桥梁受损是超载车惹的祸,还是设计缺陷所致……专家为你解惑 谁才是伤害桥梁的真凶?
横县峦城大桥维修加固后开放交通。 南国早报记者 徐庆成摄 大新榜屯大桥横墙立柱砌块出现开裂位移。 桂西公路管理局供图
治超之痛再坚固的路桥也承载不起贪婪的重量⑤
南国早报记者徐庆成
11月7日,本报报道了广西多座桥梁的受损情况,引来读者热议。桥梁受损到底是超载车辆惹的祸,还是因为质量问题,还是设计不合理?
为此,南国早报记者请来了桥梁工程专家释疑解惑。专家表示,我国对桥梁设计采用终身负责制,对设计建设方面有严格要求,各方都会层层把关,以保障安全第一。即便如此,再坚固的桥梁也承受不了超载车辆的重压。
疑惑1
桥梁设计会不会有缺陷
近日,无锡发生的高架桥侧翻事故,牵动着人们的神经。虽然经查证是超载百吨的大货车直接压翻了桥梁,但事发桥梁是独柱墩设计,也引来部分网友质疑,这类设计会不会有缺陷?
广西交通科学研究院有限公司桥梁工程研究院院长郝天之介绍,广西已建成使用的桥梁也常有独柱墩设计,这种设计的缺点是桥梁结构受力欠佳,在车辆荷载极端情况下,有失稳、倾覆的危险。因为超载车辆单侧行驶,从而引起桥梁严重偏载,使桥梁支座出现了单边脱空,最终导致了桥梁的侧翻倾覆。这就好比一个很重的人坐一艘小船,假如坐在最外侧,船就很容易向这一侧倾覆。
华蓝设计(集团)有限公司副总工程师彭立文博士则认为,单就设计方面,只要严格按国家标准来设计,发生倾覆与是否是独柱墩关系不大,主要是看梁和墩柱之间支座的数量和支座间距,但支座也并非越多越好。一般来说,一片梁在墩柱处设两个支座比较合适。对于连续梁而言,应考虑其整体抗倾覆稳定性。较窄的直线连续桥在两端墩台处各设两个支座,中间设单墩单支座,在设计荷载作用下整体抗倾覆稳定性一般是没有问题的。但在桥梁中部遇到超载很大的车辆就很难说了,因为梁体的中部会产生很大的扭矩,当整片桥梁的重量都抵抗不住这个扭矩时,桥梁就会发生倾覆。即便是不倾覆,在大超载荷载作用下,桥梁的内伤也很大,很多桥梁构件很容易出现局部被压坏,这将大大缩短桥梁的使用寿命。“再坚固的桥梁,也承受不了超载的重压。”彭立文说道。
疑惑2
车辆超载对路桥的损害有多大
那么,车辆超载对桥梁、道路的损害到底有多大呢?
彭立文打了个比方:“好比一个只能挑50公斤重的成年人,突然让他挑100公斤重的货物,甚至是125公斤,他肯定承受不了,很可能腰椎严重受损,今后都无法再干重活。”
按国家规定,道路桥梁都有相应的荷载标准。如道路是以车轮轴重来控制设计的,路面设计是以疲劳破坏作为控制条件,设计的使用年限(也就是路桥寿命)是由标准轴载累计作用的次数决定的,道路的变形是日积月累的,累计变形达到一定值,寿命也就到头了。彭立文说,大货车如果超载一倍,累计的作用是标准的20倍;如果超载2倍,累计作用是标准的119倍;如果超载3倍,累计作用是标准的400多倍;如果超载4倍,累计作用是标准的1000多倍……以此类推,原来设计路面15年的寿命,可能2~3年就到头了。对于桥梁而言,是以总重和轮重双控,超载一倍,受力增大1倍,超载2倍,累计作用增大2倍,损害效应是立马显现的。
郝天之也表示,对桥梁来说,超载荷载作用下的桥梁结构易发生疲劳破坏、下挠、裂缝等,在极限荷载作用下发生梁板断裂等,是更为主要的破坏形式。
疑惑3
超载车易伤桥,能否提高设计标准
目前,桥梁工程是实施质量终身责任制的,所以一座桥梁从设计到建设,都是严格按照标准,层层把关,以确保安全。
彭立文告诉记者,以南宁为例,目前南宁市一般的设计程序是规划、方案设计、工程可行性研究、初步设计,最后是施工图设计。在各个设计阶段,都要经过专业机构组织专家审查,获得政府部门审批文件才能进入下一阶段设计。
说到桥梁设计,有读者提出,既然超载车辆容易损伤桥梁,为了让桥梁更耐压,工程设计时是否能提高标准,甚至突破国家标准上限?
郝天之介绍,在满足规范强制要求的情况下,设计院设计、图审时会按照国家标准上限进行设计,考虑到各种不确定性,根据经验,部分设计人员或是设计单位在项目建设费用允许的情况下,对部分材料的性能或数量会选择高配。
彭立文表示,桥梁是要按照安全、耐久、适用、环保、经济、美观等原则进行设计的,其中安全是第一位。一般来说在适合的范围内做到安全,但并不等于钢材放得越多越好,混凝土强度也不是标高越大越好,钢筋强度、配筋量和混凝土强度和尺寸之间要匹配。结构设计时就要考虑到如果结构若发生破坏,应该是延性破坏,即破坏发生时先是变形比较大,相当于有预兆,让人意识到危险,便于及时采取措施避险。配筋量过大或过小,都会发生脆性破坏,即破坏时没有任何预兆,连逃生的机会都没有。钢筋和混凝土也讲究搭配,高标号的混凝土搭配高强钢筋,低标号混凝土搭配低强钢筋。
“政府花钱修路架桥,用的都是纳税人的钱,应该用好。总不能为了超载车,提高设计标准,花上几倍的钱来搞建设,那是浪费。”彭立文认为,超载就像是只顾自己私利的害群之马,侵害公共利益。道路是公共资源,大家纳税给政府修建的路桥,如果设计院以超载为理由,把国家最高标准擅自提高几倍甚至十几倍,那就会让人质疑,设计院的设计到底是为了百姓平安,还是为违法者保平安?
那桥梁承载力又是怎样确定的?彭立文介绍,桥梁的承载力是根据道路的等级来确定的。桥梁整体结构按车道荷载计算,局部构件按车辆荷载计算,以重轮进行控制,计算时还有各种安全系数。基于安全考虑,桥梁两端都会设有限载标志,标明限制的总重和轴重。
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