由2008年四川地震所引起的6100余座桥梁倒塌事故未计入。

　　注2：本文中的垮塌是指桥梁上部结构发生功能性损坏，并影响交通或工期，包括完全或部分垮塌。

　　综合表1信息，2007年以来发生的三十余起桥梁重大垮塌事故的当中，直桥占72%以上。

　　统计事故发生的时期，在使用寿命期间发生垮塌的桥梁多于施工期间，达到58%，建设阶段即倒塌的桥梁占36%。而株洲市红旗立交桥和绥棱县努敏河桥的坍塌案例较为特殊——在拆除期发生预料外垮塌，并造成了人员伤亡。

　　按照事故发生阶段以及桥梁类型进行汇总(在已列举的事故当中，18%的桥梁缺乏相关资料，其形式暂无法确定，故列入其他项目)。在我国近年来垮塌的桥梁，梁桥占一半以上，其次为拱桥，二者之和占到所有垮塌桥梁总数的76%以上。见表2。
 

　　表2 2007年以来我国垮塌桥梁桥型对比

　　按照桥梁垮塌的程度，进行分类汇总(垮塌程度暂无法获知的案例列入不明项)，可知在施工建造时期桥梁的垮塌一般为部分垮塌;在运营阶段，由于运行条件和影响因素众多，其垮塌程度往往难以预料。见表3。

表3 2007年以来我国桥梁垮塌程度对比

　　分析上述事故中的人员伤亡，如图1所示，在建设阶段事故造成的伤亡数量远高于运营阶段，死亡人数约为其他阶段的3.3倍。究其原因，主要是桥梁搭建过程中发生意外会造成众多施工人员的伤亡，因此施工阶段的安全保护措施应得到格外重视。

　　图 1 桥梁坍塌事故中伤亡人数统计

　　2. 导致桥梁垮塌的自然因素简述

　　3.1. 洪水对桥梁基础的危害

　　2008年6月20日凌晨，受到连日持续强降雨影响，临近广东韶关南雄附城的全安镇一座长13米、宽6米的桥梁突然被洪水冲跨，致使当地1.5万民众出行受阻。

　　一般情况下，河底泥沙被水流冲走后，会有相应的泥沙来补充。但由于洪水流速极快，桥墩附近的泥沙被冲刷淘空后没能得到及时补充，桥墩向下塌陷，最终导致梁体变形破坏和桥面垮塌。

　　3.2. 地震对桥梁损害严重

　　据交通部统计，在2008年5月12日汶川地震中，共损毁桥梁6140座。

　　图 2 某桥地震后出现落梁破坏

　　南京工业大学的李鸿晶等[4](2009)通过对汶川地震现场的考察，分析了西部山区地震中桥梁的损毁特点。在地震中损害严重的桥梁多表现为上部结构位移过大或落梁，而桥墩震害普遍较轻，说明桥梁上部结构和下部结构连接是桥梁抗震的薄弱环节。

　　另外桥台发生破坏的桥梁在地震中比较多见，桥台破坏的主要原因是主梁与桥台相互作用或桥台地基滑移、震陷等导致的桥台开裂。

　　3. 导致桥梁垮塌的人为因素分析

　　4.1. 我国公路桥梁设计规范要求偏低

　　现行桥梁设计规范中极限状态法所采用的多项安全系数主要是在统计及概率分析的基础上得出的，虽然较容许应力法由经验确定安全系数的方式科学，但其所成立的基础还包括施工质量和材料质量的提高。然而实际上在现阶段我国经济高速发展的大环境下，工程施工质量及材料性能并未得到较大提高，从而造成了桥梁结构的整体储备降低和结构的不可靠。

　　据统计，与其他国家相比，我国公路桥梁规范规定的活载效应分项系数明显偏低：我国为1.4，而美国为1.75，英国为1.73。在计算桥梁构件承载力时，我国规范规定的材料设计强度又定的偏高，以致我国桥梁的设计承载能力总体上仅为英美国家的60%~70%。为应对我国公路普遍存在的超载运输现象，建议根据当地交通流量，在桥梁设计时相应提高荷载标准。国家交通主管部门应针对各地区公路运输特点尽快制定新的设计荷载标准。

　　另外，按照我国04桥规算得的冲击系数与美国、加拿大、英国等国规范相比偏小，偏不安全。

　　中南大学胡汉舟等[5](2002)进行了几座大桥冲击系数在不同规范下取值的比较。与同样以桥梁基频计算冲击系数的加拿大规范相比，按照我国04桥规计算得到的冲击系数只达到后者的1/5~1/3。考虑到当前超载现象严重，冲击系数计算方法的修正显得更加重要和迫切。

　　4.2. 设计不当产生的安全隐患

　　在当前经济高速发展的大环境下，各设计单位任务繁重，很多项目缺乏足够的审核与优化就匆匆进行施工，许多的构造细节并未进行充分演算。

　　在设计过程当中，单纯以满足规范为目标，不考虑施工时是否能够实现。例如为满足钢筋要求，采用过小的钢筋间距和保护层等。由于各构件单独绘制，常常造成钢筋冲突，需要在施工中相互避让，导致钢筋错位，影响混凝土浇注密实，并导致保护层不足等问题[6]。

　　另外在设计当中不考虑后期检查和养护需要，使桥梁安全检测和日常维护难以进行。

　　4.3. 施工过程中存在的问题

　　分析表1数据中引起桥梁坍塌事故的原因，在桥梁建造期间发生的垮塌事故当中，33%是由于模架支撑系统存在问题，导致模架失稳梁体坍塌。究其原因，除支架在设计时可能出现的偏差外，招投标暗箱操作，施工单位缺乏安全责任意识、擅自变更设计，以及监理单位监管不严都是导致责任事故重要原因。

　　2009年8月24日上午，正在修建的清涧县玉家河乡前张家河大桥突然倒塌，桥上作业的12名工人同时坠落，造成7人受伤、5人死亡，直接经济损失达200余万元。事后调查得知，其承包人在工程伊始就偷工减料，将原设计76cm的石材降低至70cm，并将施工方法变更为木架支撑，相关监管人员在了解情况之后依然听之任之，最终引发桥梁整体垮塌的惨剧(图3)。

　　图 3 张家河大桥垮塌事故现场

　　另外，在施工过程中，施工单位缺乏相应资质，不严格按照施工规范办事，未进行完善的施工组织设计，工序混乱，盲目赶工期不顾工程质量等等，都是导致桥梁垮塌事故的重要原因。

　　4.4. 运营管理不当

　　随着经济发展和公路等级提高，道路交通量急剧增加。超载车辆不断增多，超载成了破坏桥梁的第一杀手。在表1所展现的三十余起坍塌事故中，从桥梁竣工到桥梁垮塌多为20~40年之间，其中47%以上是由于车辆超载，23%为车船撞击。

　　超载车辆在公路上行驶，对桥面的破坏短期并不明显，但随着时间的椎移，破坏会越来越严重，造成路面大面积破损，使行车速度降低，油耗加大，形成桥梁损伤积累，甚至发生桥梁垮塌事故。

　　针对超载现象带来的对桥梁的危害，一方面规范制定部门应进一步完善规范当中完善承载力与耐久性要求，设计人员应在满足规范要求的基础上，适当提高安全储备;另一方面，车主个人应提高安全责任意识外，公路管理部门也应加强管理，减少超载现象的发生。以东柳林桥为例：2007年8月15日，一辆总重达183.2t货车从该桥上驶过。重压之下，西半幅桥面整体垮塌(图4)。这辆六轴货车超限运输比率达233.1%，实际载货量接近三节火车皮。而在此之前，这辆严重超载的货车已经安然通过了多个检查点。

　　图 4 东柳林桥垮塌事故现场

　　船舶撞击是导致跨河跨海大桥垮塌的另一重要原因。2008年3月27日，某货轮穿越在建的宁波金塘大桥非通航桥孔时，船舶桅杆与该桥桥面发生碰撞，造成该桥孔两桥面箱粱塌落，砸在货轮驾驶台上，致使船舶驾驶台前部坍塌，4名船员遇难(图5)。而在2009年11月18日，一艘在大浪中走锚的韩国籍散货船再次刮擦桥墩，所幸并未造成大桥结构性损伤。

　　图 5 金塘大桥坍塌事故现场

　　为避免船舶撞跨桥梁的惨剧再次发生，不仅在设计当中要加入防撞设计，在运营期间，航运部门也应加强监测力度，及时更新航海图，减少撞击事故。

　　4. 结语

　　修订我国城市桥梁结构设计规范，提高在安全与耐久性上的要求。

　　设计人员应充分重视构造细节的设计，不局限于满足规范要求。针对公路普遍存在的超载现象，设计人员可考虑提高设计荷载标准，同时交通管理部门应加强监管和惩治力度。

　　针对船舶撞击导致的桥梁垮塌事故，设计人员应注意进行防撞设计，航运部门应加强对于大桥附近船舶行驶的监控，及时公示河海航图。

　　施工单位应加强安全责任感，设计变更时应严格履行相关程序，加强与设计人员的交流协调。

　　对现役桥梁，应加强维护管理工作，建立桥梁维护及使用情况动态档案.定期检测反馈。

　　建立严格的桥梁安全问责机制，落实设计、施工、监理单位的安全责任.从根本上遏止桥梁重大垮塌事故的发生。

　　参考文献

　　[1] 徐洪涛, 郭国忠, 蒲焕玲, 苑敏. 我国近年来桥梁事故发生的原因与教训.[J]中国安全科学学报,2007.11:90-95

　　[2] 侯秀丽. 桥梁工程重大坍塌事故调查与分析.[D]中南大学：硕士学位论文,2006:5-50

　　[3] GE Yaojun, Xiang Haifan. Towards Sustainable Development of Bridge Engineering: Chinese Lessons and Experiences. [C]33rd IABSE Symposium,2009

　　[4] 李鸿晶, 陆鸣, 温增平, 罗韧. 汶川地震桥梁震害的特征.[J]南京工业大学学报(自然科学版),2009.1:24-29

　　[5] 胡汉舟，叶梅新. 桥梁事故及经验教训.[J]桥梁建设,2002.3:71-75

　　[6] 金玉泉. 桥梁的病害及灾害.[D]同济大学：硕士学位论文,2006