桥梁建设与使用中几个问题的思考
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摘要: 在桥梁设计、施工及服役中存在的问题基础上，对桥梁设计的重要性、桥梁设计理念更新与技术创新、桥梁精细化设计与施工、桥梁使用管养等有关问题提出了看法与建议。
关键词: 桥梁; 设计; 施工; 管养; 建议
中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：
一、桥梁垮塌案例
在加拿大魁北克大桥两次垮塌(1907年，在竣工前垮塌，导致75人死亡，1913年重建，1916年第2次垮塌，如图1)，韩国首尔桑苏大桥垮塌(1994年)，美国明尼阿波利斯大桥垮塌( 2007 年) 等的桥梁重大事故中，绝大多数均与设计缺陷、设计不当有关。如何避免桥梁设计缺陷，提高其设计的合理性、可靠性是摆在设计者面前的一个课题，设计者必须充分认识桥梁设计在桥梁建设中的主导地位，将自己的工作视为保证桥梁工程质量以及长期使用安全、耐久工作链条的一个关键节点上，不断提高质量意识与设计质量。
二、桥梁设计的地位
（一）桥梁设计中，如果将创新技术理解为摒弃传统的东西是不正确的。中国桥梁具有优良的技术、工艺传统，具有1400 余年历史的赵州桥充分显示了中国桥梁在世界上的崇高地位。然而，最具民族特色、最适合于中小跨径桥梁、承载潜力最大、管养投入最少的拱式桥梁( 特别是石拱桥) 在一般跨径桥梁建设中所占的比例越来越小，更多的是采用混凝土桥梁。最主要的理由是拱桥施工工序复杂，质量控制困难。事实上，混凝土桥梁建设质量受到“人为因素”影响更多，其长期耐久性能并不比石拱桥强，而因为施工不变或质量控制困难而摒弃经过长期实践检验，长期使用安全、耐久性能更好的拱式桥梁有些难以理解。
（二）合理的桥梁结构体系和构造对保证桥梁工程质量以及长期使用安全、耐久具有重要意义。安全耐久的桥梁结构体系和构造应在工程实践中逐渐定型，在实践中已发现问题较多的桥梁结构体系和构造应予以限制，易断裂、易损坏者则应尽量避免。以中小跨径桥梁为例，我国从简支梁到先简支后桥面连续，从先简支后桥面连续到目前广泛采用的先简支后结构连续梁桥和先简支后墩梁固结梁桥，充分体现了桥梁结构形式的优化。而美国的中小跨径桥梁主要采用墩梁一体化设计，既可增加行车舒适性，也增强了桥梁的抗震性能，同时减少支座养护费用。
（三）桥型选择不存在最合理，只有最适合。设计中需要根据实际情况选择桥型，避免毫无依据的桥梁型式“新、奇、怪”，避免盲目追求大跨径，注意在成熟桥型基础上，创新建造技术，提高工程质量及长期使用安全、耐久性能。
（四）加强桥梁设计中的规范建设。严肃性和权威性的要求决定了“规范”总是滞后于生产实际，如果规范更新周期太长，则滞后问题将更加严重，容易导致工程实践经验无法及时反映到新的设计中去，同样的问题重复出现。所以，加强桥梁规范建设、管理，及时更新规范，用成功的桥梁结构形式、可靠的设计理论、合理的结构构造、可靠的桥用材料、正确的施工工艺、合理的养护与加固来规范桥梁设计、施工与养护来保证桥梁建设与养护质量非常重要。桥梁设计理论一般源于简单构件的理论与实验分析，用于复杂结构复杂的桥梁时，应在实践中不断深化认识和改进。无论桥梁结构体系、结构构造、施工方法等怎样不同，在全国范围内的设计均遵循一本“规范”的局面应逐渐改变，应积极推动不同地区在国家规范总体要求的前提下，根据具体情况制定地方性标准规范。
（五）考虑检修需要，增强设计多面性。加拿大地拿康可德桥由于挂梁的支座与悬臂连接部位无法检查，结构早期破坏未及时发现，导致桥梁在服役中突然垮塌。我国既有的大量斜拉桥斜拉索，中、下承式拱桥的系杆，吊索缺少检修条件设计，存在突然断裂的风险。所以，桥梁结构体系与构造设计时应充分考虑桥梁检修需要，即使是一般跨径桥梁，桥梁支座等检修条件是不可缺少的。
三、加强施工建设，提高桥梁质量
（一）实行精细化施工。首先，桥梁设计是一项十分细致的技术工作。一般桥梁设计中仅注重桥梁构件强度、桥梁整体刚度等是远远不够的，必须重视每一个构造细节的处理，重视每一个根杆件、部位的受力状态及耐久性，重视桥梁的整体稳定性，实现桥梁精细化设计，从设计上保证桥梁施工质量的可控性。美国明尼阿波利斯大桥垮塌原因被认为是桥梁结构自身属于易断裂的结构，或无富余传力途径结构，因节点板断裂而发生垮塌。这说明桥梁设计时不仅要注意满足规范要求，还应充分考虑桥梁整体及每一构件在设计服役期内的可靠性和耐久性。近年来常见的高架桥、匝道桥整体垮塌也是桥梁精细化设计不足的表现。高架桥、匝道桥整体垮塌的原因之一就是桥梁设计时仅注重强度、刚度，忽略了桥梁整体稳定性的验算，导致支承设计不当或错误。其次，细节决定成败，只有坚持质量标准，严格过程控制，做到施工管理过程化、过程程序化、程序精细化，实行施工人员、施工机械设备、施工原材料、施工技术与工艺等施工要素的精细化管理，才能使桥梁工程质量得到保障。
（二）加强施工质量的可控性和可靠性。首先，设计的可靠性对从策略上保证桥梁在设计服
役期内安全运营至关重要。设计的可靠性除与“规范”的正确性有关外，更重要的是要求相关责任人随时注意新技术的发展，确保在桥梁设计、施工、养护过程中的相关人员的责任要求。加拿大地拿康可德桥和美国明尼阿波利斯大桥两例事故中，都因最初的设计失误和后期施工与养护中未能发现问题所致，所以，提高工程技术人员的知识水平和责任感是避免桥梁垮塌的重要一环。其次，施工的可靠性强调严格按照设计要求组织施工，按设计与规范要求控制质量，否则，难以实现设计意图，使桥梁成桥状态偏离设计要求，否则，将为桥梁在服役中垮塌埋下祸根。以超静定桥梁结构为例，如果合龙条件( 顺序、温度) 与设计严重不符，必要在“成桥”中产生设计未计入的内力，致使桥梁承载能力相对不足，使桥梁垮塌成为可能。最后，桥梁质量的可控性表现在设计中对施工质量的考虑、施工方法与工艺选择中对质量地考虑以及管养策略中对保证桥梁健康状态维持可能性的考虑。以钢筋混凝土桥墩设计为例，个别设计因片面考虑钢筋的作用，致使钢筋过分密集，导致混凝土难以浇筑密实，给结构安全留下隐患，严重者可能引起桥梁垮塌。所以，必须强调设计对施工质量可控性的考虑。