江西省公路学会下基层活动 ( 技术讲座 )

对桥梁的几点认识与建议

谌润水江西中煤建设集团有限公司 总工程师 江 西 省 公 路 学 会 常务理事

研究员、教授级高工、享受国务院特殊津贴专家 2014.9.26.赣州市

讲座内容 :

第一部分、桥梁的寿命有多长 ? 第二部分、桥梁的承载力有多大 ? 第三部分、善待桥梁 !

第一部分桥梁的寿命有多长？

在远古时代，人类为了生存，长年跋山涉水，狩猎觅食。但因山川阻隔，给行路带来很大困难。

地球上第一座桥梁 : 可能仅是一段原木，搭过水沟，当人们战战兢兢地迈过之后将它命名为“桥”；也许第一座“桥”就是自然倒伏于河上的一段朽木、一根过涧的野藤、一条崩塌的石板。

腾讯图片2014-08-31 15:59

江西 500多岁古樟长成“树拱桥”

明月峡古栈道桥(3000多年前 )

三步江石板桥

桥墩双柱 ,

横梁与柱为榫卡 ,桥似板凳

状

半坡村木桥 ( 公元前 16世纪 )

中国古代桥梁早在隋唐以前就形成了梁、拱、吊、浮的桥梁基本体系；当然，桥梁的发展首先依赖的是建筑材料，所以，我国古代桥梁主要用石料、木材、竹（索）、藤（条）修建的。

惠爱桥惠爱桥 (( 清清 ,1911,1911年年 ,, 跨径跨径 24.1524.15米米 ,,木桥木桥 ))

灞陵桥灞陵桥 (( 明朝明朝 ,1386,1386年年 ,, 跨径跨径 27.427.4米米 ,, 木木桥桥 ))

木“木“虹虹”的构造”的构造

桥梁的发展经历了以下历程：

组合体系桥

悬索桥

斜拉桥

刚架桥

拱桥

梁式桥

上部结构静力特性分④按

完整的现代桥梁理念(1) 桥梁功能：指交通功能，即行人、行车、以及桥下 无障碍行车、通航。

(2) 结构机能和安全性： ·结构安全性，即承载力、静力和动力稳定性、抗疲劳脆断性、刚度等。

·使用性，即车辆走行安全性和舒适性。 ·可恢复性，即桥梁受到局部损伤后，可通过维修恢复其性能。

(3) 耐久性和维修性：使用寿命≥ 100 年，建立在适时 维修管理的基础上。

(4) 景观性：指桥梁的功能美和与周边环境的协调性。 (5) 经济性：指满足桥梁功能、安全、耐久、景观等要求的全部投资（初始建设费和维修管理费）。

桥梁的寿命有多长？ ①桥梁设计基准期（期望寿命）： 根据《公路桥涵设计通用规范》（ JTG D60-2004）总则里 1.0.6条的规定，公路桥涵结构的设计基准期为 100年。

②桥梁设计使用年限（设计寿命）： 按照最新城市桥梁设计规范，桥梁设计使用年限：小桥 30年，中桥 50年，大桥100年至 120年 。

设计使用年限： 是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可达到其预定目的的使用年限，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和一般维护下所应达到的使用年限。

第一部分桥梁的寿命有多长？

现存世界上桥梁最长寿的多少年？

赵州桥 在河北省赵县洨河上，建于隋代大业年间（公元595－ 605年），由著名匠师李春设计和建造，距今已有约 1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥，比欧洲早了 700多年。

隋朝修建的赵州桥（又称赵州安济桥）是距今1400多年的古石拱桥。

第二部分桥梁的承载力有多大 ？

1 、设计承载力：设计标准的演变

我国桥梁总数大约是多少？• 改革开放前全国公路桥梁总数约 6 万座；• 2000年底全国桥梁总数已达 24万座；• 2005年底公路桥梁总数已达 33.66万座， 全国桥梁总数已达 43.5万座； • 2006年全国各类桥梁约 50万座， 每年开工建设桥梁约为一万余座；• 2008年底我国桥梁总数超过 59万座；• 2010年底全国公路桥梁总数达 65.8126万座， 超过美国（ 62万座桥梁）；• 2013年底全国公路桥梁达 73.53万座， 比上年末增加 2.19万座；• 根据规划，到 2020年中国公路桥梁数量将达 80万座。

我国公路桥梁设计荷载标准进行了5 次修改： • 1956 年：汽 -6、 8 、 10、 13、 18；拖 -30、 60、 80;

• 1967年：汽 -10、 15、 20；履带 -50、 60、拖车 -100;

• 1972年：汽 -10、 15、 20；履带 -50、挂车 -80、 100;

• 1981年：汽 -15、 20、汽超 -20；挂车 -80、 100、 120;

• 2004年：公路 -Ⅰ级、公路 -Ⅱ级 从以上数字可以看出，我国公路桥梁设计荷载标准呈逐级递增状态。不同设计标准的桥梁并存，这给养护管理者增加了工作难度。

　　 建议：在桥梁检查、评定过程中，应结合桥梁交通量、技术标准做差异化对待，对检查频率和养护策略在现有的技术规范内，做适当提高。

第二部分桥梁的承载力有多大 ？

2 、设计承载力和极限承载力 ①桥梁设计承载力： 设计桥梁时，采用的设计荷载标准。 ②桥梁极限承载力： 桥梁的极限承载力是指桥梁完全崩溃前所能承受外荷载的最大能力。其大小与以下因素有关：材料特性：极限强度、应力应变关系等；结构和构件的刚度及几何尺寸：面积、惯矩等；结构所处的状态：施工阶段、运营阶段等；结构承受的荷载形式：恒载、组合荷载等；荷载的加载路径。

第二部分桥梁的承载力有多大 ？

3 、桥梁的潜力和影响因素

桥梁设计时的“理想”状态与实际使用状态的差别

A.荷载的差别 A.1、设计考虑的是理想状态下的荷载，包括自重和使用荷载 ①自重——设计的结构体积乘以比重； ②使用荷载——桥规所规定的荷载及其组合。

A.2 、实际使用情况 ①自重——实际施工的尺寸和材料、比重与设计要求都存在着偏差；

②使用荷载 a. 重量——随机性很大；超载！桥上阻车后布满了车等等！

b. 纵向分布（排列）——极不利分布情况难以和设计状态吻合！

c. 横向车道—— i 重车道、超车道（同向） ( 吉安赣江大桥 ) ii 交通流向不利情况（香屯大桥）（双向双车道）

B.荷载横向分布系数差别 ① 铰接板——单板受力 ② 箱梁——例：岗上高架桥（温厚高速）——顶板下挠

③T梁——横隔板开裂与桥面纵向开裂

④ 现浇整体板桥——单向板与双向板（时）

C. 桥梁实际施工与设计要求的 偏 差

C.1 、桥面铺装层中的钢筋网 ①直径——偏细； ②位置——沉底：竖向定位短钢筋。 C.2 、铰缝钢筋 ①不搭接（虚设了） ②不填缝 ③企口缝尺寸偏小 C.3 、 T 梁横隔板 ①施工误差引起的错位； ②接头施工马虎！

以上仅列举了部分现象，都会影响桥梁的承载力！

2012年 10月 21日下午 ，江苏丹阳后巷镇中心河上的“庭河桥”突然倒塌。一辆满载石子的大货车坠入河中，坠河司机爬出车外救起另一名落水女子。据政府有关人员和警方分析，大货车很有可能超载。

该座桥建于上世纪七八十年代，是由桁架拱桥和灌注桩平板桥组成，垮塌的是桁架拱桥。

江苏丹阳一座大桥倒塌 警方称可能因货车超载

哈尔滨阳明滩大桥引桥发生侧倾时，桥上共有 4 辆超载车，载重量分别为 18.62t 153.29t 163.59t 149.68t 核载 9.6t 30t 31.235t 31.3t超载率 200.375% 317.43% 330.77% 293.61%

共计 485.18t，核载总量为 102.135吨

总超载达 300% ！

3 、桥梁的潜力和影响因素 ①桥梁应力（作用）滞后现象： 重车跑掉了 ---作用 ---反应 ---桥梁再垮塌！

打水漂美国男子打水漂创记录，石子在水面跳跃 51次

重量：空机 280吨最大起飞重量560吨起飞速度约 296公里 / 小时，降落速度约 277公里 / 小时，飞行大航程 1.5万公里，巡航速度 945公里 / 小时。

2011年 10月 14日南航首架空客 a380飞机

案例一：江西上饶铅山县鹅湖镇傍罗大桥在一声轰隆声中倒塌 2007年 5 月 9 日中午 12时 50分许，江西上饶铅山县鹅湖镇傍罗大桥在一声轰隆声中倒塌，雄伟的桥面裂成一块块的水泥块砸向水中，溅起数米高的浪花，大桥瞬间只留下九个残破不堪的桥墩斜立在河中。

事故原因分析

“只能挑 100斤的担子，长年累月挑了300斤的结果！”

事故原因分析

案例二： 60m跨刚架拱 （汽 -20，挂 100）

拱顶截面弯矩影响线

②桥梁潜力的发挥与判断：

双支座连续梁弯矩包络图

③桥梁的短板理论（即水桶定律） 水桶效应是指一只水桶想盛满水，必须每块木板都一样平齐且无破损。

桥梁的实际承载能力：取决于最低的那块“木板”。桥梁的实际承载能力：取决于最低的那块“木板”。

③桥梁的短板理论（即水桶定律） 水桶效应是指一只水桶想盛满水，必须每块木板都一样平齐且无破损。

西安市蓝田县蓝关镇辋峪河上 “摇摇欲坠”的桥

④桥梁的“举重运动员”现象： 运动员正常重量每天举起多次 ----- （桥梁设计荷载！）打破“记录”的重量，可能举起来了，但挺不住！或者受伤。 （桥梁极限承载力 --损伤 --损伤积累 --破坏！）

桥梁设计承载力-极限承载力--损伤--损伤积累--破坏！

第三部分

善 待 桥 梁！

1 、“人”：自然界“万物之灵”！ ①有自我修复能力！ ②借助外界力量来治疗（伤、病）！ ③追求：长生不老！ （做不到）2 、桥梁：人工建筑物（材料、工艺、使用） ①特定的功能、有限的能力、有限的寿命（自然老化、人为受伤等）；

②要不断地关心（检测）、治疗（维修、加固）、管理（不超限使用），以延长桥梁寿命！

建议：合理正常的使用桥梁

桥梁寿命与桥梁养护的关系 新桥在通车使用过程中，不可避免地会出现各种各样的损伤和病害，必须及时发现并查明原因，然后尽早维修和处理。国家强调的“百年大计、质量第一”和终身责任制等等，都是希望工程结构（包括桥梁）能在设计使用年限内安全、正常地使用。当然，在使用年限内（新桥规的设计基准期： 100年）多次正常的大、中修和不可预先的加固维修是难免的，也是确保桥梁达到其“设计寿命”所必不可少的手段。

建议：预防性养护桥梁——发现并及时弥补桥梁及其设施的先天不足和使用缺陷。——延长桥梁及附属设施的使用寿命，延缓大修周期，降低运营管理成本。——减少或杜绝由于桥梁及设施维护不当给使用者带来的意外损害，避免为此引发的不必要的法律纠纷。

养护管理好一座桥梁，与建设好一座桥梁同样重要，甚至更加重要！

1、超载是桥梁坍塌的重要原因，但不是最主要原因； （ -- 虽然不是每次超载都会导致桥梁坍塌，但桥梁会损伤。好比人可以偶尔熬夜通宵，但毕竟会损害身体，如果长期熬夜，身体就会垮掉。）

2 、合理地运营与维护桥梁，是保证桥梁安全的关键； （ -- 比如超载，是运营管理不到位造成的；大桥常见的铰缝开裂，属于施工和维护环节管理不到位的问题。）3、定期检测和维修，是保证桥梁安全的手段； （ -- 保证桥梁安全的方法，更多地还是日常巡查。比如观测沉降、是否开裂、支座有否破坏等，一旦发现，及时处理。）4、加强桥梁的日常风险管理更重要。 (-- 哈尔滨工业大学城市灾害风险评估与管理专家王绍玉认

为，“我们应该从举国救灾向举国防灾的方向转变”。 )

结 束 语 随着公路越修越长，桥梁也越修越多。 然而，岁月无情，任何一座“新” 桥经过若干年大自然的侵蚀和使用，终将成为一座“旧”桥。而且，公路上行驶众多的超限运输车辆！！ 所以，养护的任务越来越重，必须坚持建、管、养并重，切实加强养护管理的责任！

一则欣慰的信息： 2013年 4 月 7 日，江西省交通运输厅（赣交法规字〔 2013〕 15号）同意宜春市设立樟树（省道 S314 ）、奉新（省道 S308 ）、上高（国道 G320 ）三个超限超载车辆检查站 。 从源头抓起，才能管好桥梁，才最有效！！！

谢谢大家的听课