问诊中国“病桥”

  2月11日清晨，埃及开罗北部一处液化石油气管道发生爆炸，造成管道上方一座高架桥部分坍塌。事故造成1死4伤。因为桥梁安全问题造成的人身及财产损失再次引发了人们的关注。

  对于发展中国家而言，因桥梁设计、施工及使用等问题导致的桥梁安全风险隐患时有发生，已成为一个不容忽视的公共安全问题。近年来，桥梁垮塌事故在我国频频发生，导致了一幕幕人员受伤或死亡、财产损失的惨剧。2011年7月，从11日到19日的9天里，曾经连续发生了4座桥梁垮塌、1座桥梁倾斜的事故。2012年8月，通车仅9个月的哈尔滨阳明滩大桥桥面垮塌，至少3死5伤，损失19亿元。事故原因至今仍然存疑。

  据不完全统计，2007年以来，我国共有37座桥梁垮塌，其中24座在役桥梁发生意外事故，共致182人丧生，177人受伤。

  一次次桥梁事故触碰人们对桥梁的信任危机，“桥脆脆”这个尴尬的称呼开始流行。事实上，在专家看来，除了普遍关注由实施工程质量造成的人为事故外，桥梁在使用的过程中产生的技术问题及桥梁养护管理体制问题，则是造成“桥脆脆”的更重要原因。

  截至2012年年底，我国公路总里程已达423万公里，高速公路达9.62万公里。在高速工程中，桥梁工程占有重要比例，是跨越高山、峡谷、河流的重要结构物。

  相关数据表明，截至2011年年底，我国累计建设公路桥梁总数68.94万座，3048万延米，已超越美国（约62万座），变成全球第一桥梁大国。根据规划，到2020年左右，我国公路桥梁将达到80万座。

  然而，频发的桥梁事故表明，我国公路桥梁正逐步进入病害集中暴露期。据悉，根据技术检验测试结果的不同，桥梁被评定为五类：一类桥梁外观完好，技术状态良好；二类桥梁技术状况处于较好状态；三类桥梁技术状况处于较差状态；四类桥梁技术状况处于差的状态；五类桥梁则处于危险状态。

  来自交通运输部2010年对全国桥梁的统计显示，截至2010年，全国危桥数量达9.35万座，约占桥梁总数的14.4%。

  在2013年4月召开的第六届中国公路科学技术创新高层论坛上，多名专家也指出了我国病桥危机。

  重庆交通大学科技处处长周建庭表示：“我国是全世界桥梁数量最多的国家，但有约13%的桥梁存在严重问题，包括结构性缺陷、功能性失效隐患等。”

  “这绝不是危言耸听。”江西省交通厅总工胡钊芳称，“据我了解，除了近些年新建的高速公路，其他公路桥梁均存在不同程度的问题。尤其是上世纪90年代以前建的桥，注定了数以万计的桥梁都将成为病危桥。”

  多年来，四川公路桥梁建设集团原总工程师、桥梁专家李文琪始终致力于我国桥梁病害的分析和防护工作。在他看来，从技术角度分析，桥梁事故的问题大多源于重要构件功能突然丧失、桥梁老化以及桥梁遭受不利外部环境的灾害侵袭。

  宜宾小南门桥的垮塌便是一个典型案例。这座跨江大桥建成于1990年，是当时国内跨径最大的钢筋混凝土拱桥，全桥共有17片横梁利用柔性吊杆与主拱肋相连。2001年冬季的一天凌晨，桥上8根吊杆在与横梁连接的部位突然发生断裂，致使两岸共4片横梁及相连的桥面板和人行道坠入江中。在工程学上，这种类型拱桥的吊杆是其重要的受力构件，一旦断裂将导致桥梁局部或整体破坏。

  事故发生后，调查组截取了3根含断裂部位的残留吊杆，发现断口附近的钢绞线被严重腐蚀。

  最终，调查组认为，在温度、车辆制动力、冲击力等荷载作用下，吊杆护筒断裂，使钢绞线受到大气和雨水的直接侵蚀，发生严重腐蚀。这也被看作是造成宜宾小南门桥垮塌的直接原因。

  同样，2011年2月发生的新疆库尔勒孔雀河大桥坍塌、同年7月发生的福建武夷山公馆桥桥面坍塌等事故也都源于吊杆断裂。

  李文琪指出，上世纪90年代和本世纪初建成的一批钢管拱桥，由于种种原因，其吊杆和系杆达不到设计的基本要求的可更换构件使用30年，吊杆或系杆的锚头内钢丝锈蚀严重。“由于应力腐蚀的原因，加上检查和更换的技术难度大，不少此类桥梁使用几年到十几年后，吊杆便会在无任何先兆的情况下突然断裂，造成桥梁事故。”他说。

  同时，桥梁基础下沉、桥面损坏的病害也十分突出。“我们养护过的很多桥梁都是反复做反复烂，最多的在两三年里维修了20多次。”一名长期从事路桥养护的工程师告诉《中国科学报》记者。

  大多数工程师对当前我国桥梁病害严重的现状并不感到奇怪。中交公路养护工程技术有限公司总经理任回兴向《中国科学报》记者表示：“作为公共产品的一种，桥梁也有其生命周期，就是使用年数的限制。”

  根据记者调查，目前，大多数中国桥梁的设计使用年数的限制为100年，而正在建设的港珠澳大桥使用年数的限制为120年。在国际上，日本提出桥梁设计年限为100年，英国为120年，美国为75年到100年，欧洲为100年。

  而实际大部分桥梁的常规使用的寿命都未达到设计使用年数的限制要求。根据上世纪90年代末的统计，中国只有40%的桥梁使用年数的限制在25年以上；美国的统计显示，设计平均寿命为75年的桥梁实际常规使用的寿命平均为40年左右。

  2007年8月，美国明尼苏达州境内的一座跨越密西西比河的公路桥9340号桥突然垮塌的悲剧引发了全世界关注。彼时，这座大桥才刚刚“40岁”。

  一份检测报告表明，9340号桥所承受的压力远超出设计师的计划。美国专家纷纷指出，这座大桥坍塌引发的不仅是对其本身结构的质疑，还有对上世纪五六十年代美国桥梁建造“高潮期”造桥理念的反思。

  改革开放后，我国在交通运输上显示出巨大需求。在汽车行业，汽车产量从1981年到2003年共增长了400多万辆，每年平均增长率超过15%。进入新世纪后，汽车产量的上涨的速度已达到了原有的两倍。因此，我国公路和桥梁建设也进入了加快速度进行发展时期。

  然而，在这股汹涌的中国桥梁潮中，美国上世纪五六十年代的影子依稀可见：桥梁设计往往根据当时的经济条件和认识水平进行，远远落后于现实情况。正是经济社会的加快速度进行发展、交通运输的需求增大，才使许多桥梁“带病服役”。

  早期建造的大桥在设计时重要的参照标准是通过桥面的汽车载重量。李文琪回忆：“解放初期，我国公路通车里程为8万公里，有路面的只有3万多公里。建国以来，我国公路载荷等级已经六次更改，按照现行的荷载标准，老旧的桥梁存在比较大安全风险隐患。”

  占我国桥梁总数40%的桥梁修建于上世纪90年代以前，交通状况今非昔比，这批“老”桥自然跟不上时代。目前，节省本金和时间、在结构设计上没有为未来留有“余量”等建设理念和设计的具体方案正在逐渐暴露。

  “例如，预应力空心板的广泛使用便是过去为了节省本金和时间的做法。”中交三公局桥梁隧道工程公司总工程师王双其告诉《中国科学报》记者，“我国2002年以前修建的高速公路桥梁大都采用这种空心板。”

  如今，在频繁重载交通下，高速公路桥梁普遍出现了梁端支承受力不匀、支座滑脱造成梁体受力不均，横向联接薄弱、铰缝纵向开裂，存在极大的安全风险隐患。2011年7月15日，杭州钱江三桥南引桥面部分塌落便源于此。调查组在分析此次事故原因时指出，本该由多块空心板共同承载的汽车轮压，此时由单块空心板承受，必然导致塌落。

  据记者了解，目前大多数的养护工作都在修复预应力空心板设计缺陷造成的损害。

  在建设时间上“赶工期”也可能会引起安全风险隐患。2007年8月垮塌的湖南省凤凰县沱江大桥便是盲目赶工期导致的事故。事后，国务院事故调查组认定，大桥主拱圈砌筑质量差、施工工序不合理，降低了拱圈砌体的整体性和强度，终酿惨剧。

  最近，一名日本桥梁专家得知中国建成跨径为150米的中型桥梁只需几个月时间后感觉到很惊讶。在日本，同类的桥梁大概需要花五六年时间，造价也更高，更长的建设时间有利于在施工全套工艺流程中对可能会产生安全风险隐患的因素进行仔细周到的考察。

  总之，路桥养护专家都认为，应当站在历史的高度看待桥梁病害出现的最终的原因，正确认识桥梁病害。

  尽管早在2001年，原交通部便提出了“建设是发展，养护管理也是发展”的新发展观。然而，“重建设、轻养护”的老观念在全国各地都存在。据业内人士介绍，路桥养护经费由养路费和燃油费、原交通部返还及地方政府配套等构成，一些地方政府挪用养护费，用于新建桥梁。

  发达国家的经验表明，桥梁等基础设施的发展大致经历三个周期：从一开始的大规模兴建，到中期的兴建、养护、维修并重，再到最后的养护阶段。西方发达国家第一阶段的投资20世纪六七十年代就已完成，如今正处于养护阶段，而美国政府投入到桥梁公路维修上的费用也在逐年上升。

  就在明尼苏达9340号大桥坍塌后，美国土木工程师协会估计，若要修复如同9340号这样的病害桥梁，在今后20年间，美国每年平均要消耗94亿美元。

  最近，四川泰通交通工程有限公司工程师高崇明和杨明松也关注到我国公路桥梁养护管理的问题。他们撰文称，我国桥梁管理养护方法相对落后。“还在使用桥梁信息卡，桥梁技术检查时间仍是人为控制，仪器设施落后，也没有客观的评价标准，仅凭借个人经验进行养护项目排序。”文中写道。

  同时，在养护管理体制上，我国对桥梁的养护停留在“事后养护型”管理上。“这样的体制给各级地方政府、实施工程单位和公众都留下了一个观念，大家都认为桥梁有病害很丢人。”任回兴指出，“这导致养护工作很难在事故前开展。让小病逐渐发展成大病，最终发展成为危桥。”

  因此，专家呼吁，应重视桥梁的预防性养护。预防性养护指在还没发生明显病害之前就进行的养护，目的是防止或减缓病害的发生，达到延长常规使用的寿命的目的。对已建成的桥梁，设计施工中的缺陷已经存在，必须针对存在的问题进行预防性养护。

  不过，桥梁预防性养护在我国还处于试验或起始阶段。高崇明建议，各地区应根据本地区公路或桥梁服役的重要程度，从一条公路或若干座重要桥梁开始，逐步实行桥梁预防性养护管理体制，将桥梁病害和桥梁事故消除在发生之前，逐步实现桥梁全部处于正常服役状况的目标。具体办法是对桥梁进行经常性检查和检测，系统掌握桥梁技术状况，定期评定桥梁退化程度和运营风险，制定科学有序的桥梁养护计划，由专业团队完成预防性养护工作并承担风险责任。

  另外，优化桥梁结构和实施工程技术也特别的重要。通过强化新建桥梁关键构件的耐久性，能够减少或防止桥梁事故的发生，尤其在设计和施工阶段应加强对真实的情况的勘查。

  对此，专家觉得，应根据不一样的地区的情况提出针对性的解决方案。例如，沿海地区的钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁，需要应对钢筋锈蚀、混凝土保护层层离或剥落等问题；西北、华北地区由于季节性河流较多、温差较大，需要应对下部结构的磨蚀与侵蚀问题；东北等寒冷地区，需要应对冻融损伤问题；南方地区则需要应对基础冲刷和水毁问题。