公路橋梁安全和耐久問題探討

從怎么看到怎么辦?二Ｏ一五年十二月公路橋梁安全和耐久問題探討5小結(jié)引言1設置標準2問題探討3建議4報告目錄引言在人類文明的發(fā)展史中，橋梁占有重要的一頁。

中國古代橋梁的輝煌成就為世人所公認。古代石拱橋的代表-趙州橋-已經(jīng)1300多年（載重8噸、限制5噸使用，維修保護至今）進入21世紀以來，我國的公路橋梁建設實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，截止2014年底我國橋梁總量已達75.71萬座，橋梁總長4257.89萬米。一批具有世界影響力的大橋相繼建成、投入使用。橋梁建設成就世界排名前10位的梁橋（中國5座）序號橋名跨徑（m）國家建成時間1石板坡長江大橋330中國20062斯道瑪大橋301挪威19983拉大森德大橋298挪威19984北盤江大橋290中國20135巴拉圭河橋270巴拉圭19795虎門大橋輔航道橋270中國19976蘇通長江大橋?qū)Ｓ煤降罉?68中國20087紅河大橋265中國20038門道橋260澳大利亞19859瓦洛德二號橋260挪威1994橋梁建設成就序號橋名主跨(m)國家建成時間1重慶朝天門長江大橋552中國20092上海盧浦大橋550中國20033合江長江一橋530中國20134NewRiverGorgeBridge518美國19775BayonneBridge504美國19316SydneyHarbourBridge503澳大利亞19327重慶巫山長江大橋492中國20058ChenabBridge480印度20109寧波明州大橋450中國201110湖北支井河大橋430中國2009世界排名前10位的拱橋（中國6座）橋梁建設成就序號橋名主跨(m)國家建成時間1Russky1104俄羅斯20122滬通大橋（公鐵兩用）1092中國在建3蘇通大橋1088中國20084昂船洲大橋1018中國20095鄂東長江大橋926中國20106多多羅大橋890日本19997諾曼底大橋856法國19958九江長江大橋818中國20129荊岳長江大橋816中國201010Incheon-2貴州鴨池河大橋800韓國中國2009在建世界排名前10位的斜拉橋（中國7座）橋梁建設成就序號橋名主跨(m)國家建成時間1明石海峽大橋1991日本19982虎門二橋泥洲航道橋1688中國在建3西堠門大橋1650中國20094大海帶橋1624丹麥19985Gwangyang1545韓國20126潤揚長江大橋1490中國20057南京長江四橋1418中國20128洞庭湖大橋1480中國在建9HumberBridge1410英國198110江陰長江大橋1385中國1999世界排名前10位的懸索橋（中國6座）橋梁建設成就序號橋名總長(km)國家建成時間1杭州灣大橋36中國20082港珠澳大橋35.6中國2016（在建）3東海大橋32.5中國20054青島海灣大橋27中國20115KingFahdCauseway25巴林19866舟山大陸連島工程25中國20097GreatBeltBridge17.5丹麥19978OresundStraitBridge16丹麥20009Rio-NiteróiBridge13.3巴西197410嘉紹大橋10.1中國2012世界排名前10位的跨海長橋（中國6座）橋梁建設成就中國的公路橋梁工程已經(jīng)實現(xiàn)了西部跨越深溝峽谷、東中部跨越大江大河、東部跨越海灣、海峽三條戰(zhàn)線的發(fā)展，“中國橋梁”作為一個品牌正在實施“走出去”戰(zhàn)略，積極參與國際橋梁工程建設。橋梁建設成就現(xiàn)階段存在的問題近年來，橋梁安全、耐久問題日益成為全球關注的焦點，這不僅是發(fā)展中國家面臨的技術課題，也是發(fā)達國家所亟需解決的問題。相對而言，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)公路橋梁運營環(huán)境不斷惡化，大規(guī)模工程建設時期所遺留的問題，伴隨著公路橋梁運營時間的推移，其使用性能、耐久性能差，服務壽命短與安全性問題逐步凸顯，頻繁出現(xiàn)的公路橋梁安全事故以及大量橋梁未達到使用年限而面臨大修加固的事實迫使我們不得不重新審視我國公路橋梁的安全性與耐久性。背景資料：

按橋梁管養(yǎng)的技術狀況評定結(jié)果分類，技術狀況評定等級為四、五類即“危橋”的有9萬多座，占橋梁總數(shù)的13.3%，三、二、一類橋59萬多座，占總數(shù)86.7%，為絕大多數(shù)。年加固？現(xiàn)階段存在的問題

項目數(shù)量（座）比例備注類型梁橋8170%拱橋3530%合計116100%事故原因撞擊1613.8%包括船撞和車撞超載3126.6%施工3832.8%水毀2118.1%建設32.6%包括設計、施工、監(jiān)理、管理等綜合因素爆炸10.9%國內(nèi)近十年橋梁坍塌事故匯總表-不含地震現(xiàn)階段存在的問題

項目數(shù)量（座）比例備注梁橋破壞形式構件破壞2429.7%包括施工中支架破壞整孔垮塌2733.3%一聯(lián)垮塌1316%整體垮塌1214.8%不詳56.2%拱橋破壞形式構件破壞720%包括系桿拱橋結(jié)構由于吊桿破壞造成的橋面部分坍塌整孔垮塌617.1%整體坍塌2160%不詳12.9%國內(nèi)近十年橋梁坍塌事故匯總表-不含地震

中國歷史破壞性地震震中分布圖現(xiàn)階段存在的問題汶川地震造成的橋梁垮塌據(jù)有關方面對2008年汶川地震災害統(tǒng)計資料，在調(diào)查的2154座國省干線橋梁中，共有52座橋梁完全失效（D級），70座橋梁出現(xiàn)了影響其結(jié)構承載能力的嚴重破壞（C級），另外還有279座橋梁出現(xiàn)了中等破壞（B級），共計401座，占調(diào)查橋梁總數(shù)的18.6%，另外輕微破壞和無破壞的橋梁占81.4%。隨著我國現(xiàn)代化建設加速，能源生產(chǎn)與消費呈現(xiàn)較快的上升趨勢，資源配置不均，運輸需求大。背景-布局和供需矛盾問題能源消費以煤炭為主，區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構重型化，大量的低端能源和重工業(yè)產(chǎn)品通過公路運輸。背景=重載運輸?shù)男枨笃囕d重能力不斷發(fā)展，民間改裝服務業(yè)繁榮，超載現(xiàn)象屢禁不止。背景-汽車改裝問題地震洪水風現(xiàn)階段存在的問題自然因素導致的安全事故海嘯2007年來橋梁風險事件呈上升趨勢船撞倒塌車撞重載現(xiàn)階段存在的問題人為因素導致的安全事故現(xiàn)階段存在的問題人為因素導致的安全事故混凝土橋鋼橋組合結(jié)構發(fā)生在橋梁上的踩踏事件-傷亡很大的風險事件橋梁工程全程存在風險2005年8月31日，伊拉克首都巴格達一座橋梁上發(fā)生災難性踩踏事件，造成近1000人死亡，465人受傷。這起事件的起因是當時有人謊稱有自殺式炸彈襲擊，導致橋上數(shù)千人頓時一片混亂，最終釀成災難。2010年10月22日晚間，金邊鉆石島一座懸索橋在送水節(jié)歡慶活動中發(fā)生嚴重踩踏事件，造成456人死亡，另有700多人受傷，事故原因是橋身晃動致使有人認為大橋要倒塌從而引起混亂。橋梁工程全程存在風險2013年2月1日上午8點52分，連霍高速河南澠池段義昌大橋上一輛載滿煙花爆竹的貨車發(fā)生爆炸，事故造成大橋80米垮塌，10人死亡11人受傷，8輛有牌照運輸車輛損毀。（混亂的媒體報道和網(wǎng)絡質(zhì)疑？）橋梁工程全程存在風險環(huán)境因素人為因素現(xiàn)階段存在的問題耐久性降低現(xiàn)階段存在的問題公路橋梁的基本功能為供車輛通行跨越天然或人工障礙物，汽車作為公路橋梁的服務對象，由汽車所引起的橋梁垮塌事故以及耐久性降低問題應當引起重視，如何實現(xiàn)車輛與橋梁的和諧共處值得深思。超載車輛壓垮橋梁事故不斷出現(xiàn)2004年，3起安徽雙清路橋遼寧盤錦市田莊臺大橋廣東年豐大橋車輛作用下公路橋梁的安全問題2006年，7起甘肅洮河大橋陜西冷水河大橋吉林農(nóng)安山灣橋湖南溢洪大橋山西七一渠橋河南關津大橋河南正陽熊寨中橋車輛作用下公路橋梁的安全問題2007年，5起新疆325線公路橋江蘇常州運村大橋山西長治武鄉(xiāng)橋山西臨汾席坊橋河南魯山澎河橋車輛作用下公路橋梁的安全問題2009年，5起河南走馬嶺大橋河南澧河大橋黑龍江呼蘭河大橋津晉港塘匝道橋廣東青蓮橋車輛作用下公路橋梁的安全問題2011年，7起浙江春暉立交橋鄭州跨京廣橋長春東榮大橋江蘇通榆河橋福建公館大橋杭州錢江三橋北京白河橋車輛作用下公路橋梁的安全問題車輛作用下公路橋梁的安全問題事故匯總序號橋名地區(qū)橋型時間車重1阜陽雙清路小橋安徽拱橋2004

2年豐大橋深圳梁橋2004

3盤錦市田莊臺大橋遼寧梁橋200450t4洮河大橋甘肅雙曲拱橋200646t5冷水河大橋陜西雙曲拱橋2006

6農(nóng)安山灣橋吉林梁橋2006

7溢洪大橋湖南梁橋2006

8七一渠公路橋山西梁橋2006

9新蔡縣關津大橋河南梁橋2006

10正陽熊寨中橋河南梁橋2006

11省道325線公路橋新疆鋼架橋2007>100t12常州運村大橋江蘇拱橋2007>100t13山西長治武鄉(xiāng)縣山西剛架橋2007>130t14臨汾河西龍寺村席坊橋山西梁橋2007約80t車輛作用下公路橋梁的安全問題事故匯總序號橋名地區(qū)橋型時間車重15澎河橋河南梁橋2007>250t16走馬嶺大橋河南梁橋2009＞100t17澧河大橋河南梁橋2009260t18鐵力市呼蘭河大橋黑龍江梁橋2009>60t19津晉高速港塘立交匝道橋天津梁橋2009146.72、142.28、140.22t20陽山縣青蓮公路橋廣東梁橋2009

21浙江上虞春暉立交橋浙江梁橋2011124.44、125.6、110.73t22鄭州跨京廣鐵路公路橋河南梁橋2011

23長春東榮大橋吉林梁橋201188.92t24328省道通榆河橋江蘇梁橋2011

25武夷山公館大橋福建拱橋2011>80t26杭州錢塘江三橋引橋浙江梁橋2011129t27懷柔白河橋北京拱橋2011160t28三環(huán)路群力高架橋匝道哈爾病梁橋20123*140t車輛作用下的耐久問題陰陽路（橋）面開裂下?lián)仙鐣浾搹V泛關注：陳肇元、范立礎等院士認為我國公路橋梁建設中存在標準較低、耐久性考慮不足、養(yǎng)護維修不重視、質(zhì)量控制問題較多等影響結(jié)構安全性與耐久性的諸多問題；（沒有規(guī)范，如何追究別人的責任？-范立礎）鄧文忠院士認為橋梁設計中須確實地考慮超載的影響(如何考慮？）橋梁工程的安全性、耐久性廣受關注！社會、媒體關注：荷載標準問題？？大、?。窟m應性？怎么辦？行業(yè)如何應對和回應？上上下下、問題多多、壓力極大！影響行業(yè)根基！！現(xiàn)階段存在的問題政府聲音——李盛霖部長要嚴格落實責任追究制。今后，凡治超不力、反彈嚴重，特別是發(fā)生超限超載車輛導致橋梁垮塌、人員傷亡等重大安全事故的省份，將通報批評，并限期整改。對于違法超限超載車輛造成橋梁垮塌惡性事故和重大人員傷亡的，公路管理機構要堅守職責，依據(jù)事故調(diào)查結(jié)論，啟動路政管理案件訴訟程序，依法追究責任車輛和責任企業(yè)的民事賠償責任。觸犯刑法的，移交司法機關追究責任。要嚴格落實責任倒查制度，發(fā)現(xiàn)上路超載車輛，倒查到貨運源頭、車輛源頭和監(jiān)管源頭，追究相關單位和部門的責任，做到違法超限超載運輸車輛有路走不了、有車開不了?，F(xiàn)階段存在的問題各地反應和措施：《河南省地方高速公路設計技術要求》規(guī)定高速公路和特大橋梁、特殊橋梁按現(xiàn)行規(guī)范汽車荷載標準的1.3倍設計。山西、內(nèi)蒙等省區(qū)也對重載交通和運煤專用通道開展了相關研究，這都對現(xiàn)行汽車荷載標準的調(diào)整提出了要求。更多的省區(qū)則按照國家要求，加強源頭治超、嚴格治超；加強橋梁安全檢測，加固各類危橋?，F(xiàn)階段存在的問題2

規(guī)范安全性與耐久性設置標準安全性對比耐久性對比公路橋梁的安全性力學的發(fā)展幾何學法容許應力法破損階段法極限狀態(tài)設計法定值法半概率近似概率全概率風險設計概率的應用傳統(tǒng)經(jīng)驗水準I水準II水準III水準IV我國規(guī)范中車輛荷載、相關系數(shù)、指標的來源；中、美、歐、日、英、法等國橋梁設計規(guī)范的對比國內(nèi)外對比荷載水平安全水平對比設計汽車荷載代表值可變作用代表值汽車荷載Q0

t設計值標準值組合值頻遇值準永久值汽車荷載汽車荷載各代表值之間的關系國內(nèi)外規(guī)范汽車荷載水平比較①汽車荷載標準②沖擊系數(shù)③橫向折減系數(shù)④荷載分項系數(shù)⑤綜合效應汽車荷載效應比較狹義標準廣義標準狹義標準（1）汽車荷載標準中國規(guī)范的汽車車道荷載、車輛荷載標準值（總重）比美國略高。規(guī)范名稱均布載（kN/m）集中載（kN）車道1車道2車道3中國04規(guī)范10.510.510.5180~360美國20079.39.39.3設計貨車325設計雙軸220歐盟(車道寬3m）9kN/m2(27kN/m)2.5kN/m2

(7.5kN/m)2.5kN/m2(7.5kN/m)第一車道300第二車道200第三車道100英國規(guī)范114~22.7114~22.7114~22.7120中國香港2006136~22.1136~22.1136~22.1120我國規(guī)范：550kN，5軸美國規(guī)范：325kN，3軸汽車荷載（2）沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)有高有低、表達形式不一。我國現(xiàn)行規(guī)范：沖擊系數(shù)由橋梁結(jié)構基頻確定，與橋梁結(jié)構形式和跨徑等因素有關，一般取值在0.05~0.45之間，局部加載采用（1+0.3）=1.3；美國規(guī)范為0.33，但只作用于貨車和雙軸，而不作用于車道荷載；英國、歐盟、中國香港等將沖擊系數(shù)納入荷載標準中，不單獨計算。汽車荷載（3）橫向折減系數(shù)橫向折減系數(shù)有高有低、表達形式不一。車道12345678中國04規(guī)范1.001.000.780.670.600.550.520.50美國20071.201.000.850.650.650.650.650.65英國BD37/010.90.90.60.6

中國香港2006（m<6）10.80.670.60.560.53

中國香港2006（m>6）110.870.80.760.730.710.7歐洲規(guī)范包含于荷載標準值中汽車荷載（4）荷載分項系數(shù)汽車荷載分項系數(shù)較低。規(guī)范名稱汽車荷載分項系數(shù)對比結(jié)果（各國規(guī)范/中國）中國04規(guī)范1.41美國20071.751.25英國規(guī)范1.51.07歐盟1.350.96分項系數(shù)：荷載變異性、結(jié)構安全性、目標可靠指標等因素的綜合反映汽車荷載（5）綜合效應考慮各系數(shù)后，小跨徑、單車道橋車道荷載設計效應較各國規(guī)范低的較多，多車道、中等跨徑橋較各國規(guī)范低的較少。汽車荷載國家表達形式考慮沖擊和橫向折減設計效應單車道多車道中國車道荷載+集中荷載111美國1.06~1.150.86~1.051.1~1.4歐洲1.8~1.9（0.84~1.14）1.29~1.581.25~1.85英國1.06~1.41.05~1.41.13~1.5法國0.94~1.090.94~1.261.08~1.44日本1.3~1.60.77~1.13——

單獨對比活荷載標準值和分項系數(shù)及荷載效應組合，都不能反映規(guī)范隱含的安全度，而是必須和規(guī)范規(guī)定的結(jié)構抗力結(jié)合起來考慮。安全水平

公路橋梁結(jié)構的安全設計實際上是一個受國家經(jīng)濟條件約束的風險決策過程，決策是要在結(jié)構初始建造費用和未來可能的倒塌損失之間權衡。路橋荷載、凈空標準與車輛生產(chǎn)標準及運輸管理、治超、治限法規(guī)并道路運輸物流成本和運輸效率、效益之間的關系-更為復雜-多邊關系？安全水平-風險概念的引入

每個人一生中可能遇到的風險的可能性（風險概率）-保監(jiān)會風險知識1受傷：1/3；2難產(chǎn)（行將生育婦女）：1/6；3車禍：1/12；4心臟病突然發(fā)作（35歲后）：1/77；5在家中受傷：1/80；6；

受到致命武器的攻擊：1/260；7死于心臟?。?/340;8家中成員死于突發(fā)事件：1/700；9患乳腺癌（女性）：1/2500；10死于中風：風險概率1/1700；11死于突發(fā)事件：1/2900；

12死于車禍：1/5000；13二手煙導致的肺癌：1/60000；14溺水而死：1/5000；15死于火災：1/5000不要忽視風險存在，要有所準備！正確面對風險，降低風險的損害程度，是現(xiàn)代人必須面對的課題！1）可靠指標美國可靠度校準安全性對比1）可靠指標我國可靠度校準安全性對比1）可靠指標我國可靠度校準安全性對比1）可靠指標中、美、歐橋梁設計規(guī)范均采用可靠指標表達結(jié)構隱含的失效概率，中國規(guī)范的目標可靠指標略高于美國和歐洲，失效概率較小。安全性對比國家破壞安全等級一級二級三級可靠指標失效概率可靠指標失效概率可靠指標失效概率中國延性破壞4.71.3x10-64.21.3x10-53.71.1x10-4脆性破壞5.21.0x10-74.71.3x10-64.21.3x10-5歐洲4.21.3x10-53.71.1x10-43.26.9x10-4美國可靠指標失效概率3.52.3x10-42）安全系數(shù)

安全系數(shù)是指在正常設計、施工和使用的條件下，構件對抵抗各種影響安全的非預期不利因素所必須考慮的安全儲備。安全性對比

安全系數(shù)的作用：在不會威脅到工程嘗試成功的情況下，提供一個將大量墨菲定律的推論組合考慮在內(nèi)的誤差幅度。-設計，人類的本性！美國墨菲定律：凡是可能出錯的事必定會出錯！2）安全系數(shù)安全性對比3）安全儲備荷載分項系數(shù)和抗力分項系數(shù)都影響結(jié)構安全，雖然我國荷載分項系數(shù)低于美國，但抗力分項系數(shù)遠大于美國，與歐洲相比，僅混凝土抗力分項系數(shù)稍低，表明我國對材料強度的取值更保守。國家混凝土鋼筋鋼絞線中國1.451.21.47美國1.111.111.0歐洲1.51.151.15安全性對比3）安全儲備中國橋梁規(guī)范的安全儲備高于美國，歐洲。我國比歐洲低5%左右，比美國低10%左右；我國比歐洲低4%~10%左右，比美國低25%~45%左右；我國規(guī)范最保守，歐洲居中，美國最低安全性對比3）安全系數(shù)與安全儲備對比結(jié)果匯總中國橋梁設計規(guī)范隱含的安全度比美國、歐洲規(guī)范高，安全儲備基本相當。安全水平規(guī)范名稱由鋼絲、鋼絞線受拉破壞的構件由鋼筋受拉破壞控制的構件由混凝土受壓破壞控制的構件中國04規(guī)范一級2.141.752.11二級1.951.601.92美國規(guī)范1.531.701.70歐洲規(guī)范1.551.552.03規(guī)范名稱

不等式左邊（荷載效應組合）不等式右邊（抗力組合）安全儲備K=Rd/Sud中國04規(guī)范SudRdK美國規(guī)范1.10Sud1.10RdK歐洲規(guī)范1.25Sud1.15Rd0.92K4）安全判值安全性對比4）安全判值＞1，規(guī)范A＞規(guī)范B=1，規(guī)范A＝規(guī)范B＜1，規(guī)范A＜規(guī)范B10~40米10種跨徑常用橋梁結(jié)構計算對比結(jié)果：中/美：1.14~1.33，中國規(guī)范＞美國規(guī)范中/歐：1.01~1.09，中國規(guī)范＞歐洲規(guī)范安全性對比安全判值中國規(guī)范與美國規(guī)范、歐洲規(guī)范的安全判值均大于1，即中國規(guī)范更保守。2.2安全水準對比4）中、美規(guī)范對比的安全度判值原則和結(jié)果：中國略高安全性對比對比情況作用效應比值S=A/B結(jié)構抗力比值R=A/B安全度判值=S/R規(guī)范對比結(jié)果1≥1≤1≥1規(guī)范A≥B2≥1≥1≥1,規(guī)范A≥B;≤1;規(guī)范A≤B3≤1≤14≤1≥1≤1規(guī)范A≤B5中/美≤1≤1≥1（1.14-1.33）中國≥美國6中/歐≤1≤1≥1（1.01-1.09）中國≥歐洲（10∽40米10種跨徑常用橋梁結(jié)構計算對比）5）對比設計典型跨徑橋梁對比設計表明，中、美、法同類橋梁工程的材料用量基本相當。安全水平序號美國規(guī)范中國04規(guī)范橋型裝配式簡支T梁橋跨徑36.6m35.0m橫斷面布置（三車道布置）0.5m+12.0m+0.5m主梁布置4×2.75m5×2.15主梁高度2.00m2.30m混凝土強度等級C55C50混凝土材料用量指標（m3/m2）0.4340.469預應力鋼束強度等級1860MPa預應力鋼束材料用量指標（t/m3）0.0290.033主梁承載能力安全儲備1.221.265）對比設計典型跨徑橋梁對比設計表明，中、美、法同類橋梁工程的材料用量基本相當。安全水平序號法國規(guī)范中國04規(guī)范橋型裝配式簡支T梁橋跨徑50.4m50m橫斷面布置0.75m+12.0m+0.5m0.5m+12.0m+1.0m車道數(shù)43主梁布置4×2.7m5×2.25主梁高度2.965m2.80m混凝土強度等級RN40C50混凝土材料用量指標（m3/m2）0.7960.667預應力鋼束強度等級1860MPa預應力鋼束材料用量指標（t/m3）0.03580.0455（6）通用圖的安全水平《公路橋梁上部結(jié)構通用圖》（《03標準》適用）分析結(jié)果表明，實際設計中設計人員在滿足規(guī)范要求的基礎上，還預留了一定的安全富裕。安全水平截面形式跨徑（m）安全富裕裝配式板橋61.18101.07161.33201.18裝配式T梁橋301.27401.20501.04裝配式箱梁橋201.16301.12401.09

我國公路橋梁標準規(guī)范主要關注滿足各種荷載作用下的結(jié)構強度要求，而對結(jié)構耐久性的考慮和規(guī)定一般包含在安全性和適用性中，顯性的規(guī)定較少，傳統(tǒng)單一層面尋求結(jié)構安全性的設計已無法滿足當前復雜多變的使用環(huán)境，未來設計應在基于安全性能要求的基礎上，重視結(jié)構的耐久性設計。耐久性設計設計使用年限公路橋梁的耐久性公路橋梁的耐久性橋梁結(jié)構生命全過程可靠性1998年國際標準ISO2394:1998《結(jié)構可靠性總原則》中，提出了“設計工作年限（designworkinglife）”。我國在2000年第279號國務院令頒布的《建設工程質(zhì)量管理條例》中，規(guī)定了基礎設施工程、房屋建筑的地基基礎工程和主體結(jié)構工程的最低保修期限為設計文件規(guī)定的該工程的“合理使用年限”；國家標準《建筑工程結(jié)構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）、《工程結(jié)構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB50153-2008）等根據(jù)國家宏觀政策要求以及國外相關規(guī)范的規(guī)定明確了工程結(jié)構的設計使用年限。公路橋梁的耐久性設計使用年限類別設計使用年限（年）示

例130小橋、涵洞250中橋、重要小橋3100特大橋、大橋、重要中橋公路橋梁的耐久性在總結(jié)以往實踐經(jīng)驗、考慮設計、施工和維護的難易程度，以及結(jié)構一旦失效所造成的經(jīng)濟損失和對社會、環(huán)境的影響基礎上確定的；通過廣泛征求意見得到認可，在最新修編的第二層次標準《公路工程結(jié)構可靠性設計統(tǒng)一標準》首次明確了公路橋涵結(jié)構的設計使用年限。橋梁設計使用年限和構件、部件的使用年限是可以不同的！尤其是可更換構件。設計使用年限的提出，對于公路橋梁的耐久性設計具有很大的促進作用，作為設計階段就要考慮的指標之一，設計人員會更注重采用相應的耐久性措施，并且會在設計階段對施工及運營養(yǎng)護管理提出相關規(guī)定，以保證結(jié)構的設計使用年限。設計基準期設計使用年限荷載調(diào)整抗力調(diào)整材料調(diào)整確定代表值主體結(jié)構大修年限公路橋梁的耐久性序號規(guī)范設計使用年限（年）1中國1002結(jié)構可靠性總原則100或以上3歐洲規(guī)范1004美國規(guī)范755英國規(guī)范120國內(nèi)外對比世界各國規(guī)范都給出了結(jié)構設計使用年限，從世界范圍內(nèi)看，公路橋梁設計使用年限范圍在75~120年之間，我國規(guī)范對于設計使用年限的要求與國外相比并不低。安全性的對比表明，我國公路橋梁結(jié)構設計規(guī)范對于安全度的把握是比較保守的，嚴格按照現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定設計、施工、養(yǎng)護的橋梁以及嚴格管控運營車輛載重在限值內(nèi)的橋梁，其安全性在設計基準期內(nèi)具有很高的裕量。

但橋梁總體的安全性目前沒有具體可量化的指標體系，橋梁的部件、構件和連接共同構成了一個非常復雜的體系的安全度，有串聯(lián)、也有并聯(lián)，簡單結(jié)構容易用數(shù)學模型表達，而復雜結(jié)構難以表達。耐久性方面，雖然我國公路橋梁對于設計使用年限的規(guī)定時間較為滯后，但在設計使用年限提出之前，行業(yè)內(nèi)大多數(shù)情況下也是將設計基準期作為設計使用年限來使用，因此，從設計使用年限的角度看，我國規(guī)范對于耐久性的要求也不低。和橋梁安全性類似，橋梁體系的耐久性也難以量化表達。安全性耐久性設置水平3問題探討影響因素存在問題汽車荷載安全耐久規(guī)劃設計:交通預估/使用環(huán)境/建設條件/技術標準/規(guī)范使用/材料選用施工期間:材料是否合格/工藝是否可行/養(yǎng)生是否到位/質(zhì)量是否保證運營期間：日常檢測/定期維護/應急預案/加固維護/管理措施/突發(fā)災害應對影響階段橋梁安全與耐久的影響因素◆功能環(huán)境的變化:標準提高/交通增長/周邊環(huán)境◆結(jié)構設計的不足:建設條件/結(jié)構布置/構造設計/安全系數(shù)/材料規(guī)格◆施工質(zhì)量的缺陷：材料/工藝/養(yǎng)護/質(zhì)量◆運營維護的缺失：檢測/維護/預案/加固/管理/突發(fā)災害

無損傷劣化開始，可修補毀壞，廢棄影響因素橋梁安全與耐久的影響因素①正常設計②正常施工③正常使用規(guī)范安全性、耐久性要求不低主要和關鍵問題所在注：干涉區(qū)面積不等于結(jié)構失效概率。橋梁安全與耐久的影響因素倒霉？！運氣？！氣數(shù)？！設計盡量避免新奇怪異特怪異橋梁新奇怪異特專家意見-設計如何考慮超載問題工程師在設計中國橋梁的時候，還必須考慮一些特殊的情況，其中最嚴重的是貨車超載的問題?；旧纤袠蛎娴膯栴}，都是由車輪的壓力引起的很局部的問題。當一部貨車的荷載比設計中假設的荷載大很多的話，我們的設計就根本不再合理。同時，所有從其他國家引進的經(jīng)驗也就不再能夠適用了。（關注：是車不合理？還是橋不合理？這是個核心問題。）當然，中國今日超載的情況將來應該會得到有效控制，但超載的破壞力十分大，可以在很短的時間內(nèi)引發(fā)很嚴重的后果。在沒有真正能夠控制超載之前，我們的設計還是必須確實地考慮超載的影響。

(考慮多少?需要研究、掌握安全和經(jīng)濟的平衡)

——鄧文中院士-<橋梁>200704案例：南溝大橋工程概況11.1方案四：168m連續(xù)剛構方案（推薦方案）

推薦方案為橋跨布置為95+168+95m連續(xù)剛構方案。橋梁上部為三跨預應力混凝土變截面連續(xù)剛構，橋?qū)?3.5m，由上、下行分離的兩個單箱單室箱形截面組成。箱梁采用三向預應力體系。下部橋墩為雙薄壁墩，橋臺為實體臺，樁基礎直徑2.0m，樁長55m。錨具采用扎絲錨。預應力管道采用鋼波紋管成形。設計方案的風險控制

結(jié)構設計安全儲備相同條件下的-方案、工程量和造價對比-梁橋方案項目承載能力安全度3車道恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.17（中跨跨中）3車道×1.2恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.15（中跨跨中）3車道×1.4恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.12（中跨跨中）3車道×1.6恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.09（中跨跨中）3車道×1.8恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.07（中跨跨中）3車道×2恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.04（中跨跨中）沉降恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.17（中跨跨中）沉降恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.16（中跨跨中）溫度×1.4恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.14（中跨跨中）溫度×1.8恒載＋汽車＋制動力＋位移＋溫度1.11（中跨跨中）1.2拱橋方案（比較方案）

主跨230m上承式鋼管混凝土拱橋，全橋跨徑組成為3×25+230+3×25，全長388m，拱座采用擴大基加樁基礎。案例：南溝大橋工程概況2設計方案的風險控制

結(jié)構設計安全儲備相同條件下的-方案、工程量和造價對比-拱橋方案項目承載能力安全度腹桿應力(MPa)3車道恒載＋汽車＋制動力＋溫度1.04（拱腳）1443車道×1.2恒載＋汽車＋制動力＋溫度1.01（拱腳）1453車道×1.4恒載＋汽車＋制動力＋溫度0.98（拱腳）1463車道×1.6恒載＋汽車＋制動力＋溫度0.96（拱腳）1473車道×1.8恒載＋汽車＋制動力＋溫度0.93（拱腳）1483車道×2恒載＋汽車＋制動力＋溫度0.91（拱腳）149溫度×1.4恒載＋汽車＋制動力＋溫度1.03（拱腳）137溫度×1.8恒載＋汽車＋制動力＋溫度1.01（拱腳）130施工問題施工人員工期機械化程度管理施工問題-插講周處長的PPT拱橋主要問題：突然倒塌施工問題梁橋主要問題：突然倒塌、傾覆施工問題西太平洋帕勞共和國的科偌爾-巴比拉達奧比橋-243米跨徑，加固后突然倒塌（Koror–BabeldaobBridge，簡稱“科-巴橋”）

梁橋主要問題：開裂、下?lián)?；“癌癥”加固梁橋的最大風險：突然倒塌世界范圍內(nèi)選取了56座橋梁。ByZdenek

Bazant每座橋梁下?lián)隙汲^了預期！我們不知道具體原因？但顯然：我們的設計預測和實際偏差較大！怎么看？怎么辦！混凝土弾模降低22%預應力損失-20-50%？汽車荷載偏差？施工問題某省一條高速路上的幾座同類連續(xù)梁橋，半幅開裂、加固；另外半幅保通期間再開裂；加固后的半幅開通交通后再開裂！建議1：拆除混凝土橋，改為鋼結(jié)構橋！引起專家反對！

關注重點：梁橋：傾覆；拱橋：吊桿總體：突然垮塌！梁橋：開裂原因不清楚，加固方案胡亂提！荷載！重載！嚴重超載！梁橋傾覆問題：外因和內(nèi)因：

主因和次因？

措施：加固、管理拱橋：吊桿問題！橋梁結(jié)構布置問題？

一個吊桿的損毀和橋梁整體垮塌？抗災加固？抗震？抗超載？抗撞？抗風？混凝土材料離散性高、分項系數(shù)較美國、歐洲大；預應力體系不合格：結(jié)構尺寸縮小、孔道壓降不飽滿、短縮、長索、彎曲索張拉失效比例高、鋼絞線銹蝕，預應力損失大等。后果：結(jié)構生命受損！建議：采用智能張拉技術，讓橋梁更安全！施工問題材料和施工質(zhì)量

汽車荷載作為一種社會性荷載，其大小與社會經(jīng)濟發(fā)展程度以及汽車工業(yè)等因素密切相關。隨著我國現(xiàn)代化建設加速，逐步進入工業(yè)化、城市化的峰值期，受區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構重型化且結(jié)構趨同的影響，大量的低端能源和重工業(yè)產(chǎn)品都通過公路運輸，實際車輛載重急劇增長，這些重載車輛對承載能力有限的公路橋梁帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。管理問題汽車超載超載壓斷了“車腰”汽車超載，輪胎“私奔”超載車輛，身首異處巨型拖掛車裝載過量火車上公路了？管理難度大形同虛設集體沖卡夜幕下的超載車各種超載裝備

1.我國汽車荷載標準的國際地位2.現(xiàn)行汽車荷載標準的適應性3.如何解決目前的問題4.由此帶來的影響問題汽車荷載研究交通運輸部高度重視：2008年1月，《公路橋梁荷載標準》編制工作啟動；2008年7月，交通部西部交通建設科技項目《橋梁設計荷載與安全鑒定荷載的研究》啟動，支持《公路橋梁荷載標準》的編制。沈海高速京哈高速京港澳蘭海高速青銀高速連霍高速廈蓉高速二廣高速內(nèi)蒙段、山西段包茂高速內(nèi)蒙段汽車荷載研究數(shù)據(jù)類型：WIM數(shù)據(jù)；計重收費；治超數(shù)據(jù)；健康監(jiān)測數(shù)據(jù)；港區(qū)磅房地域范圍：全國23省、市、自治區(qū)路段情況：國高網(wǎng)、一級、二級路共65個路段數(shù)據(jù)時間：2007年~2011年共74個時段數(shù)據(jù)總量：4277.6萬組重卡調(diào)研：15個品牌，573種車型基本數(shù)據(jù)3.3汽車荷載調(diào)研-數(shù)據(jù)情況①大型車輛在限載標準附近集中趨勢明顯②超載車輛夜間和凌晨居多（1）車重—時間分布特點③中型貨車超載嚴重汽車荷載研究地域差異客貨比例貨運貨運貨運貨運貨運客運平均車重28t24t28t21t22t12t大型車嚴重中型車嚴重超載車極少3.3汽車荷載數(shù)據(jù)分析汽車荷載研究公路功能：大部分以貨運為主，部分路段在96%以上；主力車型：實際運營貨運車輛中以6軸車為主，占53%以上；（2）車型組成及道路功能情況汽車荷載研究車型變化：2軸車比例減少，6軸車所占比例增大；（3）超載分析車輛超載普遍，中型貨車超載嚴重全國各測點超載車比例最大值中型超載貨車較多全國各測點車輛平均超載率最大值中型貨車超載率較大2007年~2011年與2011年全國車輛超載總體情況中型超載貨車增長較多大型超載貨車略有降低汽車荷載研究（4）車輛載重分析①不同路段、地區(qū)車輛載重差異大②車輛總重服從多峰分布③全國各車型0.95分位值均高于其限載標準（二軸車除外）汽車荷載研究（5）軸（組）重分析②各軸型超載問題嚴重①軸（組）重服從單峰或多峰的概率分布車型限載標準（t）保證率備注單軸1068.58%治超標準15.495%0.95分位值雙軸組1846.32%國標值2066.39%治超標準×22893.77%規(guī)范值×22795%0.95分位值三軸組2430.1%國標值3069.72%治超標準×335.295%0.95分位值4298.67%規(guī)范值×3汽車荷載研究（6）與歷史數(shù)據(jù)的比較近二十年來，我國各地汽車荷載大幅增加汽車荷載在各地區(qū)水平比較穩(wěn)定，地區(qū)間差異化程度逐步縮小增幅較大趨勢相同差異縮小汽車荷載研究（7）效應情況汽車荷載研究實際運營汽車荷載效應超越設計值的情況屢見不鮮超載使得橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，同時由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化。在超載車輛作用下，由于混凝土結(jié)構內(nèi)部已經(jīng)受到損傷，構件和連接的開裂荷載降低、剛度下降；損傷的累積，造成結(jié)構開裂、下?lián)?，降低橋面及結(jié)構的疲勞壽命，嚴重時會直接導致橋梁構件或連接破壞、橋梁整體傾覆或垮塌。汽車荷載研究超載車輛對橋梁結(jié)構安全性與耐久性的影響4建議建議交通行業(yè)——修編標準規(guī)范：荷載標準、通用規(guī)范、分項系數(shù)、設計、施工、管養(yǎng)規(guī)范等設計——重視結(jié)構設計的核心價值：縱橫向安全富裕施工——重視工程施工的基礎地位：按設計圖紙和規(guī)范保質(zhì)保量施工，采用新技術-預應力智能張拉等。監(jiān)理、管理——重視施工監(jiān)理和運營管理的保障作用、嚴格超載運輸管理科研——注重科學研究的支撐作用，不斷創(chuàng)先研究領域，腳踏實地行業(yè)標準規(guī)范耐久性安全性結(jié)構設計縱橫向最不利組合可檢可修可強安全冗余設計體系合理構造合理加強橋梁標準規(guī)范對安全和耐久的規(guī)定要求和措施建議規(guī)范環(huán)比法參照國外的荷載模式和確定方法，通過分析、比較確定我國荷載標準在世界領域范圍內(nèi)的合理位置，并且能夠滿足我國交通運輸發(fā)展需求。歷史經(jīng)驗法根據(jù)我國公路橋梁汽車荷載標準制定歷程，對交通情況開展調(diào)查，在荷載標準中充分考慮并反映實際車型和載重情況。（55噸重車、120噸掛車以及更大、更重的車等）。概率統(tǒng)計法將汽車荷載可變作為隨機變量考慮，在實測基礎上進行數(shù)理統(tǒng)計分析，根據(jù)概率統(tǒng)計理論確定荷載標準的各代表值。法律法規(guī)法汽車荷載隨機變量模型與交通運輸管理政策密切相關，在有關法規(guī)確定的前提下確定汽車設計荷載。提出汽車荷載狹義標準取值方法歷史總是驚人的相似！即使失敗的結(jié)構體在當初設計時也擁有各種不同的安全系數(shù)！出現(xiàn)事故之后就提高安全系數(shù)！沒有發(fā)生事故就降低安全系數(shù)，這樣的動態(tài)變化導致結(jié)構失效的周期性發(fā)生?。]有大車壓垮橋梁的案例？就可以取消大車驗算！有了案例，就要增加?。┑鼗A承載力的安全系數(shù)2？斜拉索的2.5？纜索的3-4？抗傾覆2.5？抗風、抗震、抗撞、抗超載及其組合的安全系數(shù)？還有很多需要不斷研究！提出汽車荷載狹義標準取值方法對廣義標準-汽車分項系數(shù)修訂建議調(diào)整方案提高了30%，提高了小跨徑橋梁的安全儲備考慮了實際運營汽車荷載隨跨徑增大而減小的趨勢調(diào)整方案：對廣義標準-汽車分項系數(shù)修訂建議調(diào)整方案提高了30%，提高了小跨徑橋梁的安全儲備考慮了實際運營汽車荷載隨跨徑增大而減小的趨勢調(diào)整方案：狹義標準車道荷載均布值車道荷載集中載車輛總重、軸重廣義標準車道、車輛荷載標準值荷載分項系數(shù)：1.4、1.8其他系數(shù)抗力系數(shù)材料耐久結(jié)構耐久設計貫徹可持續(xù)發(fā)展的設計理念：保持全壽命周期的安全富裕、可靠指標、耐久目標規(guī)劃設計施工運營養(yǎng)護和拆除現(xiàn)狀設計（Designforthemoment）全壽命設計（LifeCycleDesign）構件安全結(jié)構安全目前要加強的問題重視操作人員技術培訓施工重視施工期安全風險評估細節(jié)決定成??！施工施工工法工藝養(yǎng)護質(zhì)量誤差目前我國公路橋梁施工和運營存在著一定的問題，隨著時間和環(huán)境的變化，一些設計和施工、建設、管理的缺陷將逐步放大，橋梁垮塌事故頻繁發(fā)生。橋梁事故的“浴盆”概率曲線管理管理養(yǎng)護科研

未來公路橋梁學科應當著眼于荷載變異性、抗力衰變性、指標適用性、管理系統(tǒng)性及全壽命經(jīng)濟性、整體結(jié)構抗災能力等的研究，根據(jù)目前公路橋梁學科研究的情況，從提升公路橋梁結(jié)構安全性與耐久性的角度未來應加強下述幾個方面的研究：疲勞可靠性研究（鋼結(jié)構、混凝土結(jié)構、連接、節(jié)點和橋面板等）建立公路橋梁基礎數(shù)據(jù)庫（材料、構件、結(jié)構、連接等）汽車荷載與環(huán)境荷載共同作用下公路橋梁的耐久性研究加強支持標準規(guī)范編制的基礎性科研(材料、鋼結(jié)構、組合結(jié)構等？）加強橋梁抗災能力研究-超強地震、超大風、撞擊、爆炸、超載等開展在役橋梁可靠性評估和長期性能檢測項目科研安全性研究科研構件體系時變耐久性研究科研環(huán)境層面材料層面構件層面結(jié)構層面世界范圍橋隧工程倒塌事故屢見不鮮世界橋梁倒塌事故趨勢圖世界范圍內(nèi)橋