如何判定橋的使用壽命?
請看新聞:30日下午2點零6分,福建邵武市八一大橋發生坍塌,造成一名過路老人遇難和一名施工工人受傷。
邵武八一大橋由上、中、下三座橋組成,中間橋為建於上世紀六十年代,為鋼筋混凝土雙曲拱橋,經檢測為四類危橋,存在重大交通安全隱患,需對橋樑拱圈以上部分拆除重建,該項目列入2014年市政府為民辦實事項目。之前有王寨河大橋使用20年就報廢了,但卻又有錢塘江大橋77年堅挺如故!請問如何評價一座橋的壽命呢?
一座橋樑的壽命與一個人的壽命類似,取決於先天條件與後天條件。
粗略來說,橋樑的壽命分為建設期與運營期。
建設期可以比作人的十月懷胎,其主要決定因素是設計與施工;良好的設計與施工質量是保證橋樑壽命正常的重要前提。
與建設期相比,橋樑的運營期就非常長了。與人類的吃喝嫖賭毒,五毒俱全,而又諱疾忌醫,對應的橋樑運營行為就是超重,超高,超寬,養護不及時,質量不過關等等。要想有一個好的使用壽命,就需要嚴格按照設計荷載運營,及時養護維修等等。
以上兩個期間的差別,就會造成運營70年的錢塘江大橋與20年就報廢的王寨河大橋。
至於如何判定橋樑的使用壽命,有學術界與工程界的做法。
學術界有一個研究方向叫做全壽命周期或者全壽命設計,如果想詳細了解,可以用關鍵詞lifetime bridge reliability搜索。
其大概意思就是下面這個圖利用時變可靠度的觀點,考慮橋樑設計施工中各種隨機因素,分析橋樑運營期開始後的可靠度。隨著時間的增長,考慮橋樑劣化與交通量變化,可靠度指標逐漸降低;達到臨界值時進行維修更新,提高可靠度指標;如此循環,直至設計壽命結束。而如果不考慮維修更新因素,隨著時間的增長,當可靠度指標降到一定時,就可以預測橋樑的壽命。
而工程界目前的做法,要比這個粗略的多
有興趣的可以參閱:公路橋樑有《公路橋樑承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011),《公路橋樑技術狀況評定標準》(JTG/T H21-2011)大概做法是對橋樑現狀進行調查,包括進行荷載試驗。將橋樑性能分解成很多很多指標,對每一項指標進行打分,最後得到一個綜合係數,將設計承載力進行折減或者得到當前橋樑的狀況。把既有橋樑分為5類,其中4,5類橋樑是不能正常使用的,我們把它稱為「四類危橋」、「五類危橋」,尤其是五類危橋是非常危險的。(說到這個,有時候媒體報道缺乏專業知識,我看到過有一類危橋,二類危橋的報道,實際上1,2類是屬於狀態良好的橋樑)對於目前工程界的做法,我覺得這種打分評定方式理論依據不足,打出來的結果浮動性太大。尤其是3,4類橋樑。當然,出於保護自身的目的,3,4類橋樑浮動的可能性較大,把4類打成5類的可能性也較大;如果想把5類打成3類,一般來說是不會這麼乾的。目前的檢測方法,我覺得是缺少技術含量的,檢測結果隨意性較大,逐漸的檢測資質也出現泛濫的趨勢。這就造成了檢測市場的混亂。個人認為:適度的引進學術界的先進研究成果,例如可靠度評估方法,抬高檢測評估的技術門檻應該是當務之急。首先圖紙上寫的都是基準一百年。能不能達到?這得辯證的看。
一座橋的壽命,和一個人的壽命,或者一輛車的壽命是一樣的,不僅在於先天的品質與素質,更在於使用(生活)和保養的方式。
估算一座橋的壽命並不容易,想估准了更不容易,需要應用大量的力學和數學工具進行模擬,而這一切的前提是你對橋樑的通行狀況和所處環境之類的參數設定準確。每個地區的公路養管部門,基本上在橋樑被評定為4-5類橋的時候就會採取限行、禁行的措施,甚至規划進行拆除重建,所以如果公路養管部門工作夠細緻的話,這種年久失修的危橋能產生的危害並不大。
再說說突發事件,不可抗力造成的橋樑損壞不好估算,留給做理論的專業人士吧。至於鞭炮炸橋和重載塌橋之類的,多數也不完全是施工的原因,知乎早已有人解答,也不再贅述,感興趣的請自行搜索。
下面從建設 設計 施工 養護等方面做一個較為主觀的分析,不一定對,僅供參考,而且可能會有些小跑題。
從建設上,我們有壓縮投資,多快好省的特色國情,尤其是獻禮工程,盲目追趕工期對工程的實體質量會有較大影響,國外5-7年完成的工程,我們只要不到2年並且還沾沾自喜引以為傲。在建設單位的強勢要求下,設計、監理、施工各方都會妥協,全面給工期讓路。由此帶來的後果就是養護期不足,施工不按照設計及規範要求的流程進行施工。
從設計上,普通的橋樑都是套圖,設計本身沒有太大缺陷,但是我國的公路荷載標準嚴重跟不上超載現狀,這也是導致橋樑容易損壞的原因之一,你問為什麼國家不提高公路橋樑的承載能力?呵呵,那是要好多好多錢的呀親!像之前的匝道橋側翻之類的事故,設計確實有考慮欠周全的地方,目前很多城市的獨柱現澆箱梁都已經在支座部位進行了加固。
從施工上,橋樑工程中的豆腐渣工程,相比其他行業真的不多,雖然稱不上百年大計,但畢竟絕大多數都是政府工程,小打小鬧違規投機取巧肯定會有,涉及結構安全的東西,沒人敢太含糊的。修路修壞了至多一個大坑,返工就好,修橋修壞了,出了事故就是大事故啊,都是媒體為博眼球在炒作。比如石拱橋塌掉了,媒體的標題必然是 XXX大橋垮塌,全橋未見一根鋼筋;再比如橋樑事故後,媒體看到橋樑內一次性使用的竹木模板,就說 XXX大橋斷裂,橋裡面全是木條。施工中搶工期不按設計要求施工,對於橋的壽命影響是有的,但使用劣質原材料、基礎破壞(拱橋)、預應力失效這樣的問題對結構安全才是致命的。(表達不清不全,請輕噴)
從養管上,限重限高限寬有利於延長橋的壽命,超載車對公路橋樑的破壞真是太嚴重了,定時檢查及保養有利於發現及解決問題,如清掃伸縮縫(很多地方的伸縮縫損壞完全不是設計施工問題,而是雜物尤其砂石料等將伸縮縫填死導致的),塗刷表面保護劑等。建成後每半年定期檢查,限高限重的橋樑,和扔在惡劣環境高腐蝕地區無人養管,重車24小時碾壓的橋,壽命肯定是不一樣的。
總結一下
1橋的壽命與使用和養管方式有關(簡直廢話)
2橋樑的壽命並不容易進行準確的定量計算
3 國情特色下的不科學工期及嚴重超載對橋樑壽命有較大影響
橋樑的設計使用年限一般都是100年。按照正常的施工和使用加上常規的簡單維護,100年的設計基準期其實是可以實現的(當然,當時定下設計年限100年時候也沒有什麼切實的根據,所以創造出了一個所謂的設計基準期的含糊說法)。近些年來,由於監管不力等因素,造成施工質量問題頻發。加上目前的建設單位對造價控制,結構形式要求,和標高等限制條件影響,結構形式比早些年的橋樑更輕盈,設計上對一些細節處理不足造成部分構件提前損壞更換。各方因素綜合造成近些年來新建橋樑還不如固有橋樑耐用。對於混凝土橋樑結構,按照適筋設計,在損壞前都會出現裂縫等問題,經過檢測與加固判斷是否尚可繼續使用。目前我過橋樑檢測單位技術參差不齊,大多單位屬於拍腦袋判斷,見到舊橋有損壞大多偏保守的判斷為危橋拆除重建,對橋樑的真正使用壽命也有一定的影響。
談橋的使用壽命的同時,我想談談橋的設計使用年限,使用壽命與設計使用年限好比是零時工和合同工,老闆都可以隨時炒掉他們,但對於合同工而言,老闆炒人的主觀因素顯然少許多。橋樑壽命這個概念的出現,也許會使得參與橋樑建設的某些人放鬆了不少保證橋樑使用年限的安全,質量等方面的警惕。因此我覺得把『橋樑使用壽命』把它當成一個詞語的話,對於橋樑工程而言,應該是個貶義詞。橋樑壽命就如一個人的壽命一樣,太相似了(人的最高壽命就一百歲左右,而一般橋樑設計使用年限是一百年),橋樑一開始動工建設(而不是開始運營)就如剛出生的孩子一樣,橋樑壽命就可能面臨著終止。橋樑使用壽命跟地質條件,設計,施工,維修保養,氣候條件,甚至戰爭等諸多因素密切相關,誰也不能保證它的使用壽命,因此橋樑壽命的終止,聽起來像是人的生老病死,是那麼的自然,但仔細想想,更像是一種責任的逃脫。 怎麼判斷一個橋樑的使用壽命?我認為應該從設計使用年限這個概念出發,然後客觀分析影響橋樑使用壽命年限諸多主要因素得出結論,而橋樑使用壽命這一說法是沒有都沒意義的。 不知不覺說了很多,如有模糊,請多多指教,大四屌絲一枚。如果有閱覽到此處,真謝謝了!
癌症有幾個月死的,也有幾年死的,也有不死的。錢塘江大橋的鋼桁架都換過了,火車也是限制的,不開貨車。看平常怎麼用,如何保養。
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