桥和墩的博弈:墩桥
和广东九江大桥那庞大的桥体相比,一艘运沙船显得如此单薄。预期使用寿命以百年计的桥梁如此"不堪一击",令人难以接收。坍塌事故真的和大桥的设计相关吗?
这是建者发稿时,救援部门还在艰苦地打捞广东九江大桥船撞桥梁坍塌事故中的遇难者。
和广东九江大桥那庞大的桥体相比,一艘运沙船显得如此单薄。预期使用寿命以百年计的桥梁如此"不堪一击",令人难以接收。公众自然地将酿成九江大桥灾难的原因直指大桥的设计弊端和工程质量。
为此,本刊专访了同济大学土木工程学院防灾国家关键试验室王君杰教授,请她分析桥梁工程的船撞风险。
新民周刊:从专业角度看,造成广东九江大桥船撞坍毁事故的原因有哪些?
王君杰:九江大桥遭受船撞后坍毁的详细原因,需要技术主管部门的深入调查和论证,我在这里对最可能的原因做通常性的分析。
广东九江大桥是1988年完工的,大桥的设计应该参考的是中国1985年颁布的桥梁设计标准,旧标准中有相关的技术要求,但对实际操作来说是不够的。当初中国内河航道上的通航船只吨位普遍比较小,船只的通航密度也没有现在这么大。这可能是其中的一个原因。2021年,交通部颁布的新标准对船舶撞击力作出了新要求。
另外,一座桥有很多桥墩,工程设计时,航道所在桥孔的桥墩通常会有很高的防船撞要求,但严禁船只通行的非航道桥孔,桥墩的防船撞设计标准通常会低部分,抗撞能力所以也比较低。这次九江大桥肇事船只,损坏的是非航道桥孔的桥墩,因此,对于设计来说,这种情况是一个意外事故。
桥梁基础受到冲刷,水平抗撞能力下降,也可能是原因之一。
现在媒体上讨论较多的就是上面讲到的工程上的多个原因,但被大家忽略的还有一个导航、预警的原因。假如航道导航、预警系统很好地发挥作用,能够避免船撞事故的发生,或降低事故发生的可能性。多年来,航道紧急事件的预警和救援受到相关部门的重视,建设部已经立项研究三峡库区桥梁船撞预警标准。
新民周刊:这次事故的发生是不是提出警示,对于非航道上的桥墩也需要抗船撞设计?
王君杰:非航道上的桥墩确实也需要抵御意外的船撞力,但现在中国桥梁工程设计中防船撞标准还不十分完善,非通航孔桥墩的船撞力设防标准没有明确的技术要求。现在的做法是,在建造一座桥梁前,针对这座桥梁进行专题研究,确定桥墩的防船撞能力。这个安全系数确实定,除了参考中国的桥梁设计标准,还参考部分国外技术规程中的要求,如美国道路工程师协会颁布的"公路桥梁船撞设计指南"。
新民周刊:假如桥梁航道和非航道桥墩的防船撞标准全部足够高,是不是就不会发生九江大桥这么的事故?
王君杰:从理论上说,我们能够把桥梁的每一根桥墩全部造得足够坚固,甚至建一个"小岛"把桥墩围起来,确保船撞不会威胁桥梁的安全,但很多情况下(如水较深、或行道方面的考虑等)难于实现。
工程设计必需考虑风险和成本的平衡。比如跨海大桥东海大桥,在水中的桥墩有数百根,现在东海大桥的造价已经达成130亿,假如提升每一根桥墩的船撞标准,工程造价就会大大提升。因此,工程设计既要防范风险,又要考虑成本,设计标准就是二者的平衡点。严重的船撞事故是小概率的事件,绝对安全的设计可能意味着难以接收的建造费用。
新民周刊:历史上船撞
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