一座大橋因早期損壞嚴重而被拆除的原因分析與警示

1、一座大橋因早期損壞嚴重而被拆除的原因分析與警示,中 國 公 路 學 會 理 事 江西省公路學會常務理事 諶潤水 研究員二○○五年十二月十六日,一、引 言,,香港青馬大橋,1.1 我國公路橋梁建設的輝煌成績,2004年底的統計數據表明，我國橋梁總數已達32萬座，共134萬延米（不含港、澳、臺地區(qū)）；,蘇通大橋模型,江蘇江陰大橋,預計到2020年我國還將建20萬座大中小橋梁，總和長度將會超過1萬公里。,早在1991年我國

2、公路橋梁的主跨已突破400米；,萬縣長江大橋,江陰大橋,1999年跨徑又突破1000米大關,最大跨徑達到1490米,潤揚大橋,從此，我國已躋身于世界上能夠建造千米級橋梁的少數國家之列；,南京二橋,1.2 我國還不是“橋梁技術強國”的現實,今天的中國無論是從橋梁數量上，還是從橋梁跨徑上都已是世界的“橋梁大國”，但還不是“橋梁技術強國”。為什么呢？,交通部鳳懋潤總工程師在2005年第5期《橋梁》雜志上撰文，總結歸納出影響我國公路橋梁工程質

3、量和使用效益的三個深層次問題分別是：耐久性通病、安全性隱患和技術儲備與創(chuàng) 新不足。,同時，鳳總也指明了很好的應對策略和方針：,上海盧浦大橋,1、提高工程“耐久性”，工程結構的耐久性應該是工程質量的最基本要素，是工程建設資源節(jié)約的核心。要樹立起工程“有效服務壽命”（樹立使用壽命的概念和建立起提高工程耐久性的技術保障體系。 提高橋梁工程的耐久性、延長工程的使用壽命就是最大的資源節(jié)約。,潤揚大橋效果圖,2、要建立起“全壽

4、命成本優(yōu)化”的概念，以工程使用壽命期內的工程建設、養(yǎng)護和維護管理的綜合效益最優(yōu)為目標 在設計階段就應該一并考慮工程 建成后養(yǎng)護、維修和管理的問題， 力求達到總體資源最小的目的。,潤揚大橋效果圖,3、要重視“社會成本”，橋梁開通運營后，頻繁的維護特別是中斷交通的大修工作不僅嚴重影響工程的服務水平，而且會給社會生活帶來效益損失，必須建立起

5、“社會成本”的理念。,潤揚大橋懸索橋夜景,鳳總還語重心長的說：總之，要樹立起工程“高品質”的理念。橋梁工程的“高品質”體現在：總體設計的科學合理性、工程結構的安全耐久性、社會效益的可持續(xù)性。,潤揚大橋斜拉橋夜景,1.3 我國公路橋梁規(guī)范正在逐步完善,我國新修訂 《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）在“總則”中首次明確規(guī)定：公路橋涵結構的設計基準期為100年。,同時又規(guī)定：公路橋涵結構在按承載

6、能力和正常使用“兩類極限狀態(tài)設計時，應同時滿足構造和工藝方面的要求”！,蘇通大橋模型,“還應在設計文件中，對涉及工程質量的構造設計、材料性能和結構耐久性、必須特別指明的制作或施工工藝、橋涵運行條件等提出相應的要求”。,新版規(guī)范在“3.5 構造要求” 中保留了“89版規(guī)范”的規(guī)定：,“3.5.1 橋涵結構應符合以下要求： 1、結構在制造、運輸、安裝和使用過程中，應具有規(guī)定的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性?！?增加了“3.5.

7、6 橋涵應有必要的通風、排水和防護措施及維修工作空間?！?還強化了“3.7 養(yǎng)護及其他附屬設施”的要求條款。,1.4 總結經驗與教訓，促進我國公路 橋梁建設健康發(fā)展,面對我國公路橋梁建設的輝煌成績，和正在逐步修訂完善的我國公路橋梁標準規(guī)范，正如鳳總所說，“站在橋梁工程發(fā)展的戰(zhàn)略高度總結幾十年來技術進步的經驗特別是教訓是十分有益的?！?借今天大會給我發(fā)言的機會，下面講述我省一座建成通車僅十余年、全長近30

8、0米的普通鋼筋混凝土簡支空心板大橋，因設計不合理、施工質量差和使用不當等諸多原因，致使該橋早期損壞極其嚴重而過早地成為了一座危橋，并經結構檢測與現狀評定：該橋不具有加固改造的價值，最終不得不將其拆除。該實例再次給予橋梁工程技術人員以一定的啟示和警示。,二、大橋實例概況,成新大橋,成新大橋位于江西省成新農場（四面環(huán)水），跨越贛江西大河下游的三老官河，是該農場與外界聯系的唯一陸路通道，所以，成新大橋的作用非常重要。,該橋上部結構為23孔13

9、米標準跨徑普通鋼筋混凝土空心板，每孔設計采用整體現澆施工、橋面連續(xù)；下部構造為：打入式鋼筋混凝土柔性排架摩擦樁基礎 。,南昌岸與成新岸橋臺（編號為0#與23#）為雙排共八根柱式輕型臺身，頂上設蓋梁。,橋墩型式為兩種：單排四柱式輕型墩身加蓋梁和雙排共八根的柱式輕型墩身加蓋梁，具體1#～22#橋墩的設置情況是，兩個或三個單排柱式墩之后，設一個雙排柱式墩。,大橋橋面凈寬為3.5米車行道+2×0.82米人行道，橋梁全長299.66米。

10、大橋設計荷載標準：汽車-15級；掛車-80。該橋于1988年11月開工建設，1989年12月竣工通車。,由于成新大橋跨徑小，排架式橋墩先后被過往船只碰撞二十余次，其中三次非常嚴重，分別中斷交通15天，每次耗資數萬元用于維修和臨時加固。,此外，由于該橋為單行道，橋面狹窄，先后發(fā)生二十余次車輛碰撞行人、自行車、摩托車等事故，機動車輛還經常撞壞橋欄桿，其中一次拖拉機的輪子都懸出橋外。雖然，成新大橋建成通車才十余年，但大橋已多處被嚴重損壞，已嚴

11、重危及大橋的結構和使用安全。,三、大橋主要病害的產生原因及 危害性分析,成新大橋業(yè)已查明的主要病害有： ①各孔上部結構空心板跨中部位已產生過大的恒載結構永久變形，并超過規(guī)范限值；,3.1 大橋的主要病害,②橋面實測中心線與橋面設計中心線偏差較大，且大小無規(guī)律，大大超過規(guī)范規(guī)定；,③車行道與人行道寬度尺寸誤差遠遠超過規(guī)范允許的偏差；,④下部構造的各墩、臺柱身、蓋梁與橫系梁破損、傾斜、開裂現象普遍，病害程度超過規(guī)范允許范

12、圍，且相當嚴重；,⑤各墩、臺沉降程度不一，橋面起伏較高，對行車和大橋的安全都極為不利；,⑥經“超聲——回彈綜合法”測試各主要結構部位混凝土強度，均低于設計值；,⑦原設計橋面連續(xù)，僅在墩頂位置橋面設3厘米深、0.5厘米寬的假縫，另設鋼筋網加強，蓋梁頂面鋪設油氈作簡易支座。但實際使用后，多數假縫被拉裂、破損嚴重。,人行道與欄桿花板、扶手及立柱亦被拉裂；蓋梁與空心板之間壓死而不能伸縮，致使多數蓋梁局部壓裂、露筋并銹蝕等等。,上述病害已嚴重影響

13、大橋的安全使用，并危及大橋自身安全。對照交通部《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTJ073-96）第4.2.25條“橋梁技術狀況評定標準”來評定成新大橋的技術狀況，已屬“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”的橋梁。其產生的主要原因及危害性分析如下：,3.2 設計與施工原因,3.2.1 大橋設計的缺陷與隱患 （1）成新大橋跨越的三老官河系通航河道，橋墩設計為斷面僅為30×30cm的排架式柔性墩，在通航跨徑較?。藴士鐝絃=13米）

14、的情況，極易被過往船只碰撞，造成嚴重損傷，甚至斷裂；,（2）據2001年6月的成新大橋上游一側的地質勘察報告揭示，成新大橋所處的河床地質情況是第四系全新統沖積層，埋深0～18.95米以粘土質、淤泥質和粉砂質土為主，多為河床和河漫灘沉積產物，長期處于富含水狀態(tài)，沉積時間短，壓密程度低、壓縮系數大，摩擦系數較小，土層承載力分布不均，所以該土層不宜作為樁基礎持力層。,而成新大橋的墩、臺基礎均采用打入式鋼筋混凝土方樁基礎，設計樁長僅為12米，有

15、的因無法打入還截短了。所以，該橋的摩擦樁基礎無論是豎向承載力，還是縱、橫向的嵌固穩(wěn)定均難以達到大橋安全使用要求。也是該橋橋面起伏過大，橫向變形過大的主要原因之一。,（3）本橋設計為節(jié)省工程造價，將上部構造簡支板體系設計為全橋聯孔結構，即在各孔空心板與橋面之間均不留伸縮縫，僅在墩頂位置橋面設3厘米深、0.5厘米寬的假縫，并在蓋梁（墩帽）頂面鋪設油氈作為簡易支座與下部構造柔性排架柱橋墩相聯系。,實際使用中，梁底與蓋梁貼緊卡死，致使蓋梁局部壓

16、裂、壓碎，損壞嚴重；多數墩頂假縫被拉開、碎裂嚴重，同時欄桿花板、扶手、立柱均被拉裂損壞；,由于空心板梁在蓋梁上不能自由伸縮，只能帶動蓋梁一并伸縮，致使蓋梁底面的柱頂壓裂、破損嚴重，并使柱身不規(guī)則的傾斜，嚴重者開裂，兩岸橋臺背墻亦被頂斷。,3.2.2 施工原因 （1）據調查，本橋是以設計、施工總承包形式建設的，而且是邊設計、邊施工；因而，在施工中，多次變更設計和施工方法。例如，每孔空心板梁設計要求整孔一次性澆筑完成，但有

17、多孔橫向是分成三次澆筑的，而且在縱向接縫處高差很大，影響了工程質量。,（2）施工質量差。各墩、臺的柱身與蓋梁相接位置參差不齊、錯位較大，既對墩、臺的承載力不利，又致使柱身傾斜，嚴重影響了墩、臺和整個大橋的使用安全。,（3）混凝土質量不好。經測試，大橋各主要構件的混凝土標號均未達到設計要求。多處存在蜂窩麻面病害，個別柱身用手輕輕一掰即掉下一塊。,3.3 使用上的原因,（1）由于橋面過窄，但橋長又近300米，因而難以避免橋上車輛碰撞自行車

18、、摩托車，以及車輛為避讓而沖撞橋梁的事故。,（2）由于跨徑較小，橋下水流又急，尤其是在霧天與夜晚視線較差時，難以避免船只碰撞柔弱的橋墩。所幸的是，雖已發(fā)生多次船只撞斷橋墩柱身事故，尚未將整個橋墩的四個柱身一齊撞斷而垮橋。,（3）交通量的增長和載重量增大亦是造成和加劇大橋有關病害的主要原因之一。據調查，過往成新大橋的日車流量最高峰達500余輛，日平均車流量亦有400輛，其中重車重量達300KN/輛以上，平均重量亦在150KN。,3.4

19、現有橋墩臨時加固措施的隱患,（1）18#橋墩先后兩次被船只嚴重碰撞，第一次撞斷上水柱身，采用外包混凝土加固處理；第二次撞斷下水柱身，采取在兩柱之間加鋼管撐柱加固，而未對斷裂柱身進行任何修補，更未對受損的橫系梁采取加固處理。,（2）11#橋墩被船只嚴重撞損，采取的亦是在兩柱之間加鋼管撐柱的加固形式，但未對橫系梁與柱身的連接進行加固修補。,（3）上述兩墩被撞的加固處理因未處理好橫系梁與柱身的有效連接，故均未起到整體加固補強作用。,而且，嚴重

20、碰撞亦將影響到蓋梁和樁基礎。所以，上述兩墩的加固僅為臨時應急處理，要確保安全、消除隱患，尚應徹底查清所有病害后，采取有效的加固補強措施進行處理。,四、大橋現狀與使用安全性的 整體分析,4.1 設計與施工存在的缺陷與病害將繼續(xù)危及大橋的使用安全,（1）跨徑偏小，橋面過窄，將會繼續(xù)造成船只撞擊橋墩、車輛沖撞橋梁，從而對橋梁的安全造成威脅。,（2）墩、臺樁基礎的截面過小，樁長太短，對大橋的承載力和墩、臺的穩(wěn)定性構成隱患

21、，而且難以著手加固處理，且加固費用昂貴。,（3）上、下部構造之間因無有效的支座而卡死，不能自由伸縮，使墩、臺身受力極為不利，并危及其穩(wěn)定性。,（4）施工質量差，各構件的混凝土強度低，亦對大橋的使用安全不利。墩、臺柱身與蓋梁相接位置參差不齊，使之均達不到設計要求，而成為不可挽救的工程缺陷和隱患。,4.2 大橋現已存在的缺陷與病害使大橋本身已成為一座危橋,（1）成新大橋業(yè)已查明的主要病害與缺陷，對照交通部《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》的要求，已處

22、于“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”，已是一座危橋。,（2）大橋本身業(yè)已存在的跨徑小、橋面窄、樁基太短、截面過小，以及墩、臺柱身截面太小的缺陷，均危及大橋的使用安全。而且，難以采取有效加固與補強措施加以改選。,4.3 大橋已難以適應日益發(fā)展的 經濟建設與交通運輸的需要,成新大橋是江西省成新農場、朱港農場和濱湖農科所與外界聯系的唯一陸路通道，是“兩場一所”生產、生活和正常工作等的交通運輸保障。,隨著“兩場一所”的經濟建設的發(fā)展，過往

23、成新大橋的交通量和載重量均已大幅度提高，而且將繼續(xù)發(fā)展與提高。所以，大橋的現狀已難以適應上述發(fā)展的需要，以及難以保證大橋的安全使用。,五、結構檢查結論與鑒定意見,5.1 通過對成新大橋的全面結構檢查，以及對查明的主要病害及缺陷的產生原因分析，對照交通部《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》的“橋梁技術狀況評定標準”，來評定成新大橋的技術狀況，已屬“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”的危橋。,5.2 由于成新大橋的設計與施工業(yè)已存在難以加固補強和改造的缺陷與病害

24、，大橋使用過程中造成的損傷和病害亦非常嚴重。要確保大橋繼續(xù)安全使用，勢必要花巨資徹底根治上、下部構造所存在的病害，并應采取有效措施和交通管制，來防范船只碰撞橋墩與車輛沖撞橋梁的事故發(fā)生。,5.3 鑒于大橋業(yè)已存在難以處治的缺陷和病害，以及“兩場一所”生產、生活和正常工作、以及經濟建設和交通運輸的發(fā)展需要，應將現有成新大橋（危橋）拆除，重建一座能夠滿足使用和安全要求的新橋。,5.4 成新大橋在被拆除之前，應高度重視大橋的使用安全，切實

25、加強大橋的交通管制和限載工作，并應加強對大橋現有病害的觀察，尤其是11#墩和18#墩的觀察。如發(fā)現大橋出現異常，應立即中斷交通，并針對性地進行維修，以保障現有大橋在新橋建成之前仍維持通車。,六、結語與警示,成新大橋于2001年7月經檢測并鑒定為“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”后，有關部門在加強大橋管理與維護的同時，積極籌措資金建新橋。,在2004年上半年，嶄新的成朱大橋建成通車了,成朱大橋上游側面,成朱大橋橋面,成朱大橋上部構造為30米箱梁,

26、成朱大橋上部構造為30米箱梁,成朱大橋下部構造為鉆孔灌注樁加雙柱式墩,成新大橋也于當年的6月被拆除，從而結束了她短暫而極具遺憾的“使命”。該橋被拆除的背后卻讓人們深刻反思，同時亦給予橋梁工程技術人員許多的警示：,6.1 警示一：修建橋梁應講科學性， 并做到科學決策,①成新大橋跨越的是通航河道，因此橋跨選擇時不僅要滿足泄洪要求，還應充分考慮并滿足通航要求，在船只過橋時應避免對橋墩的撞擊。不能一味追求工程造價低而降低要

27、求，最終導致大橋經常被撞后嚴重損壞。,新、老公路橋梁設計通用規(guī)范均規(guī)定：“位于通航河流或有漂流物的河流中的橋梁墩臺，設計時應考慮船或漂流物的撞擊作用（偶然作用或稱偶然荷載）。,②橋址處地質勘探資料是大橋設計必不可少的重要基礎資料，決不能在無地質資料的情況下憑經驗來設計橋梁下部結構。,橋址處的地質土質調查是橋涵勘測設計的一項重要內容，它關系到經濟合理地進行橋梁上下部結構設計，也關系到橋梁結構堅固耐久和安全可靠，這一重要環(huán)節(jié)是不能省略的。,

28、然而成新大橋卻沒有進行這一項工作，橋梁的下部構造埋置深度僅憑經驗來確定，而且還從盡量節(jié)省經費出發(fā)，選擇最簡單的打入樁基礎。施工單位在施工時，在打入樁基過程中遇到難以打入時，又人為地減短了樁長，致使本已承載力不富余的摩擦樁更加不安全。,以下三張照片所反映的是我省新修建的一座跨贛江的特大橋，工期三年，耗資過億元，計劃通車的日子是2004年10月1日。,然而，由于該橋三個橋墩設計樁基嵌巖深度不夠，安全系數達不到要求，通車時間只能拖延。,經過對

29、三個橋墩的加固處理，共花費100多萬元，終于在一年后的2005年10月1日通過交工驗收后通車。但造成的社會經濟損失和社會影響卻是非常大的。,6.2 警示二：橋梁設計時，要兼顧經濟性， 但前提應是結構安全、 可靠、耐久,①成新大橋跨徑小，上、下部結構尺寸偏小，致使上部構造梁板跨中下撓明顯、墩柱彎曲過大，結構剛度明顯不足，安全性和可靠性極差。,②該橋上、下部結

30、構的保護層明顯不足，鋼筋外露銹蝕，橋梁的耐久性很不好。新修訂的橋梁設計規(guī)范，已明確了橋梁的結構構造要求和工藝要求，對杜絕此類缺陷將會取到積極效果。,6.3 警示三：確保施工質量，是實現 “百年大計”的先決條件,①新修訂的橋梁設計規(guī)范，在我國首次明確了公路橋梁的設計基準期100年；土木工程界亦倡導“百年大計，質量第

31、 一”。因 此，應千方 百計確保橋 梁的施工質 量，才能實

32、 現“百年” 的目標。,②成新大橋的施工質量極差，經檢測，各主要構件的混凝土標號偏低；在設計樁長不足的情況下，部分樁長還被減短；設計考慮的整體現澆上部混凝土梁板，為方便施工被改為三塊板澆筑，且未采取任何措施，致使橋梁上部構造的整體性嚴重削弱。,介紹完畢謝 謝！,