運營橋梁的安全風險分析

蔣偉 馮淑珍 夏杰

摘 要：橋梁是公路、鐵路交通承運交通流量的重要構筑物和載體。本文通過歸納總結，對運營橋梁存在的安全風險進行分析，為保證橋梁的安全和交通運輸?shù)臅惩ㄘ暙I一份力量。尤其重要交通干線上的橋梁，一旦出現(xiàn)橋梁事故則對運輸業(yè)影響巨大。本文分析了突發(fā)偶然風險源和結構安全隱患風險，以此為基礎將橋梁病害進行了分級，并提出了處治方案，為同類結構的修復提供依據(jù)。

關鍵詞：橋梁 安全風險 風險源

中圖分類號：U447 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0075-02

橋梁在建設和運營過程中存在著各種安全風險。運營過程中的安全風險最容易被忽視，但是卻是重大隱患，應引起高度重視。目前國內的橋梁由于車輛撞擊、洪水沖刷、船舶撞擊、火災、地震等引起的破壞數(shù)量眾多、影響惡劣。隨著我國交通運輸事業(yè)和橋梁建設的發(fā)展，我國已經(jīng)從大規(guī)模的橋梁建設期進入養(yǎng)護、維護期。其中面臨較大的問題，就是日常管養(yǎng)、突發(fā)事故的預防以及風險發(fā)生后的處理。尤其重要交通干線上的橋梁，一旦出現(xiàn)橋梁事故則對運輸業(yè)影響巨大。本文分析了突發(fā)偶然風險源和結構安全隱患風險，以此為基礎將橋梁病害進行了分級，并提出了處治方案，為同類結構的修復提供依據(jù)。

1 突發(fā)偶然風險源分析

1.1 船舶撞擊

船舶撞擊在眾多的災害事故中占比較高，約占突發(fā)偶然事故的30%。自2007年廣東九江大橋遭受船舶撞擊而引起長度約200m的橋梁垮塌事故后，引起對船舶撞擊的重視和思考。眾多的橋梁設計者深入地對撞擊理論、防撞理論進行了深入研究。目前國內大跨徑橋梁逐漸向一跨過江方案發(fā)展而控制被船舶撞擊風險。對于中等跨徑橋梁在建設初期即增設橋墩防撞設置，如筑島、圍堰防撞、分水尖等，風險控制從源頭做起。

1.2 車輛撞擊

車輛撞擊橋梁主要指車輛撞擊橋面護欄、車載重物墜落橋面砸穿橋面板等而引起的車輛、人員和橋梁損傷的事故。2013年和2016年，杭州灣跨海大橋混凝土箱梁頂板分別遭受車載重物的墜落撞擊而導致出現(xiàn)了頂板砸穿、翼緣板貫通裂縫等病害。該事故直接經(jīng)濟損失達數(shù)百萬元，間接經(jīng)濟損失預計千萬元。

同時也為橋梁檢查檢測敲響了警鐘。一旦橋面出現(xiàn)類似的事故，應及時進行檢查。尤其是箱梁頂板、翼緣板等較薄弱部位（圖1）。遭受重物墜落砸擊時，重物沖量作用效應不能僅憑經(jīng)驗估量。橋梁結構安全、耐久性檢查是比不可少的。

1.3 火災

橋梁火災是另一類突發(fā)的風險事故。該事故的傷害程度與活載發(fā)生部位、燃燒時間等息息相關。廈門大嶝橋橋下堆積垃圾持續(xù)燃燒導致箱梁底板、翼緣板混凝土大面積崩落，橋梁停止運營達一年之久。于2015年采取多種措施加固、耗資近千萬加固后方投入運營。

針對于既有橋梁，清除橋下垃圾及建筑物是十分必要的。對于橋梁車輛引起的火災由于熱對流作用對橋梁結構影響較小。

1.4 沖刷

本處提到的沖刷為洪水或泥石流作用下的對橋梁基礎和橋墩的沖刷。早期設計的中小跨徑橋梁，尤其是圬工橋梁在洪水中被沖垮的概率較大?，F(xiàn)代設計的橋梁由于設計理念提升、相關的預防措施得體，沖垮的橋梁相對較少。此類病害一旦發(fā)生，則無法有效整治，對橋梁的傷害極大。在橋梁的勘察設計階段應積極應對，在橋梁選址、橋跨設計、基礎形式等方面應優(yōu)化調整。

2 結構安全隱患風險

結構安全隱患風險通常指橋梁的各個構件由于設計、施工等原因引起構件運營狀態(tài)不良，在某條件刺激下導致病害爆發(fā)而引起的事故。該類病害通過橋梁的日常檢測及監(jiān)測等手段可以發(fā)現(xiàn)，或者具有一定的規(guī)律，能夠提前預防。

2.1 橋梁主體結構病害

橋梁是典型的受彎、受剪構件，主體結構的病害通常與受力緊密相關，且病害特征具有明顯的規(guī)律。隨著橋梁設計及計算理論的發(fā)展，橋梁主體結構病害很容易診斷，能夠明確其產生的原因；能夠結合橋梁的形式進行預防、預測、評估和加固。

2.2 重要附屬構件

橋梁伸縮裝置時重要的附屬構件，其保證梁體的正常變形和車輛的平順運行，屬于可更換構件。但是實橋中也發(fā)生過伸縮裝置翹齒等不常見病害，對通行車輛威脅重大（圖2）。

橋梁支座設置的科學合理與否直接影響梁體和橋墩的正常使用，嚴重的甚至造成橋墩尤其是固定墩根部開裂或混凝土壓潰、主梁偏轉等病害。

而橋梁處于運營狀態(tài)時，受通行交通等影響，伸縮裝置、支座等重要附屬設施更換難度很大且施工費用很高。

3 結構病害分級

根據(jù)風險源的不同和結構安全隱患風險可能會產生的對結構的影響的分析，以橋梁結構的使用功能及可修復度的不同，將結構病害分為三類：

3.1 橋梁全部損毀

橋梁結構全部損毀包括橋梁墩臺的損壞、梁體斷裂、結構完全坍塌等病害。此類病害不可修復，完全喪失使用功能，無法通行。

3.2 關鍵構建的不可修復性的損毀

關鍵構建的不可修復性的損毀指橋臺錯位、墩臺開裂、梁體中度破損等。此類橋梁喪失了部分使用功能，由于受結構承載能力的限制，可以有限制的通行。

3.3 部分使用功能的喪失

部分使用功能的喪失指梁體或墩臺由于風險源作用導致的結構變形，變位、橋面破損等。但不影響橋梁結構的安全性，經(jīng)過修復橋梁可以正常使用。此類橋梁對橋梁的短期使用沒有影響，可以短期正常通行，但長期對結構的承載不利。

4 結語

運營橋梁的安全風險通常難以預測和評估，建議在建立完善的風險評估系統(tǒng)的同時對橋梁重點結構病害應急預案進行研究。本文將運營橋梁的安全風險分為突發(fā)偶然風險源和結構安全隱患，突發(fā)偶然風險源考慮了船舶撞擊、車輛撞擊、、火災、沖刷、地震作用，除了臺風等極端狀況外基本上包括了常見的安全風險源頭。應在此基礎上，結合典型的破壞事故、識別風險源、提出了結構的病害分級方法、制定風險控制措施；同時應積極建立重點結構病害應急預案以應對事故發(fā)生后的針對于橋梁結構的整治和修復工作。

參考文獻

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