多点出击，让桥梁更安全耐久

自1978年中国实施改革开放政策以来，随着经济社会的发展需求，交通事业取得了举世瞩目的重大成就，其中高等级公路的发展尤为突出，我国桥梁的数量及规模，已稳居世界首位。

图1 中国桥梁的建设速度示意图

据统计，截至2021年年底，全国公路桥梁为96.11万座、7380.21万延米，比上年末分别增加4.84万座、751.66万延米，其中特大桥梁7417座、1347.87万延米，大桥13.45万座、3715.89万延米。

2022年末，全国公路桥梁总数预计会接近或超过100万座，这将是一个里程碑式的数据，值得铭记和自豪。

自古以来，桥梁的灾损和安全事故就与桥梁的建设成就相伴相随。保有的桥梁数量越多，每年发生安全事故及受到灾害损毁的桥梁也会多。按照桥梁专家多年的经验总结，桥梁灾损和安全事故大致可分为以下三大类：

一是由结构缺陷引发的，诸如设防标准低、结构不合理、施工质量差、性能退化等情况，桥梁固有的结构病害在不断发展的环境和材料自然退化的共同作用下，就会导致事故或受灾损毁。如：历史上发生过的大跨径拱桥建设事故、拱桥运行中吊杆断裂致使桥面连续垮塌事故以及石拱桥建设中的整体垮塌事故等等，以及近几年常见的由于汽车严重超载、密集偏载等引起的独柱墩大悬臂桥梁倾覆事故等等，都可归类于此。

二是由自然灾害引发的，如强风、地震、洪水、冲刷、巨浪、泥石流等灾害，都可以引发桥梁或区域桥群的损坏或安全事故。此类受损现象，在2008年汶川地震、日本海啸及各国发的洪水灾害中屡见不鲜。通常情况下，桥梁上下部结构均为洪水吞没，而在洪灾过后，大多数都可以恢复重建。

三是由和人为因素关系密切的安全事故所致。主要指因汽车严重超载、密集偏载、船舶和车辆撞击、火灾、爆炸等等引起的桥梁事故等，该类事故涉及的人为因素较多，有些属于违规及非法行为。如这几年发生在无锡和湖北的重车压垮独柱墩桥梁（钢混主桥、钢结构匝道桥）案例，主要都是人为所致，涉及违规严重超载运输。这些桥梁垮塌后，都需要开展事故调查分析，总结经验教训，并进行必要的追责、问责，并对桥梁采取重建或加固处理等手段。

近几年，中国境内每年均发生洪灾，致使较多的桥梁受损，可参见表1。

数据表明，2020年的水毁桥梁规模为近年最大，几乎是其他年份的两倍，主要发生在河南、四川、山东等省份。另据统计，在无强震的年份，洪水引发的桥梁损失较重，受损比例可达50%-70%以上。

图2 洪水冲毁桥梁

桥梁安全一直备受社会舆论的广泛关注。部分知名学者认为，我国公路桥梁建设中存在标准较低、养护维修不受重视、质量控制等影响结构安全性与耐久性的诸多问题，也引起了有关领导和相关部门的重视，开展了大规模的桥梁安全相关问题研究和讨论。交通运输部组织国内标准规范研究团队针对桥梁工程的安全性、耐久性及广受社会、媒体关注的桥梁倾覆案例、荷载标准问题、标准的适应性问题，开展了系列研究。这些问题，若无法得到有效解决，必会影响行业可持续发展的根基。

前文所述,桥梁的典型灾害可分为三大类，下面将结合近几年发生的几个典型案例，对此三类灾害进行梳理。

1.由结构缺陷引发的桥梁垮塌，成为近几年最引人关注的问题。垮塌桥梁结构特点为部分独柱墩+支座+大悬臂结构,其抵抗横向倾覆破坏的安全冗余满足当时的标准规范要求，具有一定抗倾覆能力；但在严重密集超载、集中偏载作用下,较易诱发倾覆事故发生，导致桥梁横向倾覆垮塌、使桥梁车辆随之坠落，人民的生命、车辆和桥梁资产均遭受损失。案例表明,在桥面100米长的范围内，严重密集超载偏载车队的总重量达200-500吨，其产生的倾覆作用超出桥梁的抗倾覆能力2-5倍。所造成的桥梁垮塌中，按上部结构分类，通常分为钢桥、组合结构桥和钢筋混凝土桥；若根据桥梁位置来分，则涉及主线桥、匝道桥。

图3 结构缺陷引发的桥梁倾覆事故

针对桥梁倾覆问题，交通行业相关单位在调查研究的基础上，修编了桥梁设计规范条文，强调并加强了抗倾覆设计，在全国开展了既有独柱墩桥梁安全检查和整改，加强了公路运输中超载管理和大件运输服务管理，总体上取得了一定的效果。

对于独柱墩、单支座支撑匝道桥易发生横向倾覆的结构缺陷问题，有些研究者提出可将设计规范给出的抗倾覆安全系数，由2.5调整为3.0或4.0；有些学者指出设计要以桥梁运营期支座是否脱压，作为判别桥梁横向倾覆极限状态的指标；也有人提议取消或改造独柱墩、单支座支撑桥梁这类结构，一劳永逸地解决桥梁的横向倾覆问题。事实上，独柱墩、单支座支撑的桥梁一般与一联桥梁中的其他具有盖梁的双支座桥墩共同形成桥梁的稳定承压支撑体系，在恒载作用下，各个支座一般都处于受压状态，压力储备各异，其中的个别桥墩、盖梁上的支座还要设置为纵向固定的型式，以防止桥梁纵向进行整体移动。有一些具有抗震要求的桥梁，还会设置抗震支座、墩梁抗剪连接件等等。而位于曲线的桥梁桥墩和支座，由于要释放温度、活载等在墩顶产生的纵向、径向位移和作用力，故而采用单向受压支座的设置，但因其缺乏对上部结构倾覆的约束，会随着汽车活载作用的不断变化，使部分支座的预压力变小，直至为零。此外，部分支座还会随着上部结构发生横向变形，导致这个点的支撑失效，改变了桥梁的总体受力模式。这些支座在汽车活载、温度变化、结构初始变形等共同作用下，由正常受压过渡到偏载、消压、挤出、脱离工作的过程，也是桥梁上部结构遭到倾覆破坏的特征环节。如能把单向的受压支撑设计，改为在正常作用下受压、重载偏载作用下可以抗剪、抗拉、抗挤出的结构设计，或许能够实现用较小代价获得部分抗倾覆能力提高的效果，但根本改善措施还在于限制车辆超载、尤其要限制并杜绝非法违规严重超载、密集偏载的车辆运行。

由结构缺陷引发桥梁事故还包括构件、产品突然破坏、断裂引发的事故，其中预应力及锚固失效的问题值得重视。

2.由自然灾害引发的桥梁事故，主要为特大洪水、罕见强震、飓风台风、泥石流等所致。此类事故中，特大洪水会造成区域河流上的多座桥梁连续受损，也成为历史上很多桥梁消失的主因。近几年中国的洪灾每年损毁桥梁1000多座，造成人民生命及财产损失、交通中断等社会性问题，应当引起有关部门的重视。

图4 近期国内外桥梁被洪水冲垮

罕见的强震也会造成其影响区域内大量桥梁损毁，如2008年汶川地震中，在所调查的2154座国省干线桥梁中，共有401座受损。其中52座桥梁完全失效（D级），70座桥梁出现了影响其结构承载能力的严重破坏（C级），此外还有279座桥受到中等程度的破坏（B级）。 

图5 青海玛多地震中的桥梁连续垮塌

3.和人为因素关系密切的安全事故，近几年，以桥梁倾覆事故最吸引眼球。2019年秋某省国道的一座上跨桥（主线半幅桥）被压垮，酿成桥下车辆受损及人员死亡的惨剧，后经有关方面调研，认定超载车辆严重超载运输，成为破坏桥梁的技术主因。而在2021年年底，在某省一座匝道桥发生的超载车引发的桥梁侧翻倾覆和车辆坠桥事故，更是令人深思。事实表明，大件运输的货主和车主群体欲速则不达，未明智地选择铁路运输，而中间申报环节还存在造假、蒙骗、欺瞒等违规行为，该起严重 事故教训深刻，亦造成较恶劣的社会影响。

图6 人为导致的桥梁塌毁

桥梁在运营期的安全备受社会和业内关注，我国服役的近百万座公路桥梁的安全关系公路交通、航道安全及社会稳定。2022年10月30日，印度古吉拉特邦莫尔比悬索桥坍塌造成130人遇难，令人触目惊心（图7）。我国桥梁管养人员，应当从该惨案中吸取教训，必须切实注意桥梁安全问题。 

图7 印度古吉拉特邦莫尔比悬索桥坍塌

针对桥梁事故和社会实际需求，交通行业提出解放思想、推动高质量发展、建设品质工程、坚持创新及协调绿色开放共享等五大发展理念。把推进公路钢结构桥梁建设，作为落实绿色发展理念的举措之一，以实行现代工程管理人本化、专业化、标准化、信息化、精细化等作为重要抓手，提升公路桥梁的建设品质，提高结构安全耐久性，降低全寿命周期成本，促进公路建设的转型升级、提质增效。并把上述理念和要求落实到法律法规、标准规范、工地规章和实际工程与实际工作中。

交通运输部主要领导强调，质量是发展的基础，安全则为发展的底线，把控质量及保障安全是交通运输永恒的主题。受当前市场环境、管理水平、资金工期等因素的影响，部分地区的工程质量水平参差不齐，个别项目质量标准低、管理不严等问题仍然比较突出，安全总体形势不容乐观，必须引起高度重视。

桥梁行业的从业者，应当坚持设计是桥梁工程的灵魂这一传统理念，把安全、耐久的核心理念贯彻到设计文件和设计要求中，在桥梁标准规范中强化对安全和耐久的规定要求和措施建议，改善不合理的结构设计（如结构安全结果和要求失衡、全桥结构的安全短板较为突出、应对横向倾覆的措施较纵向承载能力偏低等）、不到位的耐久性设计（如保护层厚度、防水措施、裂缝与漏水、伸缩装置雨水落、排水措施偏短等等），以及对河道冲刷和洪水袭击考虑不周、不合理的养护通道与排水设计、未考虑的构件更换问题等等，加以处理或优化。

此外，预应力构造和安全耐久设计问题值得重点强调。几十年的桥梁工程实践表明，预应力管道、压浆密实、预应力张拉和锚固效率、预应力筋长期施工的锈蚀漏筋断面和永存应力削减、锚具锚固效率和可靠性等问题，为导致部分预应力混凝土桥开裂、下挠病害频发、部分桥梁构件失效垮塌的主因，既包含技术原因，也有管理方面的缺陷。需要找出具体原因，再从设计、产品研发和施工技术改进入手，切实克服预应力体系的技术弊端对桥梁所造成的永久病害和损伤。

图8 公路桥梁预应力智能张拉仪应用示意图

从安全耐久的角度出发，桥梁行业的相关单位应秉承互补的原则，对于设计考虑不周之处，施工、养护单位则要及时补位；而对于施工所遗留的问题，管理养护方要设法补救；管养、检测、监测、加固等等环节，也理应各尽其责。政府、投资方和工程管理单位，要支持设计、施工、管养和检测单位开展必要的科研攻关，将原来通过工程实践进行试错试验的高风险、代价大的粗放式快速发展模式，调整为以科研试验辅助设计、施工、管养及检测、监测的高质量建造及管理模式，使桥梁关键技术、工艺、产品和结构等方面得以提升，降低其给社会带来的安全风险、发展成本与代价。

图9 部分桥梁采取的桥墩加固措施

图10 江阴大桥管养中增设的 支座、伸缩装置检查平台

图11 亟需改善的桥梁伸缩装置及桥面铺装

2022年，交通运输部公路局发布《关于进一步加强普通公路勘察设计和建设管理工作的指导意见》，明确指出：“普通公路具有项目多、地域广、建设投资标准相对较低、环境敏感点多等特点，容易成为薄弱环节，有的项目抗灾能力较弱，工程安全耐久和保障能力有待进一步提高。”“要结合项目区气候特点，重视行洪能力分析验算，重点加强地质、水文等基础资料收集，综合考虑行洪要求合理设置桥涵构造物，完善临河路基段排水设施和防护工程，提高抗灾能力。”

桥梁事故在人类桥梁史中从未绝迹，按照几位老一辈桥梁专家的概括， 桥梁事故通常可分为施工事故和运营事故。前者包括尚未认识的技术问题所造成的事故及因工作失误导致的事故。而桥梁运营事故能细分为：（1）由于事故原因已被确认，能够不再重演的事故，如风致桥梁垮塌 ；（2）能够减少或减轻损失的事故，如碰撞、脆断等；（3）难以完全避免的事故，如水灾、泥石流、地震、恐怖袭击、爆炸。当然，这几类事故也可按能量、规模大小及后果的轻重程度等进一步分类。

对于偶然作用、事件及后果，我们要有科学、客观的认识，通过对偶然事件发生概率和后果进行综合评判，才能确定合理的、可接受的设计对策。同时，要认识汽车荷载等各个作用的作用力，都经历由小变大的过程，标准规范给出的标准值、分项系数以及超越标准的极端值等等，都会产生不同的后果。而事故造成的损失程度亦有大小之分，合理的数值和当今社会的接受能力，也就是社会对生命、财产、环境、耗能、经济方面的承受能力，即为确定阶段性各项标准和标准指标的原则。

关于桥梁安全的三点认识：一是要认识到桥梁的有限责任问题，考虑到它是公路交通基础设施的一部分，其结构特点注定其承载能力、耐久性有限。相关人员要正确认识桥梁的承载能力，协调车与桥的关系，才能实现可持续发展的目的。二是一定要善待桥梁，需要认真地开展设计、建设、管养、检测、监测、加固等项工作，并正确加以使用，大桥才能安全、长久地为社会服务。三是要慎重加固。既要防止唯利是图的乱诊断、开猛药等过度加固倾向；又要避免加固后无法解决问题，反而产生新问题的倾向。

让桥梁更为安全耐久，是工程技术人员不变的初心和使命。希望各类标准规范的颁布，能够助力品质工程和绿色公路建设，为桥梁强国建设创造条件。