【中国科技网】桥梁垮塌事故屡屡发生,问题出在哪里?

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科技日报记者?过国忠 通讯员?葛志亮 陆敏芝

10月10日18时10分许,312国道K135处、锡港路上跨桥发生桥面侧翻事故,共造成3人死亡,2人受伤。经初步分析,上跨桥侧翻系运输车辆超载所致。

那么,一般致使桥梁垮塌的原因有哪些?在高架桥梁设计上,哪类桥梁设计不合理易垮塌?此次事故又带来哪些教训?今后该如何来增强风险管控能力,预防类似事故发生? 11日,科技日报记者采访了国内建筑与桥梁方面的相关专家。

多种因素会致使桥梁倒塌

“随着我国经济和城市化进程快速发展,国家大力发展交通基础设施。桥梁作为交通基础设施的枢纽,其结构的安全性对保护国民经济和人民财产安全有重要作用。”www.sbf233.com研究院级高级工程师徐程说,但是,近年来,桥梁倒塌事故屡屡发生。

徐程先容,桥梁倒塌原因主要有几方面:设计、施工不合理:设计和施工是桥梁安全的基础,合理的设计和施工是保障桥梁安全性的源头。设计施工中存在的问题有结构设计不合理、计算有误、施工图不完善、施工方法不当等;撞桥,随着交通运输量增长,水运和道路运输人员对安全重视不够,导致船舶、车辆撞桥垮塌时有发生。如2007年广州九江大桥运沙船误入非通航孔撞毁桥墩。

除此,我国是一个自然灾害频发的国家,洪水、地震、强风、泥石流等严重威胁桥梁结构的安全,其中地震引起桥梁倒塌的较多,如汶川地震6140座桥梁损伤,多座桥梁落梁垮塌。还有超载,近年来随着交通量及交通荷载的增加,桥梁病害越来越多,汽车超载使桥梁结构形成结构损伤,严重影响桥梁结构耐久性。

“一般的桥梁都是多跨结构,中间墩一般设置为单墩和单支座,两端设置为框架墩、盖梁和多支座。”从事桥梁与隧道工程研究的常州工程职业技术学院建工学院院长魏建军教授说,桥梁的设计通常会设计一定的安全储备,一般的重车不形成荷载列、不布设在偏载位置上,对桥梁不会造成致命的重大事故。

超重车辆沿着单侧行驶引起侧翻

记者了解到,312国道无锡段路线全长48.436公里,其中老路段21.356公里,改线段27.08公里,全线按一级公路标准设计,全线采用双向四车道和六车道两种形式。其中,无锡段扩建工程于2003年9月开工建设,2005年6月建成并正式通车。

此工程为2003年江苏省重点建设项目,工程质量评定为优良等级。此次发生跨桥桥面侧翻事故的312国道K135处,就在新段扩建工程范围内。

“无锡312国道锡港路高架桥倒塌这类事故的原理是超重车辆沿着单侧行驶,导致桥面弯矩过大,俗称失去重心,引起侧翻。”徐程根据事故现场图片和视频分析说。

魏建军也认为,无锡桥梁倾覆的原因大致是超载车上桥后处于一侧车道上形成了偏载效应,引起的扭矩超过了端部墩梁的抗力,从而引起侧倾和落梁。

“在设计荷载下,桥梁主要是受弯和受剪作用,当出现偏载情况下时,是依靠端部墩和梁的受扭作用来支撑桥梁的稳定。”魏建军说,偏载是引起服役中的桥梁发生横桥向扭转的主要原因,也是桥梁的大忌,当桥梁端部墩梁抵抗不住这个扭矩时,则就会发生倾覆或落梁。

  专家先容,2018年版本《公路桥涵及预应力混凝土桥涵设计规范》中已经增加了桥涵的抗倾覆计算方法。而在此规范颁布之前,桥梁设计中不对桥梁的抗倾覆进行计算,所以重载引起的桥梁侧倾事故,屡屡发生。

要从源头上排除桥梁安全隐患

在徐程看来,如何避免桥梁倒塌事故和研究预防桥梁灾害方法,也成为当前灾害预防研究中的重要课题。因此,要深入进行新技术的适用性、自然灾害的应对、桥梁病害的发生规律等几个方面进行科学研究,从源头上排除桥梁的安全隐患。

“要建立完善的安全保障体系。防止在建桥梁发生倒塌事故,应从设计方案选择开始着手,根据建设桥梁地区的地质、环境、交通运输预测、施工技术等条件选择最优设计方案,尽力避免设计中存在的问题 。同时,必须要强施工过程的监控和管理,防止不合理的施工方法。”徐程说。

徐程还提出,要加大桥梁维护管理力度。我国桥梁的现状是“重建轻养”,没有真正意义上达到桥梁的养护目的,只有少部分的桥梁建立了健康监测系统。为了能随时掌握桥梁的安全状态,应加强对桥梁的安全健康监测 ,并对大型桥梁 进行定期安全检查,对城市中车辆行人密集的立交桥更应加强安全监测。

通过有效方法,正确核实桥梁极限承载力,判断其能否满足目前运营状况。当桥梁整体或局部承载力出现不足时,根据检查的实际情况分析采取正确的加固措施。当桥梁极限承载力损失严重时,应考虑将其拆除重建。

相关专家呼吁,目前,道路、桥梁超载确实仍很严重,设计和管养部门应该承认事实,新建桥梁不能简单的套用规范,适当提高桥梁设计标准,增加安全性。尤其对老桥,超载的破坏更大,应加强动态观测。

物联网可增强风险管控能力(小标题)

“由于高架桥要长期承受不同车流和沉重的压力,再加上检修和维护难等问题,尤其是对超载车辆监管难、监管不及时,警力资源不足等,容易产生很多隐患事故。” 在国家物联网标准组总体组组长沈杰说,“可以采用物联网技术实现对高架桥的长期、实时监控,做好日常车辆和桥梁的监督管理,防止意外事故的发生。

沈杰提出,如在高架桥两端都加装路面压力传感器和智能视频识别联动系统等,通过物联网进行车辆载重和类型识别等,进行分级实时告警,还可以统计路面总体载荷,并对高架桥梁结构做长期健康体检分析。

“对于桥梁安全监控学术科研领域已经有很多研究成果,包括桥梁生命健康分析与预警,也有一些应用。目前,最直接办法借助现有道路交管系统,加强超载车辆流向实时跟踪调度指挥分流,通过超载车实时定位系统,可以预判超载车运行轨迹,通过上桥模型计算分析进行报警处置,交通信号灯实时禁止,预防为主,防患未然,这是根本解决办法。”江南大学物联网工程学院彭力教授说。

彭力还认为,同时,要增加警示设备和现场处置联动机制,强化超载车司机安全意识,通过路边大屏、语音等设备进行强化警示,通过分析联动数据告知其危险性,并通过物联网系统如APP等报告相关部门,甚至其领导,避免其冒险行为。

“我国自主研制的桥梁安全监控物联网解决方案,正在不断构建完善大跨桥梁结构健康监测与安全评价系统。今后,通过传感器网络系统(WSN)、数据采集与传输系统 (DATS)、数据处理与控制系统(DPCS)、结构健康风险状况评价系统(SHES)4个子系统,将建立人、车、桥等物联网系统联动机制,有效增强风险管控能力。”

资讯链接:http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2019-10/12/content_798317.shtml?from=singlemessage&isappinstalled=0

 


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