桥梁倒塌事故综述及其预防对策

董正方，郭进，王君杰

（同济大学 桥梁系,上海,200092）

摘要：收集整理了国内外典型桥梁倒塌事故，对其倒塌因素进行了分类。并在此基础上深入分析了桥梁倒塌的原因，最后提出了预防桥梁倒塌事故发生的措施，供今后的桥梁建设参考。 关键词：桥梁；倒塌事故；安全；对策；综述

中图分类号：U447 文献标志码：A

1 前言

桥梁是一种人工修建的跨越地面障碍的结构物，在施工期间和运营过程中，总是伴随着一定的风险，在一定条件下，将导致桥梁倒塌事故的发生，甚至造成巨大的人身财产损失。桥梁安全关系到人民生命财产安全和社会稳定。如何避免桥梁倒塌事故的继续发生，一直是桥梁工作者关注的重点。然而时至今日，随着桥梁建设的发展和超期服役桥梁的增多，桥梁倒塌事故仍在发生，因此有必要对桥梁倒塌事故的原因和预防措施做进一步探讨。

2 桥梁倒塌事故综述

作者收集了国内外典型的502座桥梁倒塌事故：事故发生在包括中国、美国、德国等主要国家在内的66个国家和地区，时间跨度是自公元1444年至2008年期间，桥梁的类型有人行桥、公路桥、铁路桥等。

导致桥梁倒塌的原因很多，但可以归为两类：人为因素和自然因素。人为因素可以细分为设计失误、施工失误、船舶撞击、火车撞击、汽车撞击、超载、知识水平限制、故意破坏等；自然因素可细分为地震、洪水、风雨、漂流物撞击、环境恶化、其他未知原因等。图1表示各种原因造成的事故数量，从图1中可以看出以下规律：地震造成的塌桥事故最多，占到了1/5还多，其次是设计失误，最少的是故意破坏；人为因素共造成281起塌桥事故，自然因素共造成221起塌桥事故。图2表示塌桥事故随时间的分布，从图2可以看出以下规律：1950年前的几百年时间塌桥数量只有105座，而1970-1979的十年间塌桥数量就有119座，当然和这期间中国发生了海城地震和唐山地震有关，这两次地震共造成39座桥梁倒塌；除去1970-1979十年间的特殊情况，可以看出塌桥数量是随着年代逐步增加的。

量（座

）

量（座）

[1-3]

140120100806040200

12010080604020

原因

地震

设计失误

洪水

船撞

施工失误

超载

知识所限

汽车撞击

风雨

恶化

火车撞击

其他因素

漂浮物撞击

故意破坏

年代

1950前

2000至今

1950-59

1960-69

1970-79

1980-89

1990-99

图1 塌桥事故数量分布 图2 塌桥事故数量随时间分布

进一步对塌桥事故进行了分析，分为航道桥事故和非航道桥事故，图3和图4分别表示航道桥事故和非航道桥事故的分布。从图3可以看出，对于航道桥，造成塌桥事故的首要原因是洪水，其次是船撞。从图4可以看出，对于非航道桥，造成塌桥事故的首要原因是地震，其次是设计失误。

量（座

）

量（座）

706050

12010080

403020100

原因

604020

洪水

船撞

地震

超载

风雨

设计失误

施工失误

知识所限

汽车撞击

火车撞击

恶化

故意破坏

漂浮物撞击

其他因素

地震

超载

恶化

风雨

设计失误

施工失误

知识所限

汽车撞击

火车撞击

洪水

其他因素

故意破坏

原因

图3 航道桥塌事故数量分布 图4 非航道桥塌事故数量分布

3 桥梁倒塌事故原因分析

3.1 地震

地震时刻威胁着桥梁工程，最新的例子就是2008年汶川地震，在此次地震中就有多座桥梁倒塌[4]。综合分析历次地震中倒塌的桥梁，可以发现地震中倒塌的桥梁有下列规律[5]：由于桥梁支座、伸缩缝、剪力键等支撑连接件失效，桥梁上部结构与下部结构分离，导致落梁，由于落梁的强烈冲击力，造成下部结构破坏，海城地震和唐山地震中就有不少的例子，最新的例子是汶川地震中的百花大桥，地震动效应使曲线主梁脱离最外侧桥墩支承，最终发生落梁坍塌并致桥墩损毁；由于桥墩或桥台失效，导致桥梁整体倾覆，典型例子有1989年美国的洛马·普里埃塔地震中倒塌的桥梁；由于软弱地基失效导致桥梁倒塌，这在发生砂土液化的地基上最为明显。

地震为什么会对桥梁造成巨大的危害呢？一般认为，首先地震是自然界的一大自然灾害，人们没有现成的理论或试验可以研究它，因此造成工程抗震研究滞后，一般都是有了灾害才能去研究；其次是工程技术人员的抗震意识不强，表现在设计人员和施工人员在设计和施工桥梁时，忽视抗震设计或抗震细节构造；最后就是抗震设计规范严重滞后，特别是我国至今还没有有关城市桥梁和轨道交通桥梁的抗震规范，就造成工程人员在设计施工时没有标准可以参考和遵守。 3.2 设计失误

设计失误是桥梁倒塌的第二大原因，桥梁设计是桥梁建设过程中的关键环节，没有好的设计，很难建成满意的桥梁。在实际工程中，设计失误主要表现在：设计者责任心不强，盲目照搬已有设计，赶工期，非法分包，典型例子如1999年重庆綦江彩虹桥，设计工作分包到两个刚毕业的大学生手里，造成桥梁构造设计不合理，最后倒塌；设计者缺乏工程经验，不懂施工，对结构的力学特性了解不深，设计出来的方案，施工时风险大，质量不易控制，细部设计粗糙；设计者处理不好成熟技术与创新的关系，为求新颖而盲目创新，创新缺乏科学证明。 3.3 洪水

洪水也是一种自然灾害，对桥梁的危害很大，在洪灾中，桥梁的倒塌大部分跟基础附近的冲刷有关[8]，洪水导致局部冲刷严重，基础失效，进而桥梁倒塌；我国还存在河道过度采砂的问题，过度采砂造成河道改变，水道不畅，发生洪水时，就可能对桥梁构成威胁；还有就是对水文条件变化预测不准，存在安全隐患。

3.4 船撞

自20世纪60年代以来，世界各地航道桥梁受船舶撞击而倒塌或严重破坏的事件就常有报道。最典型的例子如2007年广东佛山九江大桥遭运砂船撞击，造成九江大桥三个桥墩倒

[6-7]

塌，其所承桥面约200米坍塌，致使8人死亡。作者通过分析船撞事故，得出船撞桥的原因可分成：人为失误、技术原因和环境原因。人为失误又可分为误解领航员指令、错误的操作、对主机故障反应不当、缺乏必要的通航信息、缺少技能或证书、违规饮酒或吃药、过度疲劳等；技术原因包括螺旋桨损坏、舵机失灵、导航系统失效等；环境因素包括冰、风暴、雾、水流、漂浮物等。上述原因就造成船舶撞桥事故很多，但是并非都会造成桥梁倒塌，造成桥梁倒塌的因素归结为：首先是桥梁设计时没有进行防撞设计，这是由于设计人员防撞意识不强和没有规范可以参照，我国至今没有专门的船撞设计规范；其次是由于桥墩没有安装防撞装置。 3.5 施工失误

施工过程也是桥梁建设的关键环节，施工过程中发生的失误都可能造成桥梁倒塌事故的发生。施工失误主要有

[7,10]

[9]

：盲目赶工期，施工质量差，特别是隐蔽工程的质量得不到保障；

施工人员安全意识差，施工工序不按照设计进行，违规操作，施工方法不当，造成安全隐患；施工队伍管理混乱，工程非法分包，施工时偷工减料；业主单位只重视对大桥进行施工监控，而对中小桥梁缺乏有效科学的监控。

3.6 超载

超载分为车辆超载和人群荷载超载[8,11]。超过了允许荷载，就有可能对桥梁造成损伤。在国内外，车辆超载普遍存在，一是由于国家某些部门允许超载车辆通过，二是由于某些个体出于经济原因，违法超载。超载的影响可能开始时仅仅为内部损伤，不是马上可以显现出来，因此管理部门对超载不重视。人群荷载超载，一是超过了桥梁设计标准，二是人群引起桥梁共振。 3.7 其他原因

除了上述的一些主要原因，还有一些次要的原因。知识所限就是限于当时的认识水平，例如1923年我国胶州云河（今汶河）上的8跨铁路桥由于车桥共振而倒塌，原因就是修建时对列车桥梁耦合振动的理论研究不深入。汽车撞击就是由于汽车失控撞击桥墩或上部结构或者由于汽车超高撞击上部结构造成的，例如2002年美国达拉斯南部的一座人行桥就是由于桥下的汽车猛烈撞击后倒塌的。风雨是由于台风、暴风雨等恶劣气候条件引起桥梁倒塌，例如2004年美国佛罗里达州斯坎比亚海峡的州际10号桥就是由于台风的袭击而倒塌的。恶化指的是桥梁自身状况的下降，一般是由于管理养护不到位或超期服役造成。火车撞击是由于火车脱轨对桥梁撞击，导致桥梁倒塌。漂流物撞击指木材、冰块等漂流物体撞击桥梁，例如我国的黄河宁夏段经常发生凌汛，就存在漂流物撞击的危险。故意破坏指的是人为故意破坏，一般是个体行为或者恐怖袭击造成的，由于现在世界范围恐怖主义有所抬头，桥梁也存在严重的恐怖袭击隐患。

4 预防桥梁倒塌的措施

通过上述原因的分析，可以发现，桥梁倒塌很多情况下不是一个原因造成的，只是某个原因占主导而已，因此预防桥梁倒塌是一个系统工程，这就要求桥梁工程参与者通力合作，任何环节出错都会导致事故的发生[6]。作者认为可以从以下几个方面努力。

（1）建立预防事故发生的长效机制[12]

减少事故的最可靠的方法就是预防，防患于未然。具体做法就是：管理层首先要树立安全意识，严格监管；其次要形成稳定的科学的制度管理，出台细则，减少制度漏洞；在安全与投资、工期发生矛盾时，始终坚持安全生产第一的原则。设计、施工、养护等部门要抓好安全培训教育，提高安全生产意识，树立安全是桥梁建设管理的生命线观念；提高人员素质，坚持质量为本。

（2）建立科学的桥梁风险评估体系[13,14]

科学的风险评价要逐渐从以往单一方面的风险评价(只考虑单一因素)过渡到全方位的

贯穿于整个工程规划、设计、施工、运营各个阶段的风险评价。风险评价要注意基础资料的收集，建立相关数据库，总结和研究现有资料，建立科学的、客观的评价方法。加强重点桥梁工程的施工监控，全结构健康检测，制定科学合理的事故应急方案，落实具体的措施。全面检查大量的现役中小桥梁的安全状况，根据实际情况评定等级，严格执行关于各类桥梁养护措施的规定。

（3）加强科研，及时修订规范 随着经济的发展，交通工具的数量、载重等迅猛发展，老的规范已经不再满足新的需求，这就涉及到规范的修订。而规范的修订是建立在实践经验和科学研究的基础上的，因此要重视生产实践中的经验教训的总结和新的设计、事故理念的研究，缩短规范的修订周期，力求反映最新的科研成果。我国规范至今尚无桥梁寿命的规定，无法进行全寿命设计。我国还没有专门的桥梁船撞规范，也没有轨道交通抗震规范等，这就要求细化规范，加强专门规范的制订工作。

5 结论

桥梁倒塌事故发生的原因多种多样，但还是可以总结规律的；我们要科学的对待倒塌事故，总结经验，找出对策。

参考文献：

[1] 中国科学院工程力学研究所.海城地震震害[M].北京:地震出版社,1979. [2] 美国地震工程研究会编.洛马普里埃塔地震考察[M].北京:地震出版社,1991. [3] 刘恢先主编.唐山大地震震害(四)[M].北京:地震出版社,1985.

[4] 杜修力,韩强,李忠献等. 5.12汶川地震中山区公路桥梁震害及启示[J].北京工业大学学报,2008,34(12): 1270-1279

[5] 范立础,胡世德,叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2001. [6] 郑皆连. 我国公路桥梁安全状况及对策[J].西部交通科技,2007,2(5):15-17.

[7] 徐洪涛,郭国忠,蒲焕玲等. 我国近年来桥梁事故发生的原因与教训[J].中国安全科学学报,2007,17(11):90-95.

[8] 金玉泉.桥梁病害及灾害[D].上海:同济大学桥梁系,2006. [9] 耿波.桥梁船撞安全评估[D].上海:同济大学桥梁系,2007.

[10] 胡汉舟,叶梅新. 桥梁事故及经验教训[J].桥梁建设,2002,(3):71-75.

[11] 魏建东,刘忠玉,阮含婷等编译.与人群有关的桥梁垮塌事故[J].中外公路,2005,25(6):78-82.

[12] 仇喜娟. 论构建我国路桥工程重大事故的预防长效机制—以凤凰沱江桥垮塌为例[J].建设监理,2008,(1):4-5.

[13] 张风华. 桥梁风险评估方法与发展研究[J].城市道桥与防洪,2007,24(5):164-167. [14] 闫磊,金建兴. 东海大桥安全隐患与对策思考[J].中国水运,2008,08(1):71-73.

Summary and Prevention Countermeasures of Bridge Collapses

Dong Zhengfang, Guo Jin, Wang Junjie

(Department of Bridge Engineering, Tongji University, Shanghai, 200092, China)

Abstract: Typical bridge collapses are collected from at home and abroad and their causes are classified. Then causes of bridge collapses are thoroughly analyzed. At last, prevention countermeasures of bridge collapses are presented, which may provide reference for bridge construction in the future.

Key words: Bridge; Collapse; Safety; Countermeasure; Summary 董正方（1980.2~），男，河南滑县人，同济大学桥梁系，在读博士，研究方向：桥梁抗震，

联系电话：15026744538，021-65984629，邮箱：carmanhouse@http:// ，上海市密云路528弄同济大学博士3号楼203-4，邮编：200092 郭进（1985.9~），男，湖北黄冈人，同济大学桥梁系，在读硕士，研究方向：桥梁抗震 王君杰（1962.12~）男，辽宁本溪人，同济大学桥梁系，工学博士，教授，博士生导师，研究方向：桥梁抗震和桥梁船撞