城市橋梁垮塌的最新案例分析及對策研究

穆祥純

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市 100082）

城市橋梁垮塌的最新案例分析及對策研究

穆祥純

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市 100082）

總結和分析了近些年來國內外橋梁倒塌的成因及研究趨勢，重點對21世紀國內外城市橋梁垮塌的8個最新案例進行了綜合分析，并提出了相關對策建議。

城市橋梁；垮塌案例；成因分析；對策研究

0　引言

近年來，我國相繼發生一批城市橋梁垮塌事故，造成人員傷亡和財產重大損失。

作為橋梁建設工作者，既要關注橋梁工程建設（前期規劃、設計、施工、監理、運營和養護）中出現的非正常設計和非正常施工、車輛嚴重超載，特別是工程建設中出現的腐敗所造成的橋梁垮塌的慘劇，既要嚴格執行工程建設程序，遵守法律和法規，同時，也要采取客觀、積極和科學的態度，認真總結以往事故的經驗教訓，從更高的視角積極探討我國城市橋梁的性能設計和延性設計的新理念，通過采取技術的、工程的和管理方面的相關對策和措施，減少城市橋梁的垮塌事故。因此，筆者就近年來我國城市橋梁垮塌的成因談談自己的看法，并提出相關對策建議。

1　國內外橋梁倒塌的成因分析

1.1國內外城市橋梁倒塌成因統計

表1系筆者統計的近年來國內外橋梁倒塌的成因分析。

1.2國內外城市橋梁倒塌主要成因分析

（1）從風險評價分析

近些年來，國內許多專家、學者對造成城市橋梁倒塌的成因進行了充分的分析，筆者也發表了相關的論文。筆者認為，首先應從防災減災的學科上去進行成因分析，主要分為4個方面：

表1　近年來國內外橋梁倒塌成因分析

第一，從城市橋梁可行性研究階段進行風險評價，分析查找原因。主要是對橋梁的投資效益、生態環境等風險進行評價分析，即在前期階段是否科學、安全和耐久上去查找原因。

第二，從城市橋梁施工階段風險評價上去查找原因。此階段橋梁結構處于最薄弱的狀態，荷載承載能力最低。橋梁施工風險涉及的內容包括：工程總體概況、施工現場環境、氣候條件、地質條件、設備原材料供應情況、設計、施工、監理、建設及招投標情況等。

第三，從城市橋梁運行階段風險評價上去查找原因。主要是利用特定的信息，分析既有橋梁可靠度，并為使橋梁保持一定水平的可靠性作出相應工程決策。一般中小橋梁以評估承載能力為重點；大型橋梁評估一般將評估承載能力與監測系統相結合，充分利用監測系統長期獲得監測數據。

第四，從城市橋梁所受不可抗力的風險評價去去查找原因。主要是指城市橋梁在其生命周期內，可能會受到地震、臺風、船舶撞擊等災害的破壞，雖然這些災害的概率較小，但其破壞力極大，必須進行風險評價分析[1]。

（2）從常規的認識上分析

在我國，大體從3個方面分析原因：

第一，橋梁在施工、管理、技術上存在問題，如錢江三橋引橋由于預應力空心板長期超載倒塌。

第二，外界實物撞橋和超載，如湖南岳陽余坪大橋山洪沖垮橋墩、哈爾濱陽明灘大橋超載斷裂事故。

第三，由自然災害引起，如2008年汶川地震引發眾多橋梁垮塌。

其中最主要的原因為車輛嚴重超載、趕工期、非正常設計和施工、工程建設中的腐敗問題、自然災害等。從表面上看，橋梁設計、工程發包等都很合格，但是建成后還需嚴格驗收，程序要嚴密，不排除工程腐敗等內在原因。

在美國，大體從6個方面分析原因：

美國2000～2008年間發生了16起橋梁倒塌事件，原因大致分為6類：一是設計失誤；二是構造尺寸不當；三是施工失誤；四是材料質量低下；五是養護不足；六是外部誘因。在這16起事故中，由外部誘因導致垮塌的為10例，占62.5%。

1.3關于制止橋梁結構超載

國外專家曾說過：“規范的超載系數，絕不可能達到足以防備設計可能造成的大錯誤，但是許許多多的中小錯誤都可以用規范的超載系數來防備”“規范是分析、設計和偏于安全的思路的結合”。目前，在我國，城市橋梁結構的安全性與耐久性是一對孿生兄弟。近些年面臨的情況是：橋梁結構安全問題雖已受到重視，但各種事故卻時有發生；耐久性常被忽略，卻潛伏著不安全的隱患，直接影響著橋梁結構的使用壽命和年限，應慎重研究，統籌考慮。

國內外的研究和實踐都表明，結構耐久性對于橋梁的安全運營和經濟性起著決定性作用。要盡量減少橋梁使用期間的事故，不斷提升對橋梁工程耐久性的重視程度，需從工程建設的指導思想、制度、技術、養護、運營管理等方面全方位提高橋梁的工程耐久性。橋梁超載是一個復雜而龐大的系統工程，應從超載車輛控制、超載貨物控制、橋梁設計、橋梁養護、運輸政策、不可解體大件貨物運輸等入手，有效地進行橋梁超載控制。

1.4關于延性設計和增強橋梁安全儲備

近年來，工程設計領域的專家和學者提出延性設計理念，為深化設計開辟了新的思路。通過采取技術和管理的防范措施以及研究橋梁結構的延性設計，來增強橋梁結構自身抗倒塌能力，并借鑒建筑和橋梁結構在抗震設計中的原則達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求，盡量減少橋梁垮塌，確保人民群眾生命安全。

北京等城市已對獨柱支承橋梁預防倒塌進行了深入的研究，并提出了相關技術和管理的防范措施，也增強了橋梁安全儲備，并取得了良好的效果。為防止車輛嚴重超載等原因造成的城市橋梁垮塌，并樹立提高橋梁延性設計的理念，即提高橋梁結構的變形能力，增強其結構的延性，提高橋梁結構的耗能能力，實現在彎曲破壞時可有效地通過變形來吸收和耗散能量，并實現橋梁結構的安全性和耐久性[2]。

2　國內外城市橋梁倒塌的典型案例分析

2.1案例1——湖南岳陽余坪大橋垮塌

2012年5月12日，湖南平江連續6個小時內普降特大暴雨，降雨量平均在150 mm以上，其中最多達209 mm，導致平江發生百年一遇的特大山洪災害。連接余坪鄉與梅仙鎮的湖南岳陽余坪大橋橋墩被山洪和從上游沖下的三艘挖砂船、樹木等各類飄浮物撞擊。大橋橋體主要被從上游金田沙場漂下來的挖沙船撞傷。垮塌的大橋長120 m，寬5 m。為防意外，事發前，當地政府對該橋實行了管制措施，并安排專人管理值守，防止行人車輛通行。事故原因系特大山洪災害所造成的。圖1為湖南岳陽余坪大橋倒塌實景。

2.2案例2——南京城市快速內環西線橋梁鋼箱梁傾覆

2010年11月26日，位于江蘇省南京市雨花臺區小行地鐵站附近，城市快速內環西線南延工程（緯八路—繞城公路）四標段在B17-B18進行鋼箱梁防撞墻施工時，鋼箱梁發生傾覆，導致中鐵二十四局江蘇公司7名施工人員隨傾覆鋼梁一同墜落（高度約10 m），7名施工人員送醫院搶救無效死亡，橋下另有3人受傷。圖2為南京城市快速內環西線橋梁鋼箱梁傾覆。

圖1　湖南岳陽余坪大橋倒塌實景

圖2　南京城市快速內環西線橋梁鋼箱梁傾覆

2.3案例3——浙江上虞立交橋引橋坍塌

2011年2月21日，浙江上虞立交橋引橋坍塌，其匝道橋上有4輛貨車側翻。主要是由于運煤車隊卡車嚴重超載，導致104國道浙江上虞春暉立交橋發生倒塌，坍塌總長度120 m，最高落差7 m。事故造成橋上4輛貨車側翻，3人受傷。據悉，上虞相關部門在公證處參與下，對側翻車輛、所載貨物進行了稱重。結果顯示：一般情況下，車、貨總重超過55 t的車輛禁止行駛進入立交橋等橋梁設施，4輛車中有3輛大大超過標準，事故原因系嚴重超載所致。圖3為浙江上虞立交橋引橋坍塌場景。

圖3　浙江上虞立交橋引橋坍塌

2.4案例4——天津津晉高速公路某匝道橋傾覆

2009年7月15日，在津晉高速公路港塘收費站外連續獨柱墩匝道橋上，為避讓前方逆行車輛，3輛嚴重超載車輛密集停置并偏離行車道，導致橋梁發生傾覆事故，5輛載貨車墜落，造成6人死亡，4人受傷。此次事故的直接原因是：在單車道的A匝道橋上，為避讓前方逆行車輛，3輛嚴重超載車輛密集停置并偏離行車道，車輛外輪距離右側護欄內緣小于1 m，從而形成巨大偏載，最終導致橋梁梁體向右側傾斜而引起橋梁倒塌。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，另一方面，由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化，從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。因此，除了交管部門要加強管理外，也應對超載帶來的后果進行研究、分析。該橋梁傾覆倒塌屬超載車輛密集停置并偏離行車道造成。圖4為天津津晉高速公路某匝道橋坍塌場景。

圖4　天津津晉高速公路某匝道橋坍塌

2.5案例5——河南義昌大橋

2013年2月1日上午9點左右，一輛裝載煙花爆竹的貨車自西向東行駛在連霍高速河南三門峽澠池段741 km處的義昌大橋，突然發生爆炸，導致義昌大橋南半幅被全部炸毀。經事故調查組認定：事故系因生產廠家違法生產、違規包裝、違規運輸，導致運輸煙花爆竹車輛爆炸，引起橋面坍塌，造成多輛車輛墜落。國家安全監管總局認定這是嚴重非法違法生產和運輸行為導致的一起重大事故。河南義昌大橋全長 208.04 m，橋梁的橋面距離地面垂直高度是37.71 m，上部為預應力混凝土T型梁。大橋為2001年底建成通車，該橋梁運行12年間從未出現任何質量問題。2011年底對該橋進行檢測時，結論是一切正常。在我國現行標準中，對橋梁設計和施工的防震、防洪等都有要求，但沒對防爆炸進行要求，因為一座橋梁遇上爆炸的概率很低。此外，建造一座橋梁，如果增添防爆性能，建造成本將會成倍提升。基于巨大的經濟成本和較低的爆炸發生率，我國橋梁一般不考慮防爆炸，所以其中的一座橋梁被一車爆竹炸塌，導致北側的外邊的兩道翼板也裂了兩道縫，造成約10 m長的縫，最終導致多跨橋梁倒塌。因此，事故原因系非法違法生產、運輸行為所致。見圖5為河南義昌大橋垮塌事故。

圖5　河南義昌大橋垮塌事故

2.6案例6——陽明灘大橋倒塌

2012年8月24日，哈爾濱陽明灘大橋工程發生了三環路群力高架橋洪湖路上行匝道的傾覆事故，是一起由于車輛嚴重超載而導致匝道橋傾覆、車輛翻落至地面，造成3人死亡5人受傷的特大道路交通事故。事故直接原因是貨車嚴重超載（總超載為293.265 t，車貨總重為485.185 t）。超載車輛擅自改變機動車外形和技術數據，在121.96 m的長梁體范圍內同時集中靠右側行駛，造成匝道鋼混連續疊合梁一側偏載受力嚴重超載荷，導致匝道傾覆。事故還有間接原因：一是事故車輛經過其管轄路段，當地執法人員被抽調致使路政巡查工作出現疏漏；二是沿途的檢查站均沒有對3臺事故貨車進行處罰；三是沿途的檢查站也沒有按規定采取卸載措施。

近年來頻發的各地橋梁傾覆事故，凸顯出在實際橋梁運營中存在的兩大難題：一是車輛的嚴重超載；二是道路擁堵，載重量較大的貨車又往往會按習慣靠右行駛，使得橋梁處于最易發生傾覆的受力狀態，極易發生事故。這兩大難題的改善需要一個長期的過程，不能一蹴而就，應在橋梁設計中，對影響橋梁傾覆和穩定性的因素進行系統分析，并通過一些局部構造措施來提高橋梁結構的安全性能。在我國現行橋梁設計規范中，對橋梁橫向傾覆穩定性的規定仍處于空白狀態。目前國內橋梁相關規范中，僅在《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》第 8.4.5條以及《公路橋梁板式橡膠支座技術標準》第8.4.4條中對橡膠支座的轉角和脫空問題進行了簡要說明，而對橋梁橫向傾覆穩定性的計算方法均未給出明確規定。在橋梁設計過程中，往往需要設計人員根據經驗對橋梁抗傾覆性能進行判斷和采取相應措施。因此，陽明灘大橋引橋的倒塌屬車輛嚴重超載。圖6為哈爾濱陽明灘匝道橋坍塌場景。

圖6　哈爾濱陽明灘匝道橋坍塌

2.7案例7——美國明尼蘇達州密西西比河大橋倒塌

2007年8月1日美國明尼蘇達州密西西比河的一座高速公路上的橋梁突然垮塌，近50輛車墜入河中，有9人死亡，數十人受傷，引起全世界的震驚。經排查排除了恐怖襲擊的可能，系一起橋梁結構性垮塌事故。該大橋修建于1967年，橋梁為鋼結構拱橋，橋面距河面約20 m，橋長為589 m。該橋2005年和2006年分別接受交通部門的檢查，均未發現問題。2001年由明尼蘇達州交通部門的研究成果表明，大橋連接路堤河主橋的引橋“存在老化問題”，支撐橋梁的主結構桁架也存在“老化問題”。研究顯示：按大橋的桁架設計理論，如果大橋一道兩個支撐面斷裂，則大橋有可能垮塌。但十分遺憾的是，最終的結論為：“大橋上承式桁架不可能發生老化斷裂，大橋可以延后報廢”。如果當初下結論時更慎重些，是否可以避免上述災難的發生呢？這究竟是屬于橋梁風險評價中的不可抗力，還是運營階段出現失誤而出現的案例，尚需人們去思考。圖7為美國明尼蘇達州密西西比河大橋倒塌場景。

圖7　美國明尼蘇達州密西西比河大橋倒塌

2.8案例8——美國俄克拉荷馬大橋倒塌

2002年5月28日，美國俄克拉荷馬州阿肯色河上一座有20年歷史的大橋，遭到駁船意外撞擊后倒塌，導致12輛汽車接連從20 m高空落入湍急的水流中。事故發生時，一艘拖船頂著兩艘運油的空駁船在阿肯色河上行駛。由于拖船舵手在撞擊事件前“可能昏迷”，導致前面的駁船撞上了大橋橋墩，造成大約100 m長的橋段坍塌。這次事故嚴重阻礙了橫穿俄克拉荷馬的40號州際高速公路的交通。這座大橋是連接阿肯色、俄克拉荷馬以及得克薩斯三州的交通要道，由于事故發生在周日清晨，當時橋上過路車輛不多，通常在類似的節日要有3萬輛汽車通過這座大橋。如果大橋在高峰期垮塌后果更加不堪設想。據悉，修復并重新開放這座大橋耗時6個多月時間。這屬于大橋遭駁船意外撞擊后倒塌的案例。圖8為美國俄克拉荷馬大橋倒塌場景。

圖8　美國俄克拉荷馬大橋倒塌

3　相關對策建議

國家住建部近期下發通知，堅決制止發生橋梁倒塌、路面塌陷、窨井傷人等事故，要求各地加快城市道路橋梁建設，保障城市道路橋梁運行安全。因此，對于各種原因所導致的城市橋梁倒塌必須引起高度重視。鑒于此，筆者提出如下對策建議。

（1）應充分認識城市橋梁防災減災特別是確保城市橋梁安全的重要意義。應從城市橋梁防災減災，保障人民生命財產安全，促進我國可持續發展的戰略高度去認識。針對近年來我國極端性天氣事件增多，地震災害經常出現，人為災害時有發生的問題，必須將此項工作列為一項長期、艱巨的任務來抓，加強城市橋梁在施工、管理、技術等方面的研究工作。

（2）近年來，我國城市橋梁建設發展十分迅猛，但由于建設周期短，既缺乏深入的研究，又沒有成熟的防災減災設計規范，當遭到嚴重災害襲擊時很難保證能從容應對。由于城市基礎設施（包括城市橋梁）多數處于超負荷狀態，而材料和結構的性能又會由于老化、腐蝕和反復荷載作用的疲勞而蛻化，因此應對已建成的城市基礎設施進行防災管理和維護改造，建立科學的評價制度，加強災害條件下易損性的研究，對其耐久性和使用壽命建立科學和定量的數據庫，不斷提高災害的預警能力和防御能力，還應積極開展城市橋梁延性設計，增強橋梁安全儲備的研究工作[3]。

（3）對已建城市橋梁進行詳細的調查和檢測，針對城市橋梁超負荷承擔車輛荷載，經常過往超載的車輛 （如運煤車、貨柜車），造成橋梁結構嚴重受損，致使使用壽命大大縮短的重大隱患，應健全各地的災害管理工作機構和工作程序、制度，配備必要的人員、經費等工作條件，特別是加強災害發生時部門之間的聯動機制。應從超載車輛和貨物的控制、橋梁設計和養護等環節，制止車輛的嚴重超載。

（4）國內相關的高等院校、科研機構應和從事城市橋梁建設的設計、施工、監理和建設方密切結合 ，共同推進我國城市橋梁風險評估領域的發展。要加強對城市橋梁災害科學的研究，加強對水災、地震及不可預見的其它災害生成肌理、外在表現、損失大小以及造成的社會后果等進行系統的、科學的分析研究，堅決制止不少城市橋梁隨意遭受船舶撞擊的現象。

（5）對已出現的城市橋梁倒塌事故和案例，應本著科學、客觀、公正的態度，將最終的結論公之于眾，并組織召開專題研討會，使更多的人從國內外發生的橋梁倒塌事故案例中吸取經驗和教訓，防微杜漸，通過共同努力，使我國城市橋梁的風險損失降至最低。

（6）應在人力和資金上給予城市橋梁防災減災專題研究充分的投入。

（7）要加強與國際同行的交流，積極關注國際上該領域的發展趨勢，開展國內外的學術交流活動，及時了解和搜集相關領域的最新科研成果。

總之，應從城市橋梁作為城市生命線工程最重要組成部分的角度，高度關注城市橋梁倒塌的問題，充分認識城市橋梁安全的極端重要性，大力促進我國城市橋梁防災減災方面的技術進步，推動我國現代城市橋梁建設的可持續發展。

[1]穆祥純.我國城市橋梁工程事故案例及其風險評價的對策研究[J].北京：特種結構，2007（4）：71-79.

[2]鄧民憲,宋龍伯.橋梁群體震害預測方法的研究[J].北京：防災減災工程學報，1995(1):26.

[3]穆祥純.基于創新理念的城市橋梁與市政建設[M].北京:人民交通出版社，2012.

U44

B

1009-7716（2016）02-0068-05

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.018

2015-08-18

穆祥純（1955-），男，北京人，教授級高級工程師，副總經理，享受國務院特殊津貼專家，長期從事橋梁設計、城市交通研究及技術管理工作。