运营桥梁的安全风险分析

蒋伟 冯淑珍 夏杰

摘 要：桥梁是公路、铁路交通承运交通流量的重要构筑物和载体。本文通过归纳总结，对运营桥梁存在的安全风险进行分析，为保证桥梁的安全和交通运输的畅通贡献一份力量。尤其重要交通干线上的桥梁，一旦出现桥梁事故则对运输业影响巨大。本文分析了突发偶然风险源和结构安全隐患风险，以此为基础将桥梁病害进行了分级，并提出了处治方案，为同类结构的修复提供依据。

关键词：桥梁 安全风险 风险源

中图分类号：U447 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（b）-0075-02

桥梁在建设和运营过程中存在着各种安全风险。运营过程中的安全风险最容易被忽视，但是却是重大隐患，应引起高度重视。目前国内的桥梁由于车辆撞击、洪水冲刷、船舶撞击、火灾、地震等引起的破坏数量众多、影响恶劣。随着我国交通运输事业和桥梁建设的发展，我国已经从大规模的桥梁建设期进入养护、维护期。其中面临较大的问题，就是日常管养、突发事故的预防以及风险发生后的处理。尤其重要交通干线上的桥梁，一旦出现桥梁事故则对运输业影响巨大。本文分析了突发偶然风险源和结构安全隐患风险，以此为基础将桥梁病害进行了分级，并提出了处治方案，为同類结构的修复提供依据。

1 突发偶然风险源分析

1.1 船舶撞击

船舶撞击在众多的灾害事故中占比较高，约占突发偶然事故的30%。自2007年广东九江大桥遭受船舶撞击而引起长度约200m的桥梁垮塌事故后，引起对船舶撞击的重视和思考。众多的桥梁设计者深入地对撞击理论、防撞理论进行了深入研究。目前国内大跨径桥梁逐渐向一跨过江方案发展而控制被船舶撞击风险。对于中等跨径桥梁在建设初期即增设桥墩防撞设置，如筑岛、围堰防撞、分水尖等，风险控制从源头做起。

1.2 车辆撞击

车辆撞击桥梁主要指车辆撞击桥面护栏、车载重物坠落桥面砸穿桥面板等而引起的车辆、人员和桥梁损伤的事故。2013年和2016年，杭州湾跨海大桥混凝土箱梁顶板分别遭受车载重物的坠落撞击而导致出现了顶板砸穿、翼缘板贯通裂缝等病害。该事故直接经济损失达数百万元，间接经济损失预计千万元。

同时也为桥梁检查检测敲响了警钟。一旦桥面出现类似的事故，应及时进行检查。尤其是箱梁顶板、翼缘板等较薄弱部位（图1）。遭受重物坠落砸击时，重物冲量作用效应不能仅凭经验估量。桥梁结构安全、耐久性检查是比不可少的。

1.3 火灾

桥梁火灾是另一类突发的风险事故。该事故的伤害程度与活载发生部位、燃烧时间等息息相关。厦门大嶝桥桥下堆积垃圾持续燃烧导致箱梁底板、翼缘板混凝土大面积崩落，桥梁停止运营达一年之久。于2015年采取多种措施加固、耗资近千万加固后方投入运营。

针对于既有桥梁，清除桥下垃圾及建筑物是十分必要的。对于桥梁车辆引起的火灾由于热对流作用对桥梁结构影响较小。

1.4 冲刷

本处提到的冲刷为洪水或泥石流作用下的对桥梁基础和桥墩的冲刷。早期设计的中小跨径桥梁，尤其是圬工桥梁在洪水中被冲垮的概率较大。现代设计的桥梁由于设计理念提升、相关的预防措施得体，冲垮的桥梁相对较少。此类病害一旦发生，则无法有效整治，对桥梁的伤害极大。在桥梁的勘察设计阶段应积极应对，在桥梁选址、桥跨设计、基础形式等方面应优化调整。

2 结构安全隐患风险

结构安全隐患风险通常指桥梁的各个构件由于设计、施工等原因引起构件运营状态不良，在某条件刺激下导致病害爆发而引起的事故。该类病害通过桥梁的日常检测及监测等手段可以发现，或者具有一定的规律，能够提前预防。

2.1 桥梁主体结构病害

桥梁是典型的受弯、受剪构件，主体结构的病害通常与受力紧密相关，且病害特征具有明显的规律。随着桥梁设计及计算理论的发展，桥梁主体结构病害很容易诊断，能够明确其产生的原因；能够结合桥梁的形式进行预防、预测、评估和加固。

2.2 重要附属构件

桥梁伸缩装置时重要的附属构件，其保证梁体的正常变形和车辆的平顺运行，属于可更换构件。但是实桥中也发生过伸缩装置翘齿等不常见病害，对通行车辆威胁重大（图2）。

桥梁支座设置的科学合理与否直接影响梁体和桥墩的正常使用，严重的甚至造成桥墩尤其是固定墩根部开裂或混凝土压溃、主梁偏转等病害。

而桥梁处于运营状态时，受通行交通等影响，伸缩装置、支座等重要附属设施更换难度很大且施工费用很高。

3 结构病害分级

根据风险源的不同和结构安全隐患风险可能会产生的对结构的影响的分析，以桥梁结构的使用功能及可修复度的不同，将结构病害分为三类：

3.1 桥梁全部损毁

桥梁结构全部损毁包括桥梁墩台的损坏、梁体断裂、结构完全坍塌等病害。此类病害不可修复，完全丧失使用功能，无法通行。

3.2 关键构建的不可修复性的损毁

关键构建的不可修复性的损毁指桥台错位、墩台开裂、梁体中度破损等。此类桥梁丧失了部分使用功能，由于受结构承载能力的限制，可以有限制的通行。

3.3 部分使用功能的丧失

部分使用功能的丧失指梁体或墩台由于风险源作用导致的结构变形，变位、桥面破损等。但不影响桥梁结构的安全性，经过修复桥梁可以正常使用。此类桥梁对桥梁的短期使用没有影响，可以短期正常通行，但长期对结构的承载不利。

4 结语

运营桥梁的安全风险通常难以预测和评估，建议在建立完善的风险评估系统的同时对桥梁重点结构病害应急预案进行研究。本文将运营桥梁的安全风险分为突发偶然风险源和结构安全隐患，突发偶然风险源考虑了船舶撞击、车辆撞击、、火灾、冲刷、地震作用，除了台风等极端状况外基本上包括了常见的安全风险源头。应在此基础上，结合典型的破坏事故、识别风险源、提出了结构的病害分级方法、制定风险控制措施；同时应积极建立重点结构病害应急预案以应对事故发生后的针对于桥梁结构的整治和修复工作。

参考文献

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