探讨桥梁灾害及其应对举措

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1、精品范文模板 可修改删除撰写人：_日 期：_引言 随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化，大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，这不仅有利于经济的进一步发展，同时对促进文化交流、加强民族团结、缩小地区差别、巩固国防等方面，也都有非常重要的意义。我国自改革开发以来，路、桥建设得到了飞速的发展，对改善人民的生活环境，改善投资环境，促进经济的腾飞，起到了关键性的作用。桥梁是我国现代化建设的重要基础设施，由于反复承受着车轮的磨损、冲击，遭受暴雨、洪水、风沙、冰雪、日晒、冻融等自然因素的侵蚀破坏，外加我国交通量和重型汽车的不断增加，建筑材料的性质衰变，以及设计和施工留下的一些缺陷，必然造成

2、道路桥梁使用功能和行车服务质量的日趋退化、不适应，甚至中断交通。 回顾历史，不难发现，近代桥梁是在与事故及病害灾害的斗争中不断发展的，进入21世纪，将会是桥梁维修的高峰期，透彻研究桥梁病害灾害的根源是桥梁维修的根本所在。如果对桥梁病害及灾害有个系统、清楚的认识，就可以制定合理有效的桥梁维修方案，为桥梁建设服务。 因此，正确分析桥梁病害、灾害成因，掌握不同类型桥梁、不同病害、灾害的特点，具有较大的经济价值和社会效益。关键词: 桥梁灾害, 灾害应对 探讨桥梁灾害及其应对举措 桥梁作为一种跨越地面障碍的结构物，在施工和运营过程中，总是伴随着一定的风险，在一定的条件下导致工程事故，甚至人身安全事故。古

3、今中外桥梁工程事故不计其数，导致事故发生的因素众多，有人为因素也有自然因素。桥梁灾害是指人为、自然因素引起结构的损坏甚至桥梁的坍塌。人为因素有结构因素、设计因素、施工因素、管理因素等，而自然因素包括超出设计的洪水、泥石流、漂浮物、地震、强风、冰冻等。一、人为因素1.1 设计因素不少事故与结构型式复杂程度有关。特别是新型复杂的结构，在应初期阶段，人们对其结构特性认识尚不够深入，设计理论尚不够成熟，极易导致工程事故的发生。诱发桥梁灾害的设计因素可分为：结构体系受力分析不完善、结构体系细节处理不当、对结构体系的影响因子考虑不周以及对材料的认识不清等。1883年在美国纽约，世界上的第一座悬索桥布鲁克林

4、桥建成以后，悬索桥变成长大跨度桥的首选结构形式，美国相继建成许多悬索桥。轻型的桥塔、柔韧的桥面成了悬索桥美学设计的时尚。华盛顿州的塔库玛大桥就是在这种时尚思想指导下建造完成的，其桥面只有常用悬索桥桥面高度的三分之一到四分之一。虽然塔库玛大桥在建成前就被发现桥面波浪状运动已使一些建筑工人眼晕，人们对它的安全问题很担心，但塔库玛大桥还是通车使用了，并有人声言这种运动对桥的结构有益。通车使用后，司机在桥上驾车时会看到车的前端上下起伏，有的司机因不敢走这个桥，而绕道行驶。公众则会集到桥旁，把看这座桥当成娱乐。1940年11月7日，在风中振颤了几个月的塔库玛大桥，在风力的作用下，桥面扭曲变形过大，最终倒

5、塌。这是因为人们当年对悬索桥受力体系的认识还不够全面，对空气动力带给桥梁的影响还没有足够重视。由此可见，在设计阶段设计人员加强对新材料的性能的认识，注重设计环节各项工作，可以有效防止因设计原因造成桥梁的损坏。1.2 施工因素 四川纂江彩虹桥，采用钢管混凝土拱桥结构，于1999年夏季夜，突然坠毁，据报道主要是钢管焊接质量较差等所致。 2002年10月上旬，湖北安康市境内混凝土拱桥施工合拢后，由于违章作业，拱上一侧填土，形成偏压而毁坏，造成2人死亡、1人失踪和1人重伤。 2002年12月14日下午2时，福建南安市英都镇荣星大桥石拱桥施工中，因脚手架坍塌事故，导致6人死亡，13人受伤。可见在施工阶段

6、加强施工人员的质量意识、加强各项技术交底、关键节点专项施工方案、各项材料严格按规范取用、严格监理制度等措施可有效防止因施工不当造成的桥梁的灾害。二、自然因素 我国幅员辽阔东部濒临太平洋，西部绵延高地，北部靠近北极圈，南部达到赤道，深受台风、地震、火山以及由此诱发的再生自然灾害作用。自然灾害引起桥梁灾害往往是灾难性的，主要原因有洪水、地震、强风、冰冻及漂浮物的撞击等。其中洪水造成的桥梁破坏是最普遍的，洪水对桥梁的影响主要是对下部结构的冲刷，而地震引起对桥的破坏是最严重的，对桥梁的各个部件都有可能造成影响，风对桥梁破坏的研究始于塔克玛大桥风毁之后。2.1地震 根据地震历史记载而描绘的地震分布图（图

7、一），全球地震主要分布在两大地震带上，我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，有些地区本身就是这两个地震带的组成部分，因此我国是一个地震活动较为剧烈的国家。我国是个多地震的国家（图二），由此引发的灾害相对较多。图一 全球地震分布图 图二 我国的地震分布图地震灾害具有突发性和毁灭性。全球每年发生大量地震，造成公路、铁路桥梁不同程度的损坏。桥梁震害可大体分为上部结构的震害、支座的震害、下部结构的震害以及基础的震害。2.1.1 上部结构震害梁、拱上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形是较少见的，在发现的少数震害中主要是钢筋的局部屈曲破坏。桥梁上部结构的移位震害在破坏性地震中极为常见，这种震害表现为桥梁上

8、部结构的纵向移位、横向移位（图三）以及扭转移位。如果梁的移位超出了墩台等的支承面，则会发生更为严重的落梁震害（图四）。落梁是桥梁最严重的震害，它直接导致交通中断。落梁时如果撞击桥墩，会给下部结构带来很大的破坏。桥梁支座和墩台的毁坏也会导致梁的坠落。 图三 汶川大地震中上部结构横向移位 图四 汶川地震庙子坪大桥引桥落梁上部结构的碰撞震害，如果相邻结构的间距过小，在地震中就有可能发生碰撞，产生非常大的撞击力，从而使结构受到破坏。桥梁在地震中的碰撞，比较典型的有:相邻跨上部结构的碰撞，上部结构与桥台的碰撞，以及相邻桥梁间的碰撞。2.1.2 支座的震害桥梁支座历来被认为是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱

9、的一个环节，在历次破坏性的地震中，支座的震害现象比较普遍。如在日本阪神地震中，支座损坏的比列到达了调查总数的28%。支座的破坏形式一遍表现为支座移位，锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落，以及支座本身构造上的破坏等。其主要原因是支座设计没有充分考虑抗震要求，连接与支挡等构造措施不足，以及某些支座形式和材料本身的缺陷。2.1.3 下部结构的震害下部结构的严重破坏是导致桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。大量震害资料表明：桥梁结构中普遍采用的钢筋混凝土墩柱，其破坏形式主要有弯曲破坏和剪切破坏。弯曲破坏是延性的，多表现为开裂、混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，并会产生很大的塑形变形。而剪切破坏是脆

10、性的，伴随着强度和刚度的急剧下降。比较高柔的桥墩，多为弯曲性破坏；粗矮的桥墩，多为剪切破坏；介于两者之间，多为混合型。另外，桥梁墩柱的基脚破坏也是一种可能的破坏形式。城市高架桥中常见的框架墩，在地震中也有不少震害的例子。框架墩的震害表现为：盖梁的破坏，墩柱的破坏，以及节点的破坏。盖梁的破坏形式主要有：剪切强度不足（当地震和重力叠加时）引起的剪切破坏，盖梁负弯矩钢筋的过早截断引起的弯曲破坏，以及盖梁钢筋的锚固长度不够引起的破坏。墩柱的破坏形式与其他墩柱类似，而节点的破坏主要是剪切破坏。在历年的地震中，桥台的震害较为常见。除了地基丧失承载力（如砂土液化）等引起的桥台滑移外，桥台的深海主要表现为台身

11、与上部结构的碰撞破坏，以及桥台向后倾斜。 基础的震害桥梁基础破坏是国内外许多地震的重要震害之一。大量震害资料表明：地基失效（如土体滑移和砂土液化）是桥梁基础产生震害的主要原因。 桥梁震害的对策地震因其作用的不定性，对于桥梁设计带来很大的复杂性，但正确的进行抗震设计，能较为有效的减缓地震所带来的破坏以及经济利益的损失。简单来说，通过对大量桥梁震害的点差分析，可以得到的关于桥梁抗震设计的启示是：重视桥梁结构的总体设计，选择较合理的抗震结构体系（延性抗震体系或减隔震体系）；要重视延性抗震，避免出现脆性破坏；要重视结构的局部构造设计，避免出现构造缺陷；要重视桥梁支承连接部位的抗震设计，避免出现落梁震害

12、；而对复杂桥梁（斜弯桥、高墩桥梁或墩高度变化很大的桥梁），则应进行细致的地震反应分析。2.2 洪水、泥石流 洪水对桥梁的破坏是很大的，往往发生面积较广，出现次数也较频繁。洪水冲毁桥梁主要为砂砾河床墩台基底被冲空，使墩台基础悬空，以至倾斜影响桥梁的自身安全;其次原来较宽的河床，由于桥孔压缩或水流与桥孔不顺，常发生洪水冲毁桥头调治构造物，或冲断桥头两岸接线路堤，影响甚至中断交通。 洪灾属季发性灾害，伴之山洪的连锁作用，加剧了滑坡、泥石流、落石、淤积及漂浮物的形成。相关灾害构成了群发性、叠加性的错综发应，这些灾害共同对公路桥梁产生破坏作用。 在国外，洪灾对公路桥梁的破坏事例不少，英国的D.W.Smi

13、h对1847年一1975年发生的143例桥梁跨塌事件作了分类，洪水及基础移动引起的跨塌的有70座，占49%;法国曼萨尔特桥因桥孔不畅通于1710年11月8日被洪水冲垮。日本东海道干线富士川桥梁下行线4号桥墩于1982年8月2日被洪水冲毁，使运输蒙受极大损失。沙特阿拉伯的Addillah和Ilwad两条干河地区发生暴雨使Taif到Jizan的新建公路及其几座桥梁遭受严重破坏。 我国历来公路桥梁遭受洪水破坏的情况亦是十分严重。历代曾在黄河修建10多座大桥，一座都未保留下来。黄河上第一座永久性钢桥102孔、长3000多米的广武山黄河大桥，1911年33号桥墩被洪水冲动，向东位移50cm，后被另一次洪

14、水冲毁。青海省1960年1964年5年内，水毁桥梁172座，总长1782m涵洞165道，总长1513m，损失资金达234.2万元;江西省1953年1960年全毁桥梁598座，总长11122m。宁夏回族自治区1964年在全区出现了近10年未遇的洪水，17座桥梁遭受了不同程度的破坏;辽宁省1960年洪水对公路破坏特别严重，冲毁大桥16座，总长2382.8m;冲毁中小桥220座，总长51995m。据交通部公路司不完全统计，1977年9个省(区)水毁桥梁975座，总长5150m;局部水毁桥梁134座，总长3481 m;水毁涵洞2756道，水毁损失约5400万元。四川省于1981年发生了历史上罕见的洪水

15、灾害，全省公路和桥梁遭到了巨大的损失和破坏，共有593条省县公路断道阻车;冲毁和局部冲毁桥梁457座，计1298m，冲毁涵洞4647道，经济损失达6200多万元。据1989年一1993年四年间的不完全统计，我国灾害直接经济损失达525亿元。其中仅洪灾损失就达100亿元。 由上述国内外洪灾破坏公路桥梁的历史事实说明，洪灾是导致公路桥梁破坏的主要原因之一。大量桥梁水毁事例的调查资料显示，梁桥在山洪作用下的破坏主要有上部结构破坏、墩台破坏、材料破坏等。 梁桥受洪水的破坏形式 .1 上部结构的破坏 洪水对梁体产生的直接冲击力并不构成多大威胁，上部结构的破坏主要是因支座的破坏、失效导致的上部结构破坏。由

16、于洪水的侵蚀、洪水中异物的阻塞造成支座不能满足梁体伸缩要求，往往在雨后天晴、气温升高时造成支座被梁体膨胀变形推剪破坏，桥梁承载力严重削弱。 2.2.1.2 墩台、基础破坏桥墩破坏是由于上部结构传来的洪水水平力及水平力弯矩、荷载偏心压力、自身受洪水冲击力等外力共同作用的结构。其破坏形式有：墩身倾斜过大，墩底水平位移过大；合力偏心距过大，桥墩倾覆；高墩受弯压作用，发生挠曲失稳；墩身受弯出现裂缝。桥台尺寸较大，刚度较大，自身遭破坏的可能性很小，其失效一般是刚体失衡，如倾覆等形式。基础破坏有：基础底面剪切不足，发生滑移；基础底面在偏心合力作用下，局部压力过高，地基发生塑性变形。2.2.1.3 材料变异

17、、裂缝扩展破坏水流浸泡冲刷会加剧混凝土碳化，使原有裂缝、空洞扩大加深，砂浆抹面脱落，裂缝处外露钢筋锈蚀，进而使桥梁构件截面有效受力面积减少，防护层作用失效，桥梁承载力、耐久性削弱。为使山洪对桥梁的影响降到最低，必须从山洪破坏力特性和桥梁抵抗机制两个方面着手，尽量减轻山洪的强度和集中作用，增强桥梁自身抗洪力。改进设计如减小桥梁阻水面积、支座部位特殊处理、T型梁构造处理；保证施工质量；改善环境；对薄弱部位增强、维修等都是行之有效的方法。拱桥是我国应用较多的桥型，拱桥由于其构造特殊，在洪水作用下表现出与梁桥不同的破坏形式。 拱桥受洪水作用的破坏形式.1 上部结构破坏主拱圈拱脚截面在洪水作用下会产生弯

18、扭剪压组合，其破坏形式为弯扭、偏压破坏；圬工材料在主拉方向上受拉开裂，与破坏实例的情形吻合。主拱圈拱顶截面在洪水力作用下会产生很大的横向弯矩，此外还有纵向轴力；该截面为偏压截面，远离偏心距的背水侧圬工材料可能出现拉应力。特别是石拱桥，该部位砌缝受拉极易开裂；砌缝开裂后由于洪水对裂口砂浆的冲掏，很可能造成拱顶食疗脱落，整座桥梁彻底破坏。.2 墩台破坏拱桥墩台受拱脚传来的弯扭剪压组合力，自身也直接受到不利的洪水作用力，可能出现的破坏形式有墩身开裂、墩台滑移、偏斜甚至倾覆。连拱桥中跨被洪水冲垮后，该跨的两个桥墩将受单项推力作用，容易在桥梁纵向产生倾覆滑移破坏。此外拱桥受洪水侵蚀冲刷产生的材料变异、砂

19、浆抹面脱落、裂缝扩展亦不能忽视。设计上尽可能保证桥下有足够的过水面积，或提高桥面标高以避免洪水淹桥的最不利状况；设置腹孔，减小阻水面积；在主拱圈拱脚拱顶局部区段加大截面或预埋受力钢筋进行加劲，增强其抵抗复杂内力组合的极限承载能力；桥墩在背水侧加大截面或设推力结构，基础埋深应考虑超过设计洪水位的特大洪水的情况。圬工拱桥砌筑质量是保证抗洪能力的关键，应严格控制；桥台周围的安全防护设施应尽可能完备齐全；对拱桥使用过程中产生的损伤和病害要及时修缮处理，以免削弱拱桥抗洪能力。泥石流是一种破坏力很大的山区自然灾害，一次强大的泥石流，常常会冲毁桥梁，淤埋铁路，淹没车站，中断交通。泥石流爆发后，沿途还会冲毁和

20、淤埋大片农田、房屋村镇、工厂和矿山，甚至堵塞河流破坏航道，是山区建设和铁路公路运输中必须注意的自然灾害。 泥石流冲毁桥梁的类型，第一种类型是泥石流凭借其强大的动能直接冲毁桥涵建筑物，如推走梁体，剪断墩台等;另一种类型，也不可忽视，如因泥石流夹带大量的泥砂石块堵塞桥孔，使河床迅速淤高，导致埋没桥涵，或使桥下净空严重减小，降低桥梁的过水能力和使用寿命。2.3 强风风灾是自然灾害中发生最频繁的一种, 桥梁的风害事故屡见不鲜。风与结构的相互作用是一个十分复杂的现象, 它受风的自然特性、结构的外型、结构的动力特性以及风与结构的相互作用等多方面因素的制约。当风绕过一般为非流线型作用截面的桥梁结构时, 会产

21、生旋涡和流动的分离, 形成复杂的空气作用力。当桥梁结构的刚度较大时, 结构保持静止不动,这种空气力的作用只相当于静力作用。当桥梁结构的刚度较小时, 结构振动受到激发, 这时空气力的作用不仅具有静力作用, 而且具有动力作用。 风静力作用静力作用指风速中由平均风速部分施加在结构上的静压产生的效应, 可分为顺风向风力、横风向风力和风扭转力矩。在顺风平均风的作用下, 结构上的风压值不随时间发生变化,作用与桥梁上的风力可能来自任一方向, 其中横桥向水平风力最为危险, 是主要的计算对象。它所造成的桥梁破坏的特点主要是强度破坏或过大的结构变形。 风动力作用大跨度桥梁，尤其是对风较为敏感的大跨度悬索桥和斜拉桥

22、，除需要考虑静风荷载的作用之外，更主要考虑风对结构的动力作用。其中对桥梁的动稳定性研究尤为重要。颤振和抖振是桥梁最主要的两种动稳定性问题。颤振会引发结构发散性失稳破坏。尽管颤振是桥梁风致振动中最具危害性的现象, 但只有精心分析与设计, 辅以风洞模型实验验证, 并采用提高主梁截面抗扭刚度等措施来提高颤振临界风速, 就能避免这类现象的发生。目前, 桥梁的颤振问题已基本得到解决。桥梁结构中最为常见的是大气紊流成分引起的抖振。结构的抖振虽然是限幅的随机强迫振动, 但由于诱发抖振的风速较低, 过大的抖振响应还将导致构件较大变形以及结构局部疲劳, 同时会引起行人或行车的不舒适。抖振分析业已成为桥梁抗风设计

23、中相当重要的环节。2.4 冰冻及漂浮物山区河流上，漂浮物是很常见的，一般有木材、器具、油罐等种类。飘浮物自身重量较大，速度与水流一致，作用力较为集中，且可能作用在桥墩、主梁(或拱圈、拱上建筑)、桥面栏杆等多个部位，给桥梁安全造成很大威胁。漂浮物撞击对梁桥的影响:漂浮物撞击板桥对桥体的直接损伤一般较小，因为板桥横向尺寸大，刚度大，能迅速将撞击力传给支座。但T型梁桥由于其特殊的构造，在漂浮物撞击时，其梁肋、翼缘都可能出现局部破坏。此外，桥面栏杆也可能被直接撞坏。(1)漂浮物撞击迎水面T梁肋，在撞击面上方梁肋根部引起很大的弯矩和剪力。随着水位上升，漂浮物会撞击到梁肋根部。T型梁设计时并未考虑配置抵抗

24、横向水平力的梁肋受力钢筋。梁肋根部在弯矩和剪力作用下，会出现开裂、剪错等破坏形式，使该梁纵向剪力传递失效，严重削弱纵向承载力。(2)漂浮物撞击迎水面T梁梁翼，造成局部受压破坏。(3)漂浮物撞击桥面栏杆，当水位超过桥面，漂浮物可能会撞到栏杆的立柱或横栏，造成受撞构件严重开裂甚至断开脱落。2.5 船撞 桥梁作为跨越航道的建筑物，对船舶航行来说无疑是一种障碍物，同时，桥梁的建成还会使桥区环境发生改变，如水流流速、风速、弯道、冲刷、淤积、潮位等，而通航船舶也愈来愈大，愈来愈快，愈来愈多，因此船撞桥事故的发生难以避免，这不但涉及到船舶通行的安全，也会严重影响桥梁的安全运营，于是对桥梁进行船撞安全风险评估

25、、合理地采取桥梁防船撞措施及安全经济决策等就成为急需解决的问题。九江大桥垮塌绝非个案，国内外统计资料表明，船撞桥事故的发生仍呈不断上升的趋势，近几10年来，世界上发生的船撞桥重大事故就已超过100次，造成了巨大的人员伤亡、财产损失以及严重的环境破坏和恶劣的社会影响等。在世范围内，从不断发生的船撞桥事故也可以看出，无论采取何种措施，要想完全杜绝船撞桥事故的发生是很困难的，而且船撞桥事故不同于一般的交通事故，一旦发生则后果严重。小结桥梁灾害的形式分类繁杂，各种灾害或多或少对桥梁都会产生损害，科学分析灾害的作用模式，探讨有效的防治手段，即在保障交通顺畅的同时避免人民的生命财产蒙受灾害的侵扰。对灾害的

26、研究任重而道远。参考文献【1】 肖盛燮等。公路与桥梁抗洪分析。北京：人民交通出版社，1999【2】 范立础。 桥梁抗震。北京：人民交通出版社，2011【3】 王君杰，耿波。桥梁船撞概率风险评估与措施。北京：人民交通出版社，2010【4】 金玉泉。桥梁的病害与灾害。同济大学硕士学位论文，2006【5】 何宇航。桥梁事故灾害分析及加固技术研究。长安大学硕士论文，2010【6】 肖盛燮。桥梁受洪灾异相耦合破坏作用的形态及仿真雏议 J . 1999【7】 程兆君。浅谈桥梁抗风设计。商品储运与养护，2008年第4期【8】 付涛，王君杰。桥梁船撞风险分析与对策研究。公路工程，2009年第4期【9】 肖光宏杨露。桥梁抗震设计方法分析。山西建筑，2012年第2期【10】 项海帆. 公路桥梁抗风设计指南 M . 北京: 人民交通出版社,1996. 第 12 页 共 12 页免责声明：图文来源于网络搜集，版权归原作者所以若侵犯了您的合法权益，请作者与本上传人联系，我们将及时更正删除。