
2005年,通車八年的錢江三橋宣布封橋大修,這次又在毫無預警的情況下突然發生坍塌

美國明尼阿波利斯I-35W大橋的垮塌讓人們重新反思自己引以為豪的橋梁狀態評估系統
屢修屢壞,屢壞屢修成了武漢長江三橋的"常例"

誕生于美國二戰后建橋熱期間的I-35W大橋因金屬疲勞導致突然垮塌

膠州灣大橋試通車期間即有網友爆料橋上螺絲一擰就掉
導語:7月份中國多地發生大橋垮塌事故,事故鑒定方多將問題源頭迅速指向貨車超載,而對其他原因語焉不詳,直至在媒體及公眾的追問下,方才繼續承認"橋梁存在缺陷"或者"管護缺位"。橋梁垮塌本是多方面原因合力造成,結構中任何一個極小的問題都可能導致整個系統的坍塌。超載只是壓垮短命橋的最后一根稻草,橋梁設計、制造直至養護維修的每一個環節更值得追問和反思。
一、橋梁評估體系并非萬能,但沒有卻不行
橋梁發生坍塌事故,即便不考慮設計、施工質量以及老化的問題,至少說明橋梁自身安全存在風險,但近期垮塌的一系列橋梁在事故發生前均無風險評估和預警報告。雖然橋梁安全評估體系并不一定能保證不再發生類似的事故,但沒有類似的體系的橋梁與定時炸彈無異。
中國無定期的橋梁狀況普查、評估體系
根據第二次全國公路普查公報,截至2000年年底,中國有各式橋梁278809座,其中查出的危橋達9597座。10年過去了,在這期間新建的橋梁不計其數,同時也有大量橋梁逐漸老化,然而中國迄今沒有全國范圍的橋梁病害現狀普查,無法找出一個完整的橋梁安全性統計數據,更談不上定期對大橋狀況進行評估。
美國每年會對全國橋梁狀況進行評估
在橋梁養護方面擁有豐富經驗的美國,有專門的橋梁調查體系和穩定的橋梁調查工程師隊伍。美國聯邦公路總署要求各州對20英尺長以上的橋每兩年檢查一次,通過橋梁檢查中采集到的信息進行分析評估,從結構和功能兩方面確定橋梁結構能否適應當前交通需求。橋梁技術狀況等級共分10級,9表示橋梁技術狀況非常好,0則表示橋梁已經失效。如果一座橋梁既有結構缺損的問題又有功能老化的問題,則將其歸類為"結構缺損橋梁"。每年美國各州運輸部都要向聯邦公路總署提交本州橋梁狀況的檢查報告,聯邦公路總署根據這些數據來決定,哪些橋梁需要維修,以及怎樣安排聯邦基金。
完善的評估體系仍難免發生事故
2007年美國明尼蘇達州明尼阿波利斯市一座橫跨密西西比河的橋梁曾因"結構性缺陷"突然坍塌,造成13人死亡145人受傷,釀成美國自1983年以來最嚴重的非天災或外力因素所造成的橋梁崩塌事件。塌橋事故并非因為無人重視,恰恰源自其引以為自豪的橋梁評估體系。早在1990年的報告中,明尼阿波利斯市這座名為I-35W的大橋就已被聯邦公路總署列入"結構缺損橋梁"的黑名單中。并且自1993年起,明尼蘇達州每年都對垮橋都進行體檢。但直到垮橋前一年,這座大橋的評估分數仍為4分,屬于"情況較糟糕"這一等,但離最低等級還差得很遠。
垮橋事故促使人們反思橋梁檢測技術
明尼阿波利斯市垮橋事故引發了人們對于美國橋梁安全評估體系的反思。一些工程師也承認,檢測人員此前普遍運用的安全檢測手段并沒有太高的科技含量。很多時候檢測人員只是站在橋梁的各部分用肉眼觀察,將有裂縫的地方標注出來,有時也采用耳聽的辦法找到可能存在隱患的地方,這一做法難免存在疏漏,必須使用技術手段填補人工檢測的不足。同時,在許多新建的大橋上,人們開始使用一種對橋梁安全狀況進行實時監控的技術,與以往按照聯邦法律要求按時開展的半人工檢測相比,這種技術更能及時預測災難的降臨。一旦橋梁發生問題,能保證人們在坍塌事故發生之前,有足夠的時間撤離。
二、橋梁設計理念滯后、用料簡陋都會給大橋埋下隱患
造橋熱催生了大量快速建造的橋梁,但如果僅僅將目光停留在建橋上,就將不得不為維護和管理它們而疲于奔命——而這,正是美國建橋所曾經走過的彎路。美國在戰后大規模地修建橋梁,但是隨著時間的推移,它們慢慢地出現各種各樣的問題。而造橋理念的滯后,橋梁耗材質量的不確定性,更是使得部分中國大橋進入“屢壞屢修、屢修屢壞”的尷尬境地,并且埋下安全隱患。
部分中國橋梁陷"屢壞屢修、屢修屢壞"怪圈
針對近期橋梁事故,同濟大學孫利民教授稱,最近一二十年,中國迎來橋梁建設高峰,在很短時間內建設了大量橋梁,目前已有60多萬座。如果后期養護管理跟不上,很容易發生問題。事實上,除了發生坍塌的大橋,還有大量竣工后便不斷修修補補的隱患大橋。投資11億元的武漢白沙洲長江大橋,于2000年建成通車至2010年9月,十年間已維修"整容"24次,平均不到1年要修兩次,陷入"屢壞屢修、屢修屢壞"的怪圈。重慶石門嘉陵江大橋1988年竣工,由于在通車后不久就經常性地縫縫補補,不是換拉索就是補路面,被不少重慶人稱為"傷心橋"。
造橋熱讓中國走入美國曾經的彎路
美國橋梁專家認為,明尼阿波利斯I-35W大橋的坍塌和它的建造年代也密切相關。與I-35W類似的鋼制橋梁絕大多數都誕生于二十世紀五六十年代。二戰之后,美國開始大興土木。當時正值州際高速公路系統發明之際,于是橋梁建造便邁入了一個黃金期。加上二戰后昂貴的鋼鐵價格,當時的造橋理念是以輕巧為宜,盡可能地節約材質,使結構的承重能力達到極限狀態。和I-35W大橋一樣"存在結構缺陷"的橋梁不在少數,美國土木工程師協會曾發布報告,警告說2000年至2003年間,全美27%的橋梁被定為"存在結構缺陷"或"功能老化"等級。美國戰略與國際問題研究中心也有報告表示,塌橋前全美約有橋梁60萬座,其中超過四分之一結構不穩定。
大橋承力無"冗余"保護,不能將故事原因全歸咎于汽車超載
此外,這批早期建造的大橋在設計時重要的參照之一就是通過橋面的汽車載重量。憑借當時的橋梁知識,工程師根本沒有想到金屬疲勞會導致橋體坍塌,因此在設計時并未把這一因素考慮在內,但如今的交通狀況早已今非昔比。這批根據當年汽車載重量建造的橋梁自然"跟不上時代",而持續的壓力會使金屬變脆受損。于是,I-35W大橋就和那一時期建造的很多鋼橋一樣,沒有"冗余"保護。由此也埋下了重大隱患。
三、中美垮橋后檢查的態度差異
橋梁垮塌的事故屢見諸報端,引起公眾對出行安全的極大憂慮。然而耐人尋味的是,不管天南地北,也不管橋的規模大小,有關方面給出的第一個理由似乎總是貨車超載。對待大橋坍塌真正原因的態度,也決定了未來橋梁建造質量的不同方向。
一橋垮塌,全國檢查
明尼阿波利斯I-35W垮橋事故發生的第二天,美國交通部秘書長彼特斯便立即向各州下達緊急通知,要求對全國所有和I-35W設計結構相似的大橋進行"徹底全面"的檢查。加利福尼亞州交通局緊急招回正在休假的檢查人員,對州內69座鋼桁梁橋進行大檢查。在密蘇里州,當地有關人員則立刻關閉了位于圣·路易郡郊區的一座建成九十年的大橋。
采用高科技手段調查坍橋原因
I-35W事故發生后,一架直升機便開赴橋梁坍塌現場展開調查。直升機上配備的攝像器材與好萊塢拍攝電影時所使用的儀器非常相似,調查人員可以把坍塌橋梁的錄像放大后逐幀觀看。除此之外,聯邦調查局還使用激光導引探測設備,為橋梁殘骸繪制出了一幅三維圖像,利用在電腦屏幕上重構出這場災難全過程的軟件,甚至可以查明橋梁坍塌的具體部位。水下復原小組也在利用一些技術來開展工作,他們使用了水下攝像機來觀測廢墟下面的情況,并且將數據提交給領導調查的國家運輸安全委員會,用以確定災難發生的原因。國家運輸安全委員會主席馬克·羅森克在新聞發布會上稱,對于塌橋的計算機分析納入了一整套數據,包括天氣、經過汽車的數量和速度以及坍塌時橋梁上的建筑設備的重量,可以不必將倒塌的明尼阿波利斯大橋完全重新拼裝起來,就能分析出具體的塌橋原因。
結語:上世紀90年代以來,中國每年開工建設的橋梁達一萬多座,建設速度和規模世所罕見。在這股洶涌的中國橋梁潮中,也依稀能夠看到了美國上世紀五六十年代橋梁潮的影子。有明尼阿波利斯塌橋的例子在先,就會發現僅僅靠貨車超載作為理由于公眾無切實的交代,于未來橋梁質量的改善也不存在有意義的幫助。
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