亞東橋話34：往事並不如煙——州河大橋垮塌事故

2018年1月，哥倫比亞的Chirajara混凝土斜拉橋，在施工中半幅突然垮塌了。這讓我想起了同樣是在施工中半幅突然垮塌的四川達州州河大橋。

距州河大橋發生垮塌事故至今，一晃已過去30多年了。今天，年輕人大都不知道當年那起轟動業界的橋樑事故，中老年人的記憶估計也慢慢模糊了。即便在圖書館裡和網路上，與這事故有關的圖片資料也幾乎絕跡。前事不忘，後事之師。筆者以為，回顧與反思這次事故，並與大家分享珍貴的圖片資料，是有必要的。

我國早期斜拉橋發展

為便於理解州河大橋事故的歷史背景，先回顧一下我國早期（1975-1982年）斜拉橋的發展情況。

現代斜拉橋始於20世紀50年代的歐洲。在我國，斜拉橋建設是從20世紀70年代開始起步的。早期開展斜拉橋科研和工程實踐的技術力量，主要集中在四川、上海、山東和鐵路部門。

我國建成的第一座試驗性斜拉橋，是重慶雲陽縣雲安鎮的湯溪河橋，1975年2月建成，見圖1。這橋採用雙塔雙索麵體系，長153m，寬3.7m，主橋分跨34.91+75.84+34.91m，主梁是由鋼筋混凝土槽形箱和預製鋼絲網水泥正交異性橋面板組合而成的單箱。為保證三峽三期蓄水後的通航安全，在2006年10月把這橋爆破拆除了。

圖1 四川雲陽湯溪河橋（1974-2006）

1980年，四川建成了三台涪江大橋（也是一座帶試驗性質的橋樑）。這是一座雙塔雙索麵預應力混凝土斜拉橋，長560.3m，寬12.5m，主橋分跨56+128+56m，主梁採用開口雙箱；後在2002年被爆破拆除。

在上海，1975年10月，松江新五橋合龍。這是一座雙塔雙索麵試驗性斜拉橋，橋長105.2m，橋寬6.60m，主橋分跨24+54+24m，主梁採用混凝土箱梁。新五橋的建成，為接下來泖港大橋的建設提供了寶貴經驗。

泖港大橋為雙塔雙索麵預應力混凝土斜拉橋，是中國第一座跨度突破200m的公路預應力混凝土斜拉橋。該橋全長391.8m，主橋分跨85+200+85m，主梁由分離式雙箱梁與車道板組成，1982年6月竣工通車，見圖2。

圖2 上海泖港大橋

1982年7月，濟南黃河大橋竣工通車。這座預應力混凝土斜拉橋採用雙塔雙索麵體系，主橋長488m，行車道寬15m，分跨40+94+220+94+40m，主梁為半封閉雙室箱梁，是當時跨度最大的預應力混凝土斜拉橋。

鐵路斜拉橋的試點工程，是位於廣西來賓的紅水河斜拉橋。這橋位於湘桂鐵路上，採用雙塔雙索麵體系，單線，主梁為箱梁，分跨48+96+48m；邊跨支架現澆，主跨懸臂澆築，1981年建成（見圖3），是我國鐵路上的第一座預應力鋼筋混凝土斜拉橋。

圖3 湘桂鐵路紅水河斜拉橋

基於上述描述，可以看出：第一，儘管我國斜拉橋起步較歐洲晚了20年，但仍從中小跨度的試驗橋開始做起，以便積累經驗，避免失誤；第二，斜拉橋獲得大家青睞，工程師們爭相嘗試，積極實踐，發展勢頭較猛。

還可以看出，早期（1975-1982年）斜拉橋的共同構造特點是：

（1）多採用預應力混凝土斜拉結構體系（用不起鋼結構，而預應力可控制梁體混凝土開裂）；

（2）採用構造相對簡單的、布置在豎直面內的雙面索（對空間索的力學分析，把握性還不大）；

（3）採用抵抗壓彎扭更強的實腹式箱梁（對混凝土空腹結構，如桁架，過去積累的成功經驗很少）；

（4）主跨多採用懸臂澆築施工（以保證鋼筋連續，接頭可靠）。

當時的科研和工程實踐證明，採用這樣的構造，能使公路斜拉橋的跨度達到200m級，鐵路斜拉橋的跨度達到100m級。

州河大橋工程概況

州河大橋位於四川達州，由當時的達縣熱電廠與達縣地方政府共同投資，要求橋樑滿足雙車道行車、行人、供熱管道和水管過江以及環境美化等多種功能。

1983年立項得以通過，1984年11月底開始初步設計，同年12月中旬通過初設鑒定；到1986年1月底，完成施工圖設計；1986年2月破土動工，計劃1986年竣工通車。

這橋的設計，由蘭州的一所大學和一家工程設計單位承擔。設計負責人在高校工作，擅長於結構力學分析，針對斜拉橋結構，提出過當時認為先進的設計理論和方法，包括：基於「施工動態圖示」的恆載設計，「索麵單元」（可用於空間索內力分析）和索力「一次張拉」（即不用調索，簡化施工）等，並將其應用於州河大橋設計。這橋的施工，由四川省南江縣的某建築工程公司承擔。

州河大橋的立面布置，見圖4。結構為鋼筋混凝土空腹梁獨塔斜拉橋，主跨190m，邊跨70m，橋寬12m。這橋的最大亮點，是利用地形，將橋一側的拉索直接錨固于山體上，這樣，不僅與周邊環境協調，還可省去一個索塔。坦率地講，即便用今天的美學眼光看，這樣的造型也是相當有創意的。

圖4 州河大橋立面布置

州河大橋的設計特點，主要有以下幾點：

（1）充分利用橋位處環境條件。橋北端有一小山，名龍爪山，山上有座龍爪塔（相傳始建於唐代，現為省重點保護文物）。於是，以山代塔，以橋連山，既可設計出跨度達190m的獨塔斜拉橋，還可把橋樑建築與周邊自然及人文景觀聯繫起來。

（2）第一次採用空間索。橋樑南岸採用在豎面內布置的雙面索，而在靠山一側，則第一次布置下窄上寬的空間索（雙索麵），以便增加橋樑的「俯視美」（設計者語）。拉索由平行鋼絲構成。

（3）採用帶懸臂（寬2.5m）的鋼筋混凝土倒梯形空腹箱梁。主梁高3.3m，頂板全寬12m，底板寬4.5m，兩板均為實心板，厚15-20cm。斜腹板為X形腹桿（採用透空腹板，是為了減少箱內供熱管道的溫度影響），腹桿截面尺寸15×20cm。主梁預製節段長2.4m，節段兩端布置一片0.4m厚的隔板。隔板的斷面形式（參見圖5），是在空腹主梁的基礎上，內加人字形斜桿，外加兩根斜拉杆（將頂、底板外緣連接起來）。拉索的下錨座，就設在隔板頂面的外緣處。

（4）採用「葉脈」狀拉索。這是指將一根拉索在靠下端的某處，分散成三根更細的索股，分別錨固在三片隔板上。設計者認為，「葉脈」狀拉索集稀索與密索長處於一體，既可使錨座輕型化，造型又美觀。

（5）採用預製、吊裝、拼接、一次張拉的施工方案。主梁按節段（由一段空腹箱和一片隔板組成，長2.8m）預製，吊裝就位後再現澆0.2m的拼接層。梁體拼裝時，就位一節，張拉一節，全橋吊裝完成後無需進行索力調整。

圖5為施工中的州河大橋，這可能是垮塌之前最後留下的橋影。

圖5 施工中的州河大橋

順便提及，儘管在文章里、網路中甚至某些電子地圖上，都用「洲河大橋」而不是「州河大橋」，但那是錯的。因為，在達州，歷來只有州河而無洲河。另外，達州宣漢縣也有一座州河大橋，建成於2004年，此橋非彼橋，兩者別混淆。

事故過程及原因分析

1986年10月29日，大橋合龍在即，在吊裝北岸某一梁段（位置見圖4中的紅色圓框示意）時，北岸主梁突然破斷（位置見圖4中的紅色短線示意）垮塌。事故造成16人死亡（不知多少人受傷），直接經濟損失近400萬元。

橋樑垮塌的一些照片，由西南交大橋樑專業的師生拍攝於事故發生後的數日內，見圖6-11。

圖6 北岸主梁破斷處

圖7 仰視主梁破斷處

圖8 北岸上錨於岩體的拉索鬆弛

圖9 未垮塌的南岸結構

事故的原因，可分為施工、設計和工程管理幾方面論述。

在施工方面，問題主要出在施工單位的技術水平上。當施工技術低下時，再好的設計意圖也難以實現。因施工單位是一家只有丙級資質的建築工程公司，先前也無任何橋樑建造的經驗，這就不可避免地會導致一系列的施工質量問題，如主梁預製的精度太差，部分構件的混凝土強度不合格，鋼筋漏裝等。從圖10和圖11看，垮塌的梁體均已「粉碎性骨折」，鋼筋材料（包括拉索防護）破損不堪，保護層厚度嚴重不足，質量問題顯而易見。

圖10 垮塌在河中的梁體殘骸

圖11 結構殘骸近觀

另一方面，囿於當時的技術條件，現場沒有施工監控措施，也無有效的測試手段，這就導致主梁線形和索力幾近失控。這給一根壓彎構件（懸臂主梁）帶來的風險，不言而喻。

在設計方面，儘管新的構造很多（大概空間索、預製空腹箱梁、「葉脈」狀拉索等都是在國內斜拉橋中首次採用），但似乎缺乏有力的試驗驗證、技術支撐和類似成功經驗。若讓今天的橋樑工程師來討論前述州河大橋5大設計特點，筆者猜測，除了前2點尚可得到認可外，對後3點均會產生質疑。例如，不加預應力的空腹單箱主梁與鋼筋混凝土桁架相差不多，其整體和節點受力性能如何？混凝土開裂如何控制？再如，將一根索的一部分拆分成三股，構造和傳力可靠嗎？如何控制「就位一節、張拉一節」時各股的內力？還有，如何在構造上保證預製節段間現澆接頭的質量？諸如此類的問題，不知當時是如何考慮的；但可知的是，這些質疑均與橋樑安全有密切關係。

依筆者看法，「葉脈」狀拉索可能是設計上的一個缺陷。一來，北岸拉索的傾角過小（最小的水平夾角只有約13°），這加大了主梁所承受的水平壓力；二來，在當時的技術條件下，採用「一分為三」的拉索構造及配套的張拉方式，極易導致北岸空間索的計算與實際情況出現大的偏差。

在工程管理方面，據筆者記憶，當時採用的是設計施工總承包的方式，也還沒有實施監理制度。設計施工總承包本身沒有任何問題，有問題的是，設計負責人並不專長於橋樑施工，而施工單位的橋樑建造技術能力又嚴重不足，這就基本上讓一座大橋的工程管理流於形式。可以設想，如此狀況下，即便風險就在眼前，大家也可能渾然不覺。

簡而言之，這橋的施工質量差，現場監測失控，工程管理也不給力；儘管設計大膽新穎，但設計相當倉促，所採用的梁索構造與當時經過實踐驗證的大跨斜拉橋者差異較大。這些不利因素的綜合效應，最終導致了當北岸懸臂施工接近最不利狀態時，在壓彎（也不排除因上下游索力不均產生的扭矩）共同作用下，主梁在其質量和受力最薄弱之處轟然斷裂。

到1987年11月，州河大橋垮塌事故得以處理完畢。隨後，對州河大橋進行重新設計，1988年12月在垮塌原址上重建了一座三跨鋼筋混凝土箱形肋拱橋（2005年進行過一次封閉維修），見圖12。

圖12 今天的州河大橋

結 語

州河大橋事故發生在我國改革開放的初期。那時的社會，百廢待改，幾乎一切都在摸索中前行。事故的發生，是前述施工、設計等直接原因造成的，但也受到當時外部條件的間接影響，如缺乏工程市場准入制度等。今天，在經歷了幾十年的橋樑工程實踐後，在汲取了一次次的事故教訓後，我國的橋樑建設管理水平已有了顯著提高。

從州河大橋事故中，讓筆者受教最為深刻的，是以下三個「不等同於」，即：力學不等同於工程，圖紙不等同於實物，創新不等同於成功。遵循工程規律辦事，是我們應該謹記在心的。

有些往事，可以如煙；有些往事，並不如煙。儘管州河大橋事故已過去幾十年，但不該被遺忘，也該有所記錄和評論，以便後來者參考借鑒。這正是筆者編寫這篇文章的出發點。

（本文承蒙達州馮春勇先生提供圖5的照片，承蒙西南交通大學橋樑工程系尚久駟教授提供圖6-11的照片，作者謹表誠摯謝意！本文參考了諸多文獻資料，不一一列出，在此一併致謝！）

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