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天災面前 質量是建橋人的底氣

2019-6-26 23:17
原作者: 陳博文 來自: 橋梁建設報 收藏 分享 邀請

橋梁如何抵禦地震帶來的危害,歸根結底,質量是關鍵。從橋梁設計之初,到橋梁生命期滿“退休”,要将高質量保障融彙到橋梁始終。

今年6月
相繼發生的洪澇和地震災害
讓社會公衆将目光聚焦到橋梁安全上


14日淩晨2時12分,廣東省河源市源城區東江大橋(紫金橋)在洪流中突然垮塌,2輛正在行駛的小車掉落水中,1人被救起,2人失聯。 

17日22時55分,四川宜賓長甯縣發生6.0級地震,本次地震造成宜賓硐底大橋損毀嚴重,七壩村橫店子大橋(七壩大橋)兩邊路面部分撕裂。


▲東江大橋垮塌時的監控錄像

兩起事件讓橋梁顯得有些“弱不經風”
大橋在洪澇和地震面前似乎不堪一擊
這讓人不禁思考
面對天災
建橋人真的就束手無策了嗎? 


探究橋梁垮塌緣由 專家各有說法


6月9日20時至10日19時30分,河源市遭受持續暴雨打擊,東江水位連續上漲,全市有74個站點降雨量超過50毫米,其中64個站超過100毫米,8個站點超過200毫米。

據南方周末報道,重慶交通大學橋梁檢測與評估方向博士研究生周銀分析,持續的洪水侵襲應是橋梁垮塌的直接原因。

周銀根據視頻指出,相比其他橋墩,東江大橋中間的橋墩較為薄弱,在持續高水位激流的沖擊下,這個墩子乃至整個橋梁結構都可能會産生持續振動。

根據他的分析,在洪澇災害期間,要想減少洪流對橋梁的沖擊,需要對橋梁拱腳做一些防撞擊和沖刷的構造措施,以此來預防此類橋梁垮塌事故。


然而在分析橋梁垮塌原因上
西南交通大學橋梁系教授張方
有着不同的看法

張方認為,從水位線的情況看,橋梁垮塌時的水位不算特别高,但不排除由于洪水是垮塌事件的誘因。

在仔細對比東江大橋垮塌前後的圖片後,張方還原了橋梁垮塌過程:當小車通過橋跨接近中間墩身位置時,橋跨從該跨另一側近橋墩處開始從左向右垮塌,該跨垮塌後,臨近跨從跨中向兩側拱腳垮塌,随後中間墩上立柱向左傾斜垮塌,最終形成了該橋中間兩跨垮塌缺失的局面。

張方表示,要根據橋梁日常檢測、監測情況以及垮塌後相鄰橋墩變位、拱座處殘存結構情況來綜合分析判斷橋梁垮塌的原因,不能一概而論。


據了解,東江大橋于1972年竣工,橋齡47年,橋梁的使用壽命也成為分析東江大橋垮塌原因的要素之一。

東江大橋橋體結構,是誕生于廣東的懸砌拱橋設計結構,屬于改革開放前我國自主研究的施工方法,解決了當時拱橋建設面臨的資金與技術短缺等問題。

數十年過去了,這些誕生于特殊年代的橋梁陸續到達壽命期限,安全隐患也開始逐漸暴露。

記者查閱了相關資料發現,目前我國公路、鐵路橋梁保有量很大,但公路危橋多,耐久性差。近20餘年來,橋梁事故時有發生,其潛在安全、耐久問題突出,養修壓力日益加大。

中國工程院院士、大型工程結構狀态監測與安全控制專家杜彥良建議:

要在橋梁安全管理上,建立全壽命周期體系,貫穿設計、施工、運營、維護各個方面,形成一個完整閉環。  


思考橋梁防震之策 質量是關鍵


據統計,在“5·12”汶川大地震中,重災區和極重災區内的469座公路橋梁,有4.5%的橋梁完全損毀,4.3%的橋梁出現嚴重破壞,31.3%的橋梁出現中等破壞,48.3%的橋梁出現輕微破壞,隻有11.6%的橋梁未出現震害。 

▲汶川地震中受損的橋梁

為什麼地震對橋梁建築的危害如此之大?

原來,地震産生出的地震波會傳輸和釋放能量,導緻橋梁在加速度影響下可能産生過大的變形和振動,如果超出了截面材料或者連接部位的彈性變形能力,就會産生不可恢複的變形。過大的剛體位移有時候會導緻橋體發生較大損害,如簡支梁落梁、支座遭受剪切破壞等。在結構某些部位也會産生開裂,壓潰,材料屈服等局部損傷,比如橋墩底部和頂部,塔梁連接部等。

即使知道地震會對橋梁帶來巨大傷害,但由于地震在時間、空間、強度方面具有極大不确定性,人們難以大範圍預知地震來臨的時間,因此想要提前做好橋梁防震減災的措施,更是難上加難。

▲新建的汶(川)至馬(爾康)高速克枯大橋采用預應力鋼管混凝土桁架這一新型組合結構,将“大震不倒、中震可修、小震不壞”的設計理念提升,實現了8級地震可行、9級地震可修的目标。


那麼,面對地震,
建橋人又該如何最大程度減輕橋梁損傷
加快搶通速度
保障救援生命線的暢通呢?

張方認為,在橋梁設計之初,一般要對橋梁有針對性地進行抗震分析和設計。在地震發生後,首先要對橋梁進行專業檢測和評估,并根據評估結論進行加固設計,其中包括複位、截面補強、結構性改造加強、附屬設施更換和修補等幾個方面。當然,在抗震救災時也會有應急的評估和臨時加固措施。

▲我國首座跨越地震活動斷層的跨海橋梁——海南海文大橋的抗震設防裂度為8度,其抗震設防烈度為目前國内最高。

四川省勘察設計協會抗震防災分會副會長潘毅從抗震的角度提出了六點建議:
第一,抓好既有結構的抗震鑒定與加固,以及新建結構的抗震設計;
第二,積極推廣減震、隔震的技術;
第三,合理選址,注重結構的概念設計,設置多道抗震防線,并進行抗倒塌的驗算;
第四,注意非結構構件的抗震能力,避免女兒牆、填充牆、吊頂等威脅;
第五,加強有關部門之間、部門與地方之間協調配合和應急聯動,統籌城鄉防災減災救災工作,健全防災減災信息資源獲取和共享機制;
第六,加強抗震防災宣傳和教育,提高人們的防災意識。

▲港珠澳大橋上安裝的橡膠隔震支座,長1.77米,寬1.77米,是目前世界上尺寸最大的橡膠隔震支座。

橋梁如何抵禦地震帶來的危害,歸根結底,質量是關鍵。從橋梁設計之初,到橋梁生命期滿“退休”,要将高質量保障融彙到橋梁始終。

正如中鐵大橋局黨委書記、董事長劉自明在2019世界交通運輸大會上所言:“我們的橋梁從規劃、設計、施工、運營、維護,執行的是‘全壽命周期質量理念’,這就是一種新的質量觀。”

▲港珠澳大橋的抗震烈度為9度,設計壽命120年,圖為中鐵大橋局承建的港珠澳大橋九洲航道橋。


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