張鵬飛

（蘇州市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站 蘇州 215007）

Zhang peng fei

（Suzhou Transportation Engineering Quality Supervision Station，Suzhou 215007，China）

橋梁作為人工修建的跨越地面障礙的結(jié)構(gòu)物，在建設(shè)期間和運(yùn)營過程中總伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)，如設(shè)計(jì)和施工原因?qū)е碌南忍熨|(zhì)量缺陷、頻繁超載，以及自然災(zāi)害的影響等。在一定條件下，這些風(fēng)險(xiǎn)將導(dǎo)致橋梁倒塌事故的發(fā)生，造成巨大的人身財(cái)產(chǎn)損失和不良的社會影響。如何根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力體系、材料、施工工藝等方面的特點(diǎn)，對已完橋梁工程進(jìn)行質(zhì)量鑒定，確保工程質(zhì)量，避免橋梁倒塌事故發(fā)生，是我們質(zhì)量監(jiān)督工作者須深入研究的課題。本文在分析國內(nèi)外橋梁倒塌原因的基礎(chǔ)上，著重探討不同材料、不同結(jié)構(gòu)體系橋梁交工驗(yàn)收質(zhì)量檢測與鑒定方法。

1 公路橋梁倒塌事故原因分析

橋梁倒塌事故的原因除地震、洪水、泥石流等不可抗拒的自然因素以外，主要是人為因素。如：設(shè)計(jì)有誤、施工不當(dāng)、頻繁超載、撞橋等。

1.1 設(shè)計(jì)有誤

合理的設(shè)計(jì)是保障橋梁安全性能的源頭。實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)不當(dāng)主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)不合理、計(jì)算有誤、盲目照搬已有設(shè)計(jì)、趕工期、非法分包等。如1999年重慶綦江彩虹橋，設(shè)計(jì)分包給2個剛畢業(yè)的大學(xué)生，由于設(shè)計(jì)者缺乏工程經(jīng)驗(yàn)，不懂施工，對結(jié)構(gòu)力學(xué)特性不夠了解，設(shè)計(jì)的方案構(gòu)造不合理，最終引起橋梁坍塌。

1.2 施工不當(dāng)

施工不當(dāng)、施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求是橋梁倒塌最主要的原因。橋梁施工過程中，施工不當(dāng)主要包括：盲目趕工期，施工質(zhì)量差，特別是隱蔽工程質(zhì)量得不到保障；施工工序不按設(shè)計(jì)進(jìn)行，違規(guī)操作，施工工藝不合理；施工管理混亂，非法分包轉(zhuǎn)包，偷工減料等。近些年來，國內(nèi)外由于施工不當(dāng)而導(dǎo)致橋梁倒塌的事故屢見不鮮。如：1985年英國威爾士發(fā)生了一起預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁倒塌的事故，事故直接原因?yàn)楹髲埛A(yù)應(yīng)力混凝土梁中壓漿的質(zhì)量較差，影響了混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋的粘結(jié)力；1994年10月21日，韓國漢城的圣水大橋，一座采用鋼桁式結(jié)合梁的4車道公路橋，由于焊接不當(dāng)致使焊縫脆性斷裂而坍塌，造成多人遇難。

1.3 超載

近年來我國公路交通流量驟增，交通運(yùn)輸量的增長，導(dǎo)致汽車超載頻率更高。汽車頻繁超載使橋梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷加劇，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。正常行駛中，載重車一般行駛在外側(cè)車道，即靠近主梁的外邊緣，如果載重車的超載量過大，將極易導(dǎo)致主梁扭矩超出承載能力極限值，從而發(fā)生側(cè)翻倒塌。2009年6月黑龍江鐵力市西大橋、2012年8月哈爾濱市陽明灘大橋均發(fā)生由于汽車超載而導(dǎo)致的單側(cè)橋梁倒塌。

1.4 撞橋

水路運(yùn)輸?shù)脑鲩L也導(dǎo)致了撞橋事故更頻繁的發(fā)生。由于我國至今沒有船撞設(shè)計(jì)規(guī)范，除特大橋以外，多數(shù)橋梁設(shè)計(jì)時(shí)未進(jìn)行防撞設(shè)計(jì)，且橋墩周圍沒有安裝防撞裝置，當(dāng)受到船舶或汽車撞擊引起的巨大沖擊荷載時(shí)，橋墩被撞倒，從而導(dǎo)致橋梁坍塌。2007年6月，廣東九江大橋由于運(yùn)沙船舶偏離航道誤入非通航孔，撞擊23號橋墩，致4孔非通航孔橋面倒塌；2006年7月，渝黔高速公路人行天橋倒塌，據(jù)查勘因車輛撞擊所致。

2 公路橋梁交工驗(yàn)收質(zhì)量檢測

公路橋梁交工驗(yàn)收質(zhì)量檢測是交工驗(yàn)收前質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)對負(fù)責(zé)監(jiān)督的橋梁工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)體檢測、外觀檢查等。由于不同材料、不同結(jié)構(gòu)體系的橋梁在荷載作用下的力學(xué)性能與破壞機(jī)理不同，因此，對橋梁進(jìn)行交工質(zhì)量檢測除了需檢測交通部《公路工程交工驗(yàn)收辦法與實(shí)施細(xì)則》規(guī)定的指標(biāo)外，還需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，對影響橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能較大的指標(biāo)進(jìn)行檢測。

2.1 全橋線形和標(biāo)高檢測

橋梁的標(biāo)高與線形有聯(lián)帶關(guān)系，標(biāo)高是指某點(diǎn)的高程值，線形則是橋梁相關(guān)點(diǎn)的連線。一座施工質(zhì)量良好的橋梁，其標(biāo)高和線形均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)期望值。任何一座橋梁均應(yīng)檢測墩臺的支承墊石（即支座墊板）頂面、承臺頂面和梁底處的標(biāo)高；墩臺身在橋的縱、橫向偏移傾斜等。對于斜拉橋，應(yīng)量測其主塔塔身在橋的縱、橫向偏移傾斜和塔頂?shù)淖兾?；對于懸索橋，不僅需量測其主塔塔身在橋的縱、橫向偏移傾斜和塔頂?shù)淖兾?，還應(yīng)量測主纜的線形；對于拱橋，應(yīng)量測拱肋軸線的線形。

2.2 不同材料橋梁結(jié)構(gòu)檢測

鋼筋混凝土梁橋應(yīng)著重檢查主梁是否有豎向裂縫、斜向裂縫及順主筋方向的縱向裂縫等。對于寬度較大的裂縫，如寬度大于0.2mm的裂縫應(yīng)量測其深度，并繪制裂縫分布、走向、長度、寬度及深度圖。

鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)檢測構(gòu)件油漆涂層有無起皮、剝落、銹斑等；對于車輛荷載作用下易發(fā)生疲勞裂紋的部位，如承受拉壓應(yīng)力循環(huán)的桿件與節(jié)點(diǎn)板連接處或桿件接頭處、梁格體系縱梁與橫梁的連接角鋼處、U形肋與頂板橫隔板連接處焊縫焊趾、單剪鉚釘處、無蓋板的縱梁上翼緣角鋼等，應(yīng)檢測是否有裂紋、穿孔、硬傷、硬彎、歪扭、爆皮及材料夾層；焊接鋼箱梁應(yīng)檢測工地拼接的環(huán)形焊縫（即底板—腹板—頂板—腹板連接焊縫）和U形加勁肋縱向連接焊縫是否有焊接缺陷；鉚接鋼橋應(yīng)檢查鉚釘和高強(qiáng)螺栓是否擰緊。

2.3 不同結(jié)構(gòu)體系橋梁結(jié)構(gòu)檢測

拱橋應(yīng)重點(diǎn)檢查拱肋拱腳、跨中及1／4斷面；對于中承式和下承式拱橋，還須檢查吊桿與主流的連接是否良好，因?yàn)樵摬课辉谲囕v振動下極易發(fā)生松動；鋼管拱橋應(yīng)檢測鋼管連接焊縫和支承端焊縫質(zhì)量。

斜拉橋應(yīng)檢查拉索與主梁、拉索與主塔的錨固區(qū)是否有裂縫，錨頭涂裝是否已按要求完成，拉索防護(hù)套是否完好，主梁與主塔連接支座安裝是否符合設(shè)計(jì)要求，主塔頂有無偏移，塔身及塔根有無裂縫。

懸索橋應(yīng)檢查主纜線形，主纜、主纜索股及其錨頭的防護(hù)是否良好，主鞍座和散索所在位置是否正確，吊索索夾是否有銹蝕，各連接螺栓是否擰緊，主塔頂有無偏移，塔身及塔根有無裂縫，支座安裝是否滿足要求，錨室內(nèi)有無積水，有無除濕設(shè)備；是否有防雷設(shè)施等。

3 荷載試驗(yàn)質(zhì)量評定

對于跨度較小、結(jié)構(gòu)較簡單的橋梁，根據(jù)《公路工程交工驗(yàn)收辦法與實(shí)施細(xì)則》及上述的檢測方法進(jìn)行檢測，再結(jié)合設(shè)計(jì)、施工內(nèi)業(yè)資料，便可進(jìn)行質(zhì)量評定；但對于大中型橋梁和具有特殊設(shè)計(jì)要求的橋梁，僅僅采用一般方法進(jìn)行檢測，其結(jié)果難以判斷橋梁整體受力性能是否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，需進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)。橋梁荷載試驗(yàn)是彌補(bǔ)施工質(zhì)量檢測和設(shè)計(jì)計(jì)算中的不足、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量、評定正常運(yùn)營狀態(tài)下橋梁承載能力最直接和最有效的方法。

橋梁荷載試驗(yàn)通過荷載作用引起橋梁結(jié)構(gòu)的變位和振動，測試橋梁結(jié)構(gòu)特定部位的應(yīng)力、應(yīng)變、位移及加速度。按加載方式不同，分為靜載試驗(yàn)和動載試驗(yàn)。由靜載試驗(yàn)可判斷橋梁結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度和剛度；由動載試驗(yàn)可得到結(jié)構(gòu)的自振特性（自振頻率、振型和阻尼比）和系統(tǒng)參數(shù)（剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣），進(jìn)而可判定橋梁結(jié)構(gòu)承載能力，掌握橋梁實(shí)際受力狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)一般性檢測中難以發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題。

3.1 靜載試驗(yàn)

橋梁工程交工驗(yàn)收靜載試驗(yàn)主要測試橋梁控制斷面的應(yīng)變和撓度，將試驗(yàn)結(jié)果與靜力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，以確定橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)期望值，從而判定結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

應(yīng)變測試是在理論計(jì)算確定的橋梁受力控制斷面處粘貼振弦式應(yīng)變計(jì)或電阻應(yīng)變片測量應(yīng)變。通過實(shí)測應(yīng)變值和理論計(jì)算值對比，可得到橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校驗(yàn)系數(shù)，該系數(shù)反映了橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際強(qiáng)度與設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)值的偏差程度。采用百分表、精密水準(zhǔn)儀或全站儀觀測控制斷面在荷載作用下的變形，通過實(shí)測變形和理論計(jì)算值的對比，可得到橋梁的結(jié)構(gòu)剛度校驗(yàn)系數(shù)，它反映了橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度與設(shè)計(jì)期望值的偏差程度。

3.2 動載試驗(yàn)

動載試驗(yàn)主要測試汽車荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)動力放大系數(shù)、沖擊系數(shù)以及結(jié)構(gòu)固有頻率、振型和阻尼比等動力特性參數(shù)。理論計(jì)算時(shí)這些動力特性參數(shù)是通過動力微分方程求得，而影響動力微分方程求解結(jié)果的是結(jié)構(gòu)剛度矩陣和質(zhì)量矩陣，若橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度與設(shè)計(jì)期望值不符，那么動力特性參數(shù)測試結(jié)構(gòu)將與理論計(jì)算值有較大差異。因此，動力特性參數(shù)測試亦可直觀地再現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際施工質(zhì)量。

按照激勵方式的不同，橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗(yàn)可分為跑車試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和隨機(jī)環(huán)境脈動試驗(yàn)。跑車試驗(yàn)是測試車輛以不同速度通過橋面時(shí)，控制斷面的動撓度時(shí)程曲線，以獲得正常行駛狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)的動力放大系數(shù)和沖擊系數(shù)；沖擊試驗(yàn)是模擬橋面鋪裝不平整，測試橋面不良狀態(tài)時(shí)運(yùn)行車輛荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)；隨機(jī)環(huán)境振動試驗(yàn)是通過在控制斷面安放傳感器，拾取橋梁結(jié)構(gòu)在自然狀態(tài)（即無交通荷載、無其他振源）下的動態(tài)響應(yīng)，從而測得結(jié)構(gòu)自振頻率、振型和阻尼比等動力特性參數(shù)。

4 結(jié)語

橋梁安全直接關(guān)系人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。歷次橋梁倒塌事故告誡我們：橋梁建設(shè)過程中，須在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量符合規(guī)范要求的前提下，規(guī)范施工質(zhì)量管理，建立健全“政府監(jiān)督、法人管理、社會監(jiān)理、企業(yè)自檢”的四級質(zhì)保體系，加強(qiáng)施工過程和交工驗(yàn)收質(zhì)量檢測，確保橋梁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，盡量減少或最大可能消除橋梁安全隱患，確保人民出行安全。

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