李亚东：桥梁事故-分析与反思(定稿)

武汉国际桥梁科技论坛 责任 · 传承 传 · 创新1 23 4„ 桥梁事故——桥梁在施工或运营过程中、因人为失误或/和自然灾害导致的结构整体/局部垮塌或损坏 人 或/和自然灾害导致的结构整体/局部垮塌或损坏、人 员伤亡、施工设备毁坏等Bridge Accident - During construction or service phase, bridges’ total/local collapse or destroy, damage or failure, or personal injury or death, or destruction of equipment by human errors or/and natural disasters„ 桥 桥梁功能 功 Function of bridges g„ 跨越承载的工程结构 structure spanning obstacles „ 开放公共的大众建筑 opened and public building „ 造型多样的人工景观 artificial landscape „ 沟通交流的社会通道 social communication channel„ 事故后果——频繁发生的桥梁事故，会对国家形象、经济发展、社会运行、百姓生活等均会带来不利影响Consequence q- Bridge g accidents happened pp frequently q yand damaged severely will impact on national image, economic development, social operation and public life„ „ „ „指技术装备在正常设计、建造、养护条件下的故障率曲线 右边的三条曲线与桥梁工程的关系较为密切 较理想的情况，是通过各种努力，达到“有损耗期” 可用于桥梁的事故防范、养护维修，桥梁的耐久性设计等„ 指正常设计、施工、养护条件下、采用悬臂施工的单座桥梁的 指正常设计 施工 养护条件下 采用悬臂施工的单座桥梁的潜在风险分析„ 倾斜的 倾斜的“澡盆曲线”？ 澡盆曲线 ？数量新建桥梁既有桥梁改造重建桥梁时间以新建为主的阶段 新建 主 阶„ „ „新建 管养并 阶 新建与管养并重阶段以管养为主的阶段指一个国家、地区、城市的桥梁总体的发展变化情况 中国目前的情况 大体在“新建与管养并重阶段” 中国目前的情况，大体在 新建与管养并重阶段 各种桥梁事故，通常在“新建与管养并重阶段”显现出来，在“以管养为主的 阶段”表现得更为突出；若多发生在“新建为主的阶段”，则不正常1 2 3 4„ 按照时段，桥梁事故可分为施工事故和运营事故accidents happened in construction or in service„ 桥梁施工事故 桥梁施工事故——竣工推迟，造价提高，机具毁坏， 竣工推迟，造价提高，机具毁坏，人员伤亡 accidents in construction - Completiondate postponed, cost increased, equipment destroyed and lives lost„ 桥梁运营事故——人员伤亡，交通中断，影响恶劣，修复困难 accidents in service - lives lost lost, trafficdisrupted, reputation damaged and difficult in rehabilitation„ 按照原因，桥梁事故可分为因人为失误以及因自然灾害造成的事故两大类 accidents by human errors and bynatural disasters„ 人为失误造成的事故 accidents by human errors„ 事故比例相对较高 relatively y high g proportion p p „ 人为原因相对复杂 human causes, relatively complex „ 可减少事故的发生 accidents may be reduced by improvement„ 自然灾害造成的事故 accidents by natural disasters„ 事故比例相对较低 relatively low proportion „ 环境原因较为明确 environmental causes, relatively clear „ 难以控制事故发生 difficult to prevent the occurrence历史局限—因当时对事故隐患缺乏足够认识所造成；随着技术水平的提高，这类事故可以避免Historical limitation -Lack of 平的提高这类事故可以避免Historical limitation Lack of sufficient understanding of the potential causes ofaccidents at the momentaccidents at the moment管理混乱—因管理不善、责任不明、素质低下、执行不力、工作误养修欠缺劣所须使桥梁规范失误、养修欠缺、质量低劣等所造成；必须使桥梁建管规范化，提高从业人员素质，事故方能减少Disorder in management –Problems in regulations, responsibility, personnel ability, maintenance, quality control and others决策失误—存在避免事故的知识和措施，但承办者未予贯彻；若科学决策、开展风险控制，这类事故应可避免Errors indecision-making-Existing knowledge and measures nottaken appropriately to avoid accidentst k i t l t id id t泰河铁路桥-静风荷载取值（1878年3月-1879年12月）被大风吹垮死亡73人对静风认识不足风荷载取Tay Rail Bridge）被大风吹垮，死亡73人。

对静风认识不足，风荷载取值太低，材料和连接也有问题（the Tay Rail Bridge-value of static wind load ） 塔科马海峡大桥-风致振动问题（1940年7月-1940年11月）对脉动风认识不足，发生颤振，导致全桥毁坏。

（the Tacoma Narrows Bridge-fluctuating wind,bridge flutter and wind-reduced vibration ）年的座钢箱梁桥事故板件稳定问题Tacoma Bridge1969∼1971年的四座钢箱梁桥事故-板件稳定问题Accidents of 4 steel box girder bridges during1971caused by stability of steel platesWest Gate Bridge 1969∼1971 caused by stability of steel plates1969年11月6日，奥地利维也纳多瑙河4号桥1970年10月2日，英国米尔福德港桥West Gate Bridge1970年10月15日，澳大利亚墨尔本西门桥 1971年11月10日，德国科布伦茨桥Fourth Danube BridgeMilford Haven Bridge 1970, Wales, UK 1969, in Vienna, AustriaBulking of bottom flange of boxgirder during construction ,, Collapsed duringconstruction due tobucklingof diaphragm at g gno collapse g p g support4 deathsWest Gate Bridge 1970Melbourne AustraliaRhine Bridge 1971Koblenz Germany 1970, Melbourne, Australia Collapsed during eliminatingcorrugated deformation oftop flange on supports1971, Koblenz, Germany Collapsed during construction due to discontinuity of Longitudinal top flange on supports 35 lives lost discontinuity of Longitudinal stiffener on bottom flange13 lives lost钢桥疲劳-断裂Fatigue and Fracture in Steel bridges 预应力混凝土梁桥的持续变形、开裂Sustained deformation and cracking in PC girder bridges耐久性Durability–潜在的安全问题桥梁震害Earthquake damage桥梁水害（洪水，基础冲刷）Water damage by flood and scouring g桥梁地质灾害Geological disastersTuo River Bridge湖南凤凰沱江大桥River Bridge2007, Fenghuang,Hunan, stone arch bridge with span of 4-65mTotally collapsed during removing falsework under the archesj b ilt j t b f lf d ti 豆腐渣工程jerry-built project because of malfeasance and corruption 34 killed, 22 injuredOn March 4, 2001, the Hintze Ribeiro Bridge collapsed in Portugal,59 killedTh ll d t t d d f ill l b t ll d dThe collapse was due to two decades of illegal but allowed sand extraction which compromised the stability of the bridge's pillars, as well as disregard from the competent rulers despite thewarnings of divers and technicians2009.7.15津晋高速公路匝道桥2007.10.23内蒙古包头民族东路高架桥2011.2.21浙江上虞市境内的春晖立交桥2012.8.24哈尔滨阳明滩大桥引桥因科技发展的局限性，还无法消除自然灾害的影响Hard to eliminate the effects of natural disastersH d li i h ff f l di难以完全掌握灾害的破坏规律Failure regularity of disasters 需在安全经济之间取得平衡S f t b l 需在安全-经济之间取得平衡Safety-economy balance自然灾害Natural disasters地震灾害earthquake洪水灾害flood地质灾害（泥石流滑坡崩塌落石等）Geological 地质灾害（泥石流，滑坡，崩塌，落石等）Geological disasters (like debris flow, landslide, collapse and,)rockfall, etc.)气象灾害（风灾，冰灾等）Meteorological disasters次生、衍生灾害（灾害链）Secondary and derivativedisasters（disaster chain）2010 滑坡Landslide2010泥石流Debris flow2010洪水Flood2010 落石2010Rockfall风暴潮 St Storm surge1995阪神地震Hanshin Earthquake 2008汶川地震Wenchuan Earthquake2008汶川地震 Wenchuan Earthquake 2011日本海啸 气仙大桥 Tsunami in Japan p 2011崩塌collapseTotal: 44 Repair: 1 billion1 2 3 4„ 通过书籍、文献、网络等渠道收集到国内外一部分桥梁事故 700例（国内138起，国外 起 国外562起）700 cases collected from publications and internet resources„ 对事故的具体原因大致进行了分类（14 大类） Classification ofspecific causes of accidents„ 分 分析要素 要 Elements in analysis y„ „ „ „ „ „发生时间 Time of occurrence 事故类型 Types of accidents 区域分布 域分布 Regional distribution 结构类型 Types of structure 建桥材料 Construction materials 使用时长 Duration of service„ 对事故进行统计分析的目的，在于了解总体情况，不具有统计学意义 No statistical significance but accidents summarized大类 Class小类 Subclass 洪水 冲刷大类 Class 超载 overload 施工construction小类 Subclass 超载事故 施工原因 冰荷载 震害 疲劳开裂 设计事故 基础事故 风害大类 Class小类 Subclass 钢腐蚀水害 Water damage 堆积 漂流物 其他原因 汽车碰撞 碰撞 Crash 船只碰撞 火车碰撞腐蚀 Corrosion砼腐蚀 其他腐蚀 一般腐蚀 般腐蚀冰害 Ice damage 地震 Earthquake 疲劳 Fatigue 设计 Design 基础 Foundation 强风 Strong wind火灾Fire damage火灾事故 蓄意破坏 维修不利 其他原因蓄意破坏intentional destruction其他原因 Others注：1.“蓄意破坏”不包括战争 Bridge accidents by war are not included 2.未计入近年来的桥梁震害 Accidents by earthquake in recently years are not includedChina 2009 OverloadChina, 2011 Crash by truckUSA, , 2002 Crash by ship Korea, 1994 Poor inspectionUSA, 2007 Design flaw Vietnam, 2007 Construction errorUSA, 2007 USA Fire damageChina, 2010 Chi Water damageUSA, 1994 Ice damageThe K Th Koror-Babeldaob KororB b ld b Bridge B id 1977, Palau, 241mB3B3 -RILEM（欧洲材料学会）Collapsed abruptly in Sep Sep. 1996 1996, three months after the bridge repairs were completed加固时改变结构体系，跨中增加预应力和恒载 ，跨中持续下挠（1.2 1.2-1.6m）可能是垮塌原因18 years„ Almö Bridge3.8m„ Dumbbell-like hollow steel tube as arch ring14-22mm„ Main span of 278m „ Completed in 1960 and bumped and collapsed by vessel in 1980 „ 重建，主跨366m的混合梁 斜拉桥 1981 斜拉桥，50m200 180 160 140 120 100 80 60 40 20„ „„以现代桥梁（采用钢、混凝土建造者）为主要讨论 对象 Modern M d bridges b id made d by b RC and d steel t l 在铁路发展初期，曾发生过不少铁路桥梁事故 Lots of railway bridge accidents happened during the early days of railway construction 在20世纪50年代后，公路和城市交通发展，桥梁总 量显著增加，事故也明显增多 Accidents increased obviously along with development of highway and urban transport52181100 777320 4 0 3 5 7 7 11 6 121712121824 17 1623 30运营阶段 Happened in serviceH d in i construction t ti 施工阶段 Happened 31% 69%自然因素 By natural disasters 人为 素 By human errors 人为因素19%81%1%45% 54%完全垮塌 Totally collapse 部分损坏 Partly damaged 未知 Unknown180 160 60 140 120 100 80 60 40 20 088 64Crash137158ConstructionDesign70Others Strong wind75Fatigue3 9 1326 17 1027 3水害 碰撞 超载 施工 冰害 地震 疲劳 设计 基础 强风 腐蚀 火灾 破坏 其他Water damage„ „OverloadEarthquakeFoundationFire damage施工、碰撞、水害，设计失误、超载等，形成了事故的主体 Main accidents by construction, crash, water harm, design defects and overload 诱发桥梁事故的原因，往往是多种不利因素的共同作用 The reasons leading to a bridge accident are often joint action of adverse factors40 35 30 25 20 15 10 5 0 3237ConstructionCrash 2118 14Fatigue4 0 1Foundation5 5 0 1 0 0水害 碰撞 超载 施工 冰害 地震 疲劳 设计 基础 强风 腐蚀 火灾 蓄意 其他Water damage d„ „OverloadDesignOthers138座桥例 138 cases in China 施工、水害，超载、碰撞等，形成了事故的主体，与总体情况大体一致 Main accidents by construction, water harm overload and crash350 300 250 Unknown 200 150 100 50 0 70 Arch 76 188 291 Ordinary girder or beamCable-stayed 1953 3普通梁桥 悬索桥Suspension„ „拱桥斜拉桥 连续梁桥 连续刚构未知Continuous beam or frame中小跨度的常规梁桥，形成了事故的主体 Main accidents happened on ordinary girder or beam bridges with middle and short span 大跨度桥梁出现整体垮塌的个案相对较少 Total collapse is less happened for long-span bridges300 Unknown 260 250 200 150 100 50 0 Steel pipe 8 18 Wood W d 25 St Stone 19 3 144 223钢Steel钢管钢混结合Composite木材石材混凝土水泥未知Reinforced concrete300 259 250 218 200 150 100 50 0 44 19北美洲 大洋洲1389非洲13南美洲 欧洲 亚洲（不含中国） 中国North America„OceaniaAfricaSouth AmericaEurope Asia(ex China)China经济发达和经济高速发展的区域和国家，桥梁基数大，桥梁事故的次数相对也较 经济发达和经济高速发展的区域和国家 桥梁基数大 桥梁事故的次数相对也较 多 There are large possession quantity of bridges in developed regions or in developing countries, which may lead to more occurrence of accidents160 140 120 100 80 60 40 20 0„„ „美、欧桥梁事故从20世纪60年代起开始增多 In USA and Europe, Europe accidents became increased since 1960’ 20世纪80年代以前，中国桥梁事故的信息相对欠缺 lack f accident id t information i f ti b f i China Chi of before 1980’ in 中国桥梁事故从20世纪90年代起开始猛增，尤其是在最 近10多年内 In China, accidents became increased rapidly since 1990’, especially in recent decade美国 USA 欧洲 Europe 27 中国 China2327 22 13 50 6 4 3 3 5 7 9 11 7 9 3 8 2 8 7 8 1 15 9 11 5 6 8 30 27 14 1 32 241011 21435762020 2000 1980 1960 1940 1920 1900 1880 1860 1840 1820 1800 0 20 40 使用时长 60 80事故发生时 事 时间欧洲 Europe 美国 USA 中国 China100„ „查询到有开通时间的桥梁事故181起（美国55起、欧洲44起、中国70起） 查询到有 通时间的桥梁事故 起 美国 起 欧洲 起 中国 起 181 cases with opening date, in which 55 in USA, 44 in Europe and 70 in China 从开通到出现事故的平均时间，为29年（美国24年、欧洲39年、中国25年），远短于期 望的使用寿命 Average duration time 29 years, much shorter than the expected service life公路、铁路桥梁事故情况初步对比 总长,×104km Total Length 座数, ×104 Number 延长,×104km linear length公路 Highway铁路 Railway～4007.4 (Expressway) ～65 3.1 131 42.3～111.3 (High speed railway) 既有干线约14万孔 高铁近30万孔（高桥线率） （140 000+300 000） *20m/104+3=0.88 7 8.0桥梁 bridge近20年桥梁事故数 accident num in recent 20 years 事故数/104km„铁路桥梁事故少于公路桥梁事故的主要原因 Main reasons that railway bridge accidents are less than that of highway bridges „ 限载、限速 限载 限速 Restrictions R t i ti in i load l d and d speed d „ 考虑难以迂回运输，要求确保铁路畅通，设计偏于安全 Tended to be on the conservative design because of high transportation requirement „ 建造施工方面的传统优势 施 传统优势 Traditional advantages in construction „ 以保证畅通为目的的严格的养护维修制度 Strict system in maintenance„ 外部因素（政府层面）„持续高速的陆地交通发展（表现为运输管理）对桥梁安全的影响？Influence by rapid transportation development on bridge safety?„持续高速的基础设施建设的强制驱动（表现为工程管理与风险控制） 对桥梁安全的影响？Influence by rapid infrastructure development onbridge safety?„工程制度与工程市场的规范与实施 System and market„ 内部因素（专业层面）„ „ „ „设计质量——规范水平的跟进，技术推广与合理应用，设计施工配合 管理质量——工程管理水平，风险控制水平 工程管理水平 风险控制水平 施工质量——人员队伍素质，材料质量控制，施工风险控制 管养质量——经费投入，管养技术水平 经费投入 管养技术水平进度 质量安 安全费用1 2 3 4„ 预防和减少桥梁事故，是一涉及诸多层面、诸多因素的复杂课题 Many M elements l t are i involved l d in i bridge b id accident id t pretension„ 减少事故的基本措施 Basic B i measures„ 规章制度 Regulations, specifications, legislations „ 安全生产的3E 原则 3E rules （工程技术 Engineering，人员 人员教育Education，法规约束Enforcement）„ 风险评估机制 Mechanism of risk assessment and control„ „ „2011 交通部：公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南 2010 交通部：公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南 2010 铁道部：铁路建设工程安全风险管理暂行办法„ 执行与落实 Execution and fulfillment„ 提出两点建议 提出 点建议 Some suggestions„ 从专业角度，对不同性质的事故采取有针对性的应对策略Pertinent strategies for accidents with different characteristics„ 人为失误—管理层面—素质 Accidents by human errors -Management - Personal qualities„ 自然灾害—技术层面—避防 Accidents by naturaldisasters – Technology – Avoidance and Resistance„ 施工事故—建造层面—质量 施工事故 建造层面 质量 Accidents A id t in i construction t ti –Manufacture – Production quality„ 运营事故—使用层面—养修 运营事故 使用层面 养修 Accidents in service –Operation – Detection and maintenance„ 更加重视对事故的调查、分析、评估、总结 Pay moreattention on the investigation, investigation analysis, analysis assessment and summarization of accidents „ 政府或业主主导的调查 by government or owner „ 行业主导的有资质的第三方调查 – Forensic Engineering, by Industry associations„ 扩大交流，充份利用事故信息资源 扩大交流 充份利用事故信息资源 Wide communicationand effective utilization of related information „ 目的和作用 Purpose and effect„ 弄清原因，避免重蹈覆辙 Find out why and avoid makingsame mistakes „ 改进桥梁设计和施工技术（规范） Improve techniques (specifications) in bridge design and construction „ 推动桥梁科技的发展 Promote the development of science and technology in bridge engineering„ 由于各种因素的制约，桥梁事故难以彻底消除 Difficult tocompletely eliminate the bridge accidents„ 伴随着国家经济的持续高速发展，中国桥梁正处于事故高发期High incidence of bridge accidents in China now„ 完善工程制度、净化工程市场、遵循工程规律，是减少桥梁事故的基本前提 Basic premise in decreasing accidents: perfecting the engineering system, purifying the engineering market and follow the engineering law„ 桥梁工作者当本着对社会、对历史负责的态度，做好本职工作，承担应有责任 The practitioners should take up their responsibility, and do their own work well in highly responsible attitude towards society and history武汉国际桥梁科技论坛 责任 · 传承 · 创新。