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南方澳跨港大桥垮塌背后检测管理再次敲响了桥梁安全的警钟!

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龙行天下 发表于 2019-10-5 15:22:03 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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桥梁垮塌事件回顾
2019年10月1日,台宜兰县南方澳跨港大桥发生断裂崩塌,造成12人不同程度受伤,6名渔民罹难死亡的事故。此事一经披露即引起各地关注。

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10月1日上午9时半,宜兰县苏澳地标、苏澳镇南方澳跨港大桥发生断裂崩塌,桥上行驶的油罐车连同桥面,从18米的高度摔落,压毁桥下三艘渔船,造成12人不同程度受伤,6名渔民罹难。桥梁倒塌后,连带压倒电线,引发2400户家庭停电;大桥崩塌后,3艘渔船当场被压入水中。港湾的水面上布满油污和船体被肢解的木块、木屑,空气中弥漫着浓浓的柴油味。同时也堵塞航道,令南方澳渔港内800艘渔船进出不得。

截至10月2日上午8时,苏澳镇南方澳跨港大桥发生断裂崩塌事故后,宜兰县苏澳消防部门统计为12人受伤送医治疗,其中9名是外籍男子;并有4名渔船外籍员工确认死亡,罹难者身份一度被认错,另外2名失联外籍员工仍未被找到。宜兰县消防局表示,救援人员在10月2日深夜11时18分先在豆腐岬桥下,发现29岁印尼籍Wartono的遗体;随即又在晚10月2日11时34分,于相同地点附近寻获44岁菲律宾籍SerencioAndree Abregana的遗体。10月3日凌晨1时31分发现了32岁印尼籍Ersona的遗体。

10月3日上午搜救人员在岸边附近水面发现了第4名外籍员工的遗体,身份待确认。南方澳跨港大桥1998年兴建完成,到目前2019年大桥桥龄达到21年,是岛内唯一单钢拱桥,也是亚洲第一座双叉式单拱桥,被称作南方澳观光渔业发展的重要里程碑。据报道1998年完工至今的南方澳大桥,仅由宜兰县政府委托健行科大进行过2次桥梁检测,而主管单位“航港局”与港务公司在过去21年中,却从未对南方澳大桥做过独立检测,严重玩忽职守。

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港务公司负责人南方澳大桥发生坍塌后,外界对各地桥梁的安全均产生疑虑。而经港务公司追查,竟发现其管辖内的17座桥,有8座尚未进行检验。扣除掉近4年新建的桥梁,剩下的13座桥仅有5座做过桥梁检验,其中有2座是在10年前完成的。上述港务公司承诺将在一年内全面检测辖区17座桥梁,“交通部长”林佳龙十分震怒,认为检测桥梁刻不容缓,要求缩短时间在3个月内检测完毕,预计年底前完成。在事故发生后,港务公司董事长吴宗荣并未在第一时间露面,被传“神隐数十小时”。而当其3日就断桥事故后首度发声时,则表示口头请辞获准,第二波惩处则将等救灾后处理。

 4日,台湾《中国时报》报道称,宜兰南方澳大桥断裂,造成6死多伤,港务公司辖下17座桥梁安全疑虑浮上台面。“立法院交通委员会”3日邀请林佳龙、吴宗荣等人,针对南方澳大桥断裂事件报告,并备质询。两人曾低声交换意见,随后传出吴宗荣请辞获准。 吴宗荣表示,港务公司共花费1795万元新台币(约合414.8万元人民币)针对南方澳大桥维管,维修项目包括水沟清理、路灯、油漆、景观灯电线、伸缩缝、路面、人行道等。 而针对外界最关心的钢索问题,他表示,“有用眼睛检查有没有锈蚀”,让“立委”叶宜津痛骂“根本不确实”。 吴宗荣坦承,自大桥落成以来,只有在2016年由宜兰县政府委托健行科大做过一次检验。他还说,港务公司未针对桥梁检修制定规范,面对“立委”质疑,一会说“南方澳大桥是基隆港务分公司苏澳营运所管理”,一会又说“没检测钢索是健行科大的事”,最后以“我才刚来一年”作挡箭牌。此举令“立委”黄国昌看不下去,痛批“所以是将责任推给基层?”事故原因分析南方澳跨港大桥垮塌后,国内从事桥梁工作的一些学者对桥梁垮塌的过程以及事故的原因基于视频资料进行了分析。根据视频资料以及一些专家学者的推理分析,笔者认为桥梁垮塌的原因主要有:桥梁的检测和养护工作不到位,桥梁设计存在一定的缺陷导致桥梁结构的承载冗余度不足等。根据陆新征课题组徐梁晋博士及清华大学研究生金鑫磊、顾栋炼、廖文杰、赵鹏举等基于公开获取信息开展的模拟分析,桥梁结构有限元对桥梁垮塌过程的仿真分析结果与桥梁实际垮塌过程相吻合。徐梁晋博士等仿真分析得出的结论:此次事故中右数第6根吊杆在靠近拱肋处首先发生断裂。该吊杆失效后,其他吊杆的内力进行了重分布。其他吊杆由于内力突然增大,超出其承载能力,故由跨中向两侧依次发生破坏。吊杆失效瞬间,释放了对拱肋向下的拉力,使得拱肋向上回弹,拱脚向跨中回缩。吊杆失效后,主梁失去吊杆的弹性支承,挠度显著增大。主梁发生的弯曲大变形使得梁端向跨中回缩,进一步加剧了拱肋向跨中的回缩。当主梁变形达到一定程度,即在跨中断裂,使得拱肋和主梁从支座上滑落,整体坍塌。而拱肋的薄弱位置(双叉拱肋节点)也在落梁过程中发生破坏。根据仿真分析的结论,桥梁吊杆的破坏是导致桥梁垮塌事故发生的主要诱因。由于南方澳跨港大桥地处海洋性环境,环境对钢吊杆的腐蚀作用是造成其中1根吊杆破坏的主要原因。此外其余吊杆若在腐蚀严重的情况下内力的重分配可能会导致其超过自身的承载能力。此外该桥桥型为是少见的“双叉式单拱桥”,也是亚洲第一座“双叉式单拱桥”。这类设计方式虽然美观,但是建筑的成本较高,而且结构的横向整体性较差。1、桥梁检测、养护不到位据有关媒体报道,南方澳跨港大桥运营21年仅在2016年委托健行科大进行过一次桥梁检测,检测报告中可能未提及钢吊杆锈蚀的问题。根据桥梁垮塌的仿真及视频分析,南方澳跨港大桥的坍塌很可能是由吊杆的腐蚀疲劳所导致的。吊杆是组成拱桥、悬索桥等索承结构的关键传力构件,在桥梁日常运营过程中,吊杆内钢丝在侵蚀性环境及轴向拉力的双重影响下极易发生腐蚀;特别是锚头等容易积水的部位,腐蚀问题往往更为突出。腐蚀自身的不均匀性及点蚀等局部腐蚀现象的发生,会显著降低材料的断裂韧性,并在局部位置造成严重的应力集中,进而加快疲劳裂纹的成核与扩展,导致结构的腐蚀疲劳破坏。据报道港务公司共花费1795万元新台币(约合414.8万元人民币)针对南方澳跨港大桥维管,维修项目包括水沟清理、路灯、油漆、景观灯电线、伸缩缝、路面、人行道等。而桥梁养护维修并未提及桥梁钢吊杆的维修问题,分析可能是桥梁检测时未对吊杆的腐蚀情况、锚头内的渗水锈蚀情况进行专项检测。根据以上分析南方澳跨港大桥结构体系受力复杂,桥梁检测工作基本缺失。运营21年仅做的一次桥梁检测对于桥梁关键受力部位的钢吊杆检测工作不到位。桥梁吊杆的检测包括吊杆及锚头的外观检测、吊杆索力检测以及吊杆内部钢索的内部锈蚀检测。而本桥的养护维修工作仅对桥梁的桥面系以及附属设施的维修,对于结构性病害的养护维修工作几乎等于空白。因此根据公开资料表明桥梁的检测、养护工作的不到位是造成吊杆断裂,最终酿成桥梁垮塌事故的一个主要原因。2、桥梁结构设计该桥结构体系为少见的“双叉式单拱桥”,也是亚洲第一座“双叉式单拱桥”,此外西班牙Barqueta Bridge 也是这种桥型。该桥型的受力特点为:桥梁承受的主要荷载通过吊杆传递到单拱肋,然后通过拱肋传递给拱脚。拱肋在吊杆竖向力的作用下会变坦,由于钢系梁的约束作用拱肋的变坦会受到抑制而维持拱肋的矢高。而桥梁横向联系有桥梁端部的双叉型支柱提供,其横向联系偏弱。根据视频桥梁破坏时,由于1根吊杆的破坏导致主梁的挠度增加从而引起其他吊杆的相继破坏。由于吊杆的破坏引起拱肋的竖向力减小,使中间单拱肋的矢高增加,同时系梁在吊杆失效后其弹性支撑作用消失导致系梁承受的弯矩急剧增大,最后弯曲破坏。从视频中能清晰看到系梁在弯矩急剧增大时从中部断裂的画面。在系梁弯曲破坏时,由于拱肋的双叉型支柱与系梁固结,拱脚纵向距离减小导致桥梁整体脱离盖梁滑入水中。在桥梁整体垮塌时,由于双叉型支柱和拱肋交叉点是结构受力的薄弱环节而出现破坏。根据以上桥梁结构的受力体系以及破坏过程分析可知,该桥桥梁设计虽然新颖,但其结构受力较为复杂,结构的横向整体性较差且承载冗余度较低。因此桥梁的设计缺陷或结构整体受力性能相对较差,承载冗余度不高也是桥梁事故的一个方面的原因。特别说明:事故原因的分析是基于已公开的资料以及相关专业人员的分析的基础上得出的,事故原因分析仅代表作者的观点。

我国桥梁检测管理应警钟长鸣!南方澳跨港大桥的垮塌事件充分暴露了台湾桥梁管理部门在桥梁检测、管理养护工作的不到位,同时也给我国桥梁管理养护敲响了警钟。虽然我国在已经建立了完善的桥梁养护管理制度,但由于地区发展不平衡、桥梁的老龄化、超载严重等,近年来桥梁垮塌事件也时有发生,因此桥梁检测、养护管理的任务依然很严峻。一、我国桥梁检测的现状笔者曾在2019年五一小长假期间在检师学社发了“闲谈桥梁检测技术的现状与问题”的文章。文中对桥梁外观检测、静动载试验以及桥梁水下检测等领域的技术现状与问题进行了总结。针对本次桥梁垮塌事故对我国桥梁检测的现状进行总结如下:

1、桥梁管理单位对检测重视不足虽然我国交通部门建立了完善的桥梁管理养护制度,对桥梁的检测内容、类别以及检测的频率都有明确的规定。但桥梁管理养护单位仍然存在一些“重建设轻养护”的思想,一些经济不发达地区由于经费制约也存在桥梁从建成后从来不进行检测的情况,桥梁的养护也是在桥梁出现问题后进行维修,预防性养护的理念还没有树立起来。此外一些养护管理单位由于对于桥梁管理理念的缺失,对于桥梁检测需要检测什么项目也没有概念,在做桥梁检测经费预算时不考虑桥梁结构以及需要检测的内容来做计划,就会造成一些复杂结构的桥梁在检测时由于经费不足还急需检测的内容无法进行检测。我们曾接触过一些桥梁业主其检测费用按检测桥梁长度进行预算(如45元/延米),这些预算对于中小型桥梁可能比较合理。对于一些复杂的桥梁如斜拉桥和系杆拱桥在检测时需要对桥梁结构的关键受力部位(拉索、主梁、吊杆)进行详细的检查,此外可能还需要做一些专项的检查如拉索的索力、拉索内部腐蚀和锚头的锈蚀情况等;同时一些复杂的桥梁还需要采用升降车和桥将车进行近距离检测。因此桥梁管理部门应重视桥梁检测工作,根据管理桥梁的结构形式、桥龄、超载情况以及桥梁结构的病害情况做好桥梁检测的规划工作,确定桥梁应该进行哪种类型的检测?是仅做定期检测,还是需要做荷载试验、承载能力评定以及一些专项检测?只有在桥梁管理养护管理部门充分重视桥梁检测的基础上,养护管理人员提高自己的业务能力水平,才能真正把桥梁检测工作落到实处,桥梁检测经费才能合理利用。

2、桥梁检测人员水平良莠不齐目前我国桥梁检测市场发育不是很充分,一些个人采用借用“资质”来承担桥梁检测项目。笔者曾见过一些检测队伍对检测水平不敢苟同,其检测团队中没有一个具有检测资格证书的人员,甚至没有一个是桥梁专业毕业的人员。桥梁检测对检测人员有很高的要求,需要检测人员具备桥梁结构的基本知识、仪器设备操作、结构的受力分析、桥梁施工以及设计相关的知识。因为桥梁的外观检测病害的分析和判断是基于桥梁结构病害的分布特征、结构的受力特点以及施工、设计等知识掌握的基础上做出的基本判断。由于桥梁检测人员水平参差不齐,对于同一座桥梁不同的检测人员对桥梁的技术等级的评价可能会有很大的差别。

3、桥梁检测技术仍需要进一步研究目前我国对桥梁检测一些技术标准还需要进一步的完善,一些检测技术规范和标准对于桥梁检测结果的评价与桥梁的实际技术状况可能还不太吻合,这样就会导致检测人员对标准的把握尺度不一。如目前《公路桥梁技术状况评定标准》采用从构件、部件再到桥梁整体的加权的综合评定方法,各项病害的评定值进行量化的处理,但是评分结果同《公路桥涵养护技术规范》的结果可能不能完全的统一,这也是造成桥梁的评定结果受检测人员主观影响较大的一个主要原因。此外目前我国的桥梁检测水下检测相对来说还处于起步阶段,规范对于这方面的规定相对较少。对于跨河、跨江甚至跨海大桥,桥墩以及基础对于桥梁结构的安全至关重要。一些桥梁的垮塌可能是由于基础冲刷所致,因此桥梁结构水下墩台基础的检测也是一个重要的内容,关系桥梁结构的安全运营。二、我国桥梁安全形势严峻   1、桥梁垮塌事故时有发生全国已有统计数据桥梁垮塌案例的桥梁447座,桥梁垮塌事故的原因各异。中国184座有公开资料标明确定事故成因的桥梁垮塌事故,其主要事故成因见下图,其中统计桥梁运营期人为因素以及桥梁管理养护不足导致桥梁垮塌事故占49%。
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2、桥梁超载严重据统计资料在有公开资料统计的184座桥梁垮塌事件中,因超载导致桥梁垮塌的为30例,占16.6%。超载一直是我国桥梁管理的一个顽疾,一些超载车主要是大型运输车辆,超载是他们获得利润的一种途径,因此在现行管理体制也难以控制。

3、桥梁老龄化加速到来 我国在役桥梁老龄化主要体现在以下几个方面:
(1)我国经济高速发展期建成的桥梁其特点:总量大、周期短、隐患多;
(2)桥梁使用超过25年后,进入病害加速发展期;
(3)对比中美30年桥龄的桥梁占比可以发现,美国从18%增长到60%,用了约60年的时间,而中国只要不到30年根据统计资料对我国100座运营期间桥梁垮塌事件的统计,平均服役年限超过50年的为15%,100座桥梁平均服役年限为29.36年。西南交大学者对世界范围内181起桥梁事故(其中美国55起、欧洲44起、中国70起)进行了分析:从开通到出现事故的平均时间为29年;中国发生事故桥梁平均桥龄仅为25年。因此,随着我国桥梁老龄化的加速到来我国桥梁安全的形势依然严峻,这就需要我们更加重视桥梁的检测和管理养护工作,以确保桥梁结构的安全运营。

来源微信公众号:检师学社,如有侵权请联系删除。


特别说明:文章中部分图片和事件介绍来源于网络。



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