橋梁抗倒塌能力魯棒性設計研究

陳寶春，黃冀卓，余印根

(福州大學 土木工程學院，福建 福州 350108)

橋梁是跨越障礙的人工構造物，是道路的重要組成部分。力學與計算科學、材料科學與工程、機械設備等科學與技術的進步，不斷推進了橋梁技術的發展，橋梁的類型越來越多、工程規模越來越大、跨度也在不斷地增長，投入使用的橋梁也越來越多。但在這個過程中，也伴隨著數不清的事故發生，乃至倒塌。在橋梁技術的發展過程中，人們經受了太多的失敗，橋梁事故并不僅僅限于過去，在力學理論、解析方法相當成熟完善、建設技術水平很高的今天，橋梁事故仍時有發生。

2007年以來，世界各地都相繼發生了多起程度不一的橋梁倒塌事故。以中國為例，近5年全國各地至少有20座橋梁發生垮塌事故，事故造成了上百人傷亡和失蹤。在倒塌的橋梁中，有近6成橋梁的使用年限不到20年。

對橋梁垮塌事故進行記錄和分析，以積累教訓、警示后人、推動技術進步，這是一項非常重要的工作[1-2]。

造成橋梁垮塌的原因很多，但大致可分為兩類，即自然因素和人為因素。自然因素包括地震、火災、洪水、滑坡、冰塊等自然災害，以及長期疲勞、裂縫、材料劣化、截面損傷和其他不可預見的因素；人為因素包括施工問題(施工過程中的事故、施工質量不足引起使用中的問題)，設計缺陷(理論認識不足、設計責任等)，超載超限，船只、火車或汽車的意外撞擊，缺乏檢查與養護等。

事實上，橋梁事故往往是上述幾種因素的多重作用結果。為了使內容有所側重點，筆者僅從設計角度出發，首先分析橋梁事故中存在的設計因素，然后針對如何提高橋梁的抗倒塌能力提出若干設計建議。

1 橋梁事故設計方面的主要原因

1.1 認識不足

一代橋梁工程師創造和發展了一種橋梁設計建造理論，但對于一些特定的現象及材料性質并沒有完全理解。當這種橋型因為某種原因倒塌時，下一代的工程師們就會引入一種新的理念，起初大家對于這種新的理念都非常謹慎，因為他們謹記著曾經的事故，但很快，這種新的理論就被延伸到了極限，所以一切又都繼續了。

眾所周知的美國塔科馬海峽大橋倒塌事故就是一個由于當時人們認識水平不足而導致的非常經典的災難性案例。1940年11月7日，塔科馬海峽大橋(主跨853 m)于建成后僅4個月，在19 m/s風速的作用下突然倒塌(圖1)。塔科馬海峽大橋的倒塌使人們意識到風載對橋梁的危害性，進而引起了世人對橋梁風致振動問題的研究。

圖1 塔科馬海峽大橋倒塌Fig.1 Collapse of Tacoma narrows bridge

1.2 設計責任

結構安全涉及到生命安全和財產安全等重大問題，因此結構工程師的責任不應僅局限于設計出滿足規范要求的結構，還應能充分預估可能出現的風險，設計出具有足夠風險防范能力的可靠結構。

以1983年美國康乃迪克州的Mianus River Bridge倒塌事件為例[1]。該橋倒塌部分為中部的一個懸掛跨(圖2)，在設計中懸掛跨的每一角與兩側的懸臂跨是通過上下兩個栓銷和兩片吊板進行吊掛連接，并通過緊固螺栓防止兩者發生錯動(圖3)。調查發現事故的主要原因是：應力腐蝕引起了緊固螺栓的脆斷，再加上懸掛跨與懸臂跨之間的連接橫斷面與縱橋向成45°夾角，于是在縱橋向位移作用下導致了橫橋向節點發生水平錯動，從而使吊板從栓銷處脫落，進而懸臂跨掉落。此外，緊固螺栓蓋板的遮擋使得連接處已存在的隱患難于在歷次橋檢中被發現，也是導致事故的一個原因。

圖2 Mianus River Bridge 倒塌Fig.2 Collapse of Mianus River Bridge

圖3 Mianus River Bridge 連接節點Fig.3 Connection of Mianus River Bridge

Mianus River Bridge的倒塌看似是一起因鋼材應力腐蝕導致的倒塌事故，而實際上是一起負有設計責任的事故。從上述的介紹可知，該橋中部懸掛跨為一靜定結構，而且端部連接處的每一個受力部位都僅靠一個栓銷和一個緊固螺栓連接，無多余安全措施，于是“靜定結構”+“節點無冗余”構成了Mianus River Bridge在設計方面的缺陷和隱患。類似的缺乏結構冗余度的設計缺陷也可在韓國漢城圣水大橋(Sungsu Bridge)垮塌事故[1]中發現。

2 橋梁結構魯棒性設計簡介

2.1 結構魯棒性簡介

1968年英國倫敦的Ronan Point公寓塔樓發生煤氣爆炸，導致22層的塔樓局部倒塌(圖4)，造成重大人員傷亡，這一倒塌事件拉開了人們對結構魯棒性研究的序幕。

圖4 Ronan Point公寓倒塌Fig.4 Collapse of Ronan Point apartment

魯棒性，譯自英語Rbustness，健壯和強壯的意思，原為統計學術語，也應用于控制理論等，用以表征控制系統對特性或參數攝動的不敏感性。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。結構魯棒性也譯成結構整體牢固性、穩固性、強健性，主要指結構在意外作用下結構抵抗整體倒塌的能力。

2001年美國世貿中心雙子塔在“9.11”恐怖襲擊事件中的連續倒塌，震驚了全世界，并由此引發了世界各國對結構抗連續倒塌性能或結構整體牢固性能的極度重視及研究熱潮。

此后若干年間，多個國家和研究機構都相繼發布了各自的研究成果。如：美國公共事務管理局于2003年編制了《聯邦政府辦公樓以及大型現代建筑連續倒塌分析和設計指南》[3]、美國國防部于2005年編制了《建筑抗連續倒塌設計》[4]、日本鋼鐵聯盟(JISF)和美國高層建筑和城市住宅理事會(CTBUH)經過兩年多的研究，于2005年聯合發布了《高冗余度鋼結構倒塌控制設計指南》[5]。此外，歐洲的Eurocode 1(2005)[6]中亦有對如何改善結構抗連續倒塌能力作出了規定。

事實上早在1992年，英國《建筑規程》[7]就已將抗連續倒塌的要求納入了規范。國際標準ISO 2394(1998)《結構可靠性通則》[8]將結構整體牢固性(Structural Integrity)或結構魯棒性(Structural Robustness)定義為：“結構在火災、爆炸、沖擊以及各種人為錯誤或破壞等突發事件作用下，不發生與初始破壞不成比例的大范圍倒塌的能力。”由此可見，結構整體牢固性或魯棒性體現了結構對局部破壞的不敏感性。具備良好整體牢固性和魯棒性的結構，不會由于其局部破壞而引起不成比例的大范圍連續倒塌破壞。

2.2 我國結構魯棒性的研究

我國近30年來處于大規模的土木工程建設時期，建設了大量的房屋、橋梁等，其中不乏世界級的超高、大跨結構。令人遺憾的是，與國外與時俱進的先進設計理念相比，我國的結構設計規范或規程均未對結構的整體牢固性或魯棒性提出具體的設計要求。而根據已有研究成果可知，按照目前我國規范設計的結構并不一定具備良好的整體牢固性或魯棒性[9]。

在結構設計中引入結構魯棒性設計，是當今結構安全性設計理念的重大變化與世界潮流，是人們在血的教訓基礎上發展起來，與傳統安全性、適用性、耐久性同樣重要，甚至是第一重要的設計原則。它從必須保證結構在設計荷載作用下不能出現破壞的安全性原則發展為還需在偶然作用下具有足夠的整體牢固性的原則。

建筑結構主要為豎向傳力體系，其內部構件之間往往具有多重相關性，因此建筑結構一般具有多條傳力路徑和較高的體系冗余度。與建筑結構的復雜體系相比，橋梁的結構體系則相對簡單，其多數為單向的傳力體系，結構冗余度低，不具備多條傳力路徑，因此橋梁的整體牢固性或魯棒性問題顯得更為突出。然而，與建筑結構相比，我國關于橋梁結構魯棒性的研究則更為缺乏[10]。

2.3 橋梁結構的魯棒性設計

我國目前的公路橋梁設計規范以基于承載能力極限狀態和使用極限狀態的極限狀態設計理論，已有較為成熟的計算理論與方法。相比于結構的安全性以大量的計算為基礎，結構魯棒性的設計更有賴于設計工程師對魯棒性重要性的認識、對結構體系受力概念的理解與掌握和對構造措施的把握，在目前規范中普遍缺乏相關規定時更是如此；同時也更有賴于設計人員的社會責任感。

橋梁設計人員在進行設計時，在滿足現行規范要求的同時，對橋梁魯棒性設計提出以下幾點建議：①分析橋梁的易損構件與部位，這些易損構件與部位是否有可靠的構造措施，是否有檢查、維修、更換的措施；②確認易損構件或部位發生局部破壞時是否會導致結構產生連續倒塌破壞，造成惡性的事故；③分析結構內部是否具有冗余，是否能構成完全封閉的傳力體系；④分析結構約束條件的基本假定是否滿足要求，是否在意外作用下會產生剛體位移。

3 橋梁結構魯棒性設計實例分析

結合實際工程案例，從結構方案和構造措施兩方面初步探討橋梁魯棒性設計的方法與技術措施，希望能對廣大橋梁結構工程師及相關專業人士有所啟迪，進而達到拋磚引玉的效果。

3.1 中、下承式拱橋懸吊橋面系的魯棒性設計

3.1.1 主要結構形式

在中、下承式拱橋中，梁板式橋面系的布置形式有3種，即縱鋪橋面板式、橫鋪橋面板式和整體肋板式，見圖5。縱鋪橋面板式橋面系中只設置了橫梁與吊桿連接；若將橫梁改為沿橋軸方向的縱梁，則就是橫鋪橋面板式橋面系；若橋面系中既設有橫梁又設有縱梁，而且橫、縱梁之間能形成一個整體，那就是整體肋板式橋面系。

除拱梁組合體系的橋面系以縱梁為主外，我國大多數的中、下承式拱橋的懸吊橋面系采用圖5(a)中的縱鋪橋面板式的橋面系結構。這種形式的橋面系，結構受力明確，施工方便。

圖5 中、下承式拱橋懸吊橋面系布置形式Fig.5 Floor system arrangements of half-through and through arch bridges

3.1.2 垮塌事故與魯棒性分析

縱鋪橋面板式的橋面系類似于搭積木結構，沒有冗余度，整體牢固性較差，抗風險能力薄弱。橫梁的外部支承僅為吊桿，而吊桿為易損性構件，一旦吊桿斷裂，橫梁失去外部約束后，在自重和車輛等荷載的作用下產生剛體運動，造成橋面系落入河中，引發嚴重的車毀人亡事故。

1990年建成的四川宜賓小南門橋，主橋系中承式鋼筋混凝土肋拱橋，凈跨240 m，凈矢高48 m，矢跨比1/5。2001年11月7日，發生因部分吊桿斷裂而橫梁脫落、橋面坍塌的事故，見圖6。

類似的拱橋斷索事故還有新疆庫爾勒孔雀河大橋(2011年4月12日發生倒塌事故，如圖7)和福建武夷山公館大橋(2011年7月14日發生倒塌，如圖8)。

圖7 孔雀河大橋倒塌Fig.7 Collapse of Kongque river bridge

圖8 公館大橋倒塌Fig.8 Collapse of Gongguan bridge

對于拱橋的斷索事故，許多技術或管理人員并沒有進行深入的剖析和反思，加上缺乏結構魯棒性的概念與知識，盲目地質疑鋼管混凝土拱橋的可行性與安全性，武斷地將一些橋梁評為危橋，限載、限制交通、更換不必更換的吊桿，甚至炸毀整座橋梁，帶來了不必要的經濟損失，造成了不良的社會影響。這是缺乏結構魯棒性的概念與知識帶來的另一不良傾向。

3.1.3 魯棒性設計

與縱鋪橋面板式的橋面系不同，由于橫鋪橋面板式和整體肋板式的橋面系加強了縱橋向橋面系結構間的相互聯系(這得益于縱梁的設置)，因此它們在突發情況下(如某吊桿斷裂)，仍能通過縱向結構的內力重分布很好地實現縱向傳力的延續性，從而保證橋面系不掉落或延遲掉落時間(為人員及車輛的撤離提供足夠的時間)，避免傷亡事故的發生。

由此可見，為了保證中、下承式拱橋的整體牢固性或魯棒性，其橋面系應采用橫鋪橋面板式或整體肋板式，其中后者的整體牢固性最好。

鑒于此，國家標準GB 50923—2013《鋼管混凝土拱橋技術規范》[11]第7.5.1條(為強制性條文)規定：中承式和下承式拱橋的懸吊橋面系應采用整體性結構，以橫梁受力為主的懸吊橋面系必須設置加勁縱梁，并應具有一根橫梁兩端相對應的吊索失效后不落梁的能力。

3.1.4 既有橋梁的魯棒性加固設計

對于已建的采用縱鋪橋面板式橋面系的中、下承式拱橋，可通過加設加勁縱梁進行加固改造，以提高橋面系的結構魯棒性。

福州閩清石潭溪大橋為凈跨136 m的鋼管混凝土中承式桁拱，矢跨比為1/5，橋面布置為凈-9+2×1.75 m。設計荷載為汽-20，掛-100，人群3.0 kN/m2。橋面系為縱鋪橋面板式〔圖9(a)〕，鋼筋混凝土土字型吊桿橫梁，其上架設鋼筋混凝土小T梁橋面板結構。小T梁之間采用鉸接，與橫梁相交處采用混凝土濕接縫，并將部分主筋縱向相連，使縱橫梁連成整體。通過在橫梁之間加設鋼管桁架加勁縱梁〔圖9(b)〕，對橋道系進行了改造，提高橋面系的結構魯棒性[12]。

圖9 石潭溪大橋加固Fig.9 Reinforcement of Shitan river bridge

廣州丫髻沙大橋主橋為76 m+360 m+76 m三跨飛鳥式鋼管混凝土拱橋。懸吊橋面系為鋼橫梁+混凝土橋面板的組合結構，并利用支承檢查車軌道的小型鋼梁增強橋面的整體性。然而，由于小型鋼梁的剛度小，起不了加勁作用，且經過近10年的運營，在與鋼橫梁相接處發生聯接破壞，并擴展至鋼橫梁。2011年進行了采用大縱梁加勁的加固改造，提高了橋面系的結構魯棒性。

3.2 橋梁拉索結構的魯棒性設計

3.2.1 拉索安全性設計

橋梁拉索，包括拱橋的吊桿、系桿，懸索橋的吊索和斜拉橋的斜纜等，往往是橋梁結構中的關鍵受力構件。現代拉索多由高強鋼材制作，截面小、應力幅高、疲勞問題突出、耐腐蝕性能弱，因此其極易在橋梁服役期內發生疲勞脆性斷裂。研究表明，橋梁中拉索的壽命僅為10～40 a，甚至更低[13]。拉索斷裂將導致橋梁結構的受力與預期的設計分析結果完全不同，進而可能引發結構受損甚至整體倒塌破壞。如3.1節中所述的中、下承式拱的懸吊橋道系，吊桿的破斷可導致局部橋面結構的毀損和掉落；對于剛架系桿拱，系桿系的破斷將導致拱的水平推力的釋放，引發橋梁整體結構的垮塌。U.Starossek將該倒塌現象稱之為解扣式倒塌(Zipper-type collapse)[14]。

拉索作為結構的關鍵受力構件，提高其安全性設計，以避免拉索的破壞，是橋梁索結構提高其總體抗倒塌能力的重要措施，也是橋梁魯棒性設計的重要內容。常見的方法有：

1)設計中對拉索取用較一般構件更高的安全系數。它與橋梁的經濟性有關，對于中、下承式拱的吊索或系桿索，因其在整體結構中所占的費用不大，因此與經濟性矛盾不大。

2)提高拉索抗腐蝕、抗疲勞的結構設計與構造措施。此外采用碳纖維索等耐久性好的材料，也是提高拉索安全性的一個發展方向，然而目前還未進入實用階段。

3)可檢修、可更換設計。國家標準GB 50923—2013《鋼管混凝土拱橋技術規范》[11]中第7.4.1條(為強制性條文)規定：鋼管混凝土拱橋的吊索與系桿索必須具有可檢查、可更換的構造與措施。

3.2.2 拉索魯棒性設計

作為橋梁結構關鍵構件的拉索，若能夠為每根拉索提供安全備用索，以實現拉索中拉力傳遞的多路徑，從而保證結構在局部斷索的情況下仍能具備良好的結構整體性和傳力的延續性，不出現因斷索而毀橋的事故，是拉索魯棒性設計的一個措施。該方法目前在斜拉橋中已有應用的例子[15](圖10)。在中、下承式拱橋懸吊橋面系中的應用也開展了研究，但尚無實際的應用[16]。

圖10 A1型破損安全斜纜系統Fig.10 Failure safety cable system of type A1

當然，這種設計在提高橋梁魯棒性的同時也將導致工程成本的增加，如何考慮成本與結構魯棒性之間的平衡是一個值得深入探討的問題。

3.2.3 拉索結構的魯棒性設計

對于大跨度的懸索橋和斜拉橋，局部某根拉索的斷裂則有可能會誘發其他拉索的漸次斷裂，進而出現整座橋梁倒塌的嚴重后果。為此，在拉索結構設計中，要將斷索作為一種偶然(突發)荷載工況，評估橋梁的整體傳力性能和安全性。美國PTI (2007)在《斜拉橋的設計、試驗和安裝推薦指南(第5版)》[17]中要求在任意一根拉索失效的情況下不出現結構失穩破壞。我國 JTG/T D 65-01—2007《公路斜拉橋設計細則》[18]規定：“在斜拉橋結構計算中，至少應確保一根斜拉索脫落斷索后，主梁最大應力增加不應超過相應設計應力的10%”。

對于拱橋懸吊橋面系采用整體結構時，拉索破斷工況后，結構受力的計算規定目前還缺乏研究。至于縱鋪橋面板無加勁縱梁的懸吊橋面系結構，因拉索破斷將引發橋面的垮塌，如3.1節所述，結構缺乏基本的魯棒性，不應該允許在設計中出現。

對于斷索工況涉及斷索位置和斷索數量的確定，美國PTI(2007)[17]在斷索工況中只考慮了任意位置處單根拉索斷裂的情況，而U.Starossek[19]則認為只考慮單根拉索斷裂是不夠的，從突發事故(如交通事故)引起的破壞影響范圍出發，建議考慮任意10 m范圍內所有拉索斷裂的情況。

在明確斷索工況前，有必要首先弄清斷索的原因。引起橋梁拉索發生斷裂的原因不外乎兩種：一種為應力腐蝕引起；另一種為外在人為破壞(如車輛爆炸、撞擊、故意破壞等)引起。對于第1種原因(即應力腐蝕)引起的斷索，由受力和環境因素決定了其破壞往往具有對稱性，不是橫橋向并排的兩根拉索同時斷裂，就是沿縱橋向對稱的兩根拉索同時斷裂，這種現象經常能在橋梁斷索事故中看到，應力腐蝕也是目前多數橋梁拉索斷裂的主要元兇。為此，筆者建議在涉及此類斷索分析中宜考慮至少兩根對稱拉索同時斷裂的不利工況，至于斷索位置的選擇，則建議從拉索的重要程度、易損程度及經驗方面考慮，如中、下承式拱橋，在主橋與引橋結合點處的最短吊桿易發生斷裂。至于第2種原因(即人為破壞)引起的斷索，其分析工況則可借鑒PTI(2007)[17]或U.Starossek[19]的建議。

3.3 獨柱墩橋梁的魯棒性設計

3.3.1 垮塌事故

獨柱墩連續箱梁橋因節約城市用地、視覺通透、美觀等優點在城市立交橋、高架橋等多跨連續梁橋中被廣泛應用。這種橋梁的上部結構抗扭約束主要由兩端的雙支座提供。由于橋梁的支座多為受壓而不受拉的支座，所以，當結構上雙支座中的某一支座為原點的向外扭矩大于恒載的抗傾覆扭矩時，另一側的支座將脫空，甚至出現梁體的向外轉體剛體運動，導致上部結構的落梁事故發生。

對于平面彎橋，由于在恒載和汽車荷載等作用下，不僅有鉛垂向下作用力所產生的彎矩與剪力，而且還受到向外扭矩的作用。而在外側偏載的情況下，扭矩的作用更加明顯。因此，近年來平面彎梁橋梁的倒塌事故時有發生，造成了重大的經濟損失和惡劣的社會影響。2012年發生側翻事故的哈爾濱陽明灘大橋引橋(圖11)是一座直橋，在社會上產生了極大的影響，這也值得設計者深刻反思。

圖11 陽明灘大橋引橋傾覆Fig.11 Overturning of Yangmingtan approach bridge

事后分析表明，該橋在正常的設計荷載作用下，橋梁上部結構不會發生傾覆破壞。事故調查認定該橋的破壞原因是車輛嚴重超載引起的。因此，從傳統的結構安全性設計方面來說，該事故不是安全設計問題。

我國的現實情況是，車輛不但經常超載嚴重，而且還不走“尋常路”(指車輛偏離橋中線行駛，導致橋面荷載偏心嚴重)，于是就會出現“設計安全的結構+中國特色的超載=不安全”的怪象。

車輛超載是典型的中國式難題，不是一朝一夕所能解決的。因此有人提出橋梁設計應按實際超載荷載進行設計，但是多大的超載才是應該考慮的設計荷載、對既有橋梁的荷載提高而產生的天文數字的加固費用，對此觀點進行質疑。這個問題不是本文討論的問題，不再展開。

3.3.2 魯棒性分析

由前面討論可知，結構安全性與結構的魯棒性有關，但并不等同。結構的安全性設計多依重于設計的規范與標準進行，是基于設計荷載作用下的結構安全性能。而結構的魯棒性設計，是在結構設計安全性的基礎上，考慮超出設計荷載的意外作用下，結構抵抗發生災難性事故的能力。

從結構的魯棒性觀點出發，獨柱墩由于是單支座，使其不能提供抗扭能力，結構的抗傾覆能力全部依賴于兩端支座的提供。而兩端支座通常不能承受拉力，失去了支座作為抵抗剛體轉動的能力。因此，在扭矩的作用下，如果不考慮自重，并不是一個結構而是一個機構，作為結構設計的基本假定條件并不成立，更談不上冗余的外部約束，也就是說結構缺乏基本的魯棒性。

3.3.3 魯棒性設計

對于獨柱墩橋梁，結構魯棒性的設計可考慮以下幾個措施：

1)加大兩端支座的距離，以增加自重的抗傾覆力矩并減小偏載作用下的扭轉力矩，通過增大結構安全性，來增加結構魯棒性的常規措施。

2)在墩頂設蓋梁以擴大平面尺寸以設置雙支座，這樣在保持橋墩墩柱獨柱優點的同時，增加了多跨結構的約束，對于彎橋還能明顯減小活載產生的扭轉力矩，從而提高結構的魯棒性[20]。

3)將墩頂支座設計成固結支座，以提供抗扭約束，增大外部約束冗余作用，從而增大結構魯棒性。

4)在兩端的墩帽上設置抗拉支座，以提供支座的抗扭力矩。

某高速公路互通B匝道橋第1聯處于R=200 m圓曲線上，為17.89 m+3×20 m+17.8 m等截面連續空心板結構，聯端采用雙柱墩，中間采用獨柱墩(圖12)。施工時在澆筑第1聯內側半幅橋面鋪裝層期間(兩側護欄、外側半幅橋面鋪裝層已施工完畢)，當混凝土攪拌車行駛至外側橋面某一位置時，發生聯端內側支座脫空現象(約2 cm)，后隨著混凝土攪拌車退出外側橋面，內側橋面鋪裝混凝土施工的完成，匝道內側支座也逐漸恢復正常。在隨后進行的動載測試時，在外側4部車輛就位過程中發現0#墩內側支座上翹22.5 mm的現象。

圖12 某橋B匝道橋第1聯Fig.12 First unit for B-ramp bridge

該橋第1聯連續出現的支座脫空狀況表明，其抗傾覆能力較差，應采取必要的加固措施。從結構受力分析、施工難易程度、工期等因素綜合考慮，并經過專家論證，推薦了以下加固處理方案：在0#墩和5 # 墩的內、外側都增加一根Φj15.24-3無黏結預應力鋼絞線，將主梁與橋墩拉緊，在預應力鋼絞線外加套管，使主梁在縱橋向可以移動。該預應力鋼絞線上端為錨固端，下端為張拉端，張拉端距承臺頂1.5 m。經加固處理后的第1聯在外側超載的跑車試驗下,0 # 墩內側支座未出現脫空。

4 結 語

結構魯棒性設計是人們在吸取血的教訓基礎上發展起來的，反映了當今結構安全性設計理念的重大變化與世界潮流，已引起世界各國的普遍重視。然而，我國在這方面的研究與實踐還不盡人意，橋梁結構魯棒性設計還未被大部分的工程師所認識與實踐：一方面成為我國近年來不斷發生橋梁惡性事故的一個來源；另一方面也產生了不是針對局部構件或結構的魯棒性不足解決問題而帶來的不必要的經濟損失和不良的社會影響。

今天的科學技術與管理水平已完全具備了防止橋梁災難性垮塌事故發生的能力，只要認真負責，橋梁的橋梁垮塌事故是完全可以避免的。橋梁人應該具有足夠的信心， 相信一定能建好橋，建好安全的橋，建好安全經濟、適用美觀、環保低碳的橋。

對于橋梁設計來說，結構的魯棒性是防止惡性事故最重要的一個方面，需要加強這方面的研究與實踐。

[1] Scheer J.Failed Bridges——Case Studies,Causes and Consequences [M].Berlin,Germany:Wilhelm Ernst & Sohn,2010.

[2] Akesson B.Understanding Bridge Collapse [M].London,U K:Taylor & Frances Group,2008.

[3] GSA.Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernization Projects [S].Washington,D.C.:General Services Administration,2003.

[4] USDOD.Unified Facilities Criteria:Design of Buildings to Resist Progressive Collapse [S].Washington,D.C.:United States Department of Defense,2005.

[5] 日本鋼結構協會和美國高層建筑和城市住宅理事會.高冗余度鋼結構倒塌控制設計指南[M].陳以一,趙憲忠,譯.上海: 同濟大學出版社, 2007.Japanese Society of Steel Construction,Council on Tall Buildings and Urban Habitat.Guidelines for Collapse Control Design:Construction of Steel Buildings with High Redundancy [M].Chen Yiyi,Zhao Xianzhong,translation.Shanghai:Tongji University Press,2007.

[6] EN1991-1-7 Eurocode 1.Actions on Structures,Part 1-7:General Actions-Accidental Actions [S].Brussels: European Committee for Standardization,2005.

[7] The Building Regulations [S].U K:Her Majesty’s Stationary Office,1992.

[8] ISO2394 General Principles on Reliability for Structures [S].Switzerland: The International Organization for Standardization,1998.

[9] 黃冀卓,王湛.鋼框架結構魯棒性評估方法[J].土木工程學報, 2012, 45(9):46-54.Huang Jizhuo,Wang Zhan.An approach for evaluation of the structural robustness of steel frames [J].China Civil Engineering Journal,2012,45(9):46-54.

[10] 湯國棟,王竹,廖光明,等.橋梁結構的魯棒性[J].預應力技術，2011(1):10-13.Tang Goudong,Wang Zhu,Liao Guangming,et al.Robustness of bridges [J].Expressing Techniques,2011 (1):10-13.

[11] GB 50923——2013鋼管混凝土拱橋技術規范[S].北京:中國計劃出版社,2013.GB 50923——2013 Technical code for concrete-filled steel Tube Arch Bridges[S].Beijing:China Planning Press,2013.

[12] 彭桂瀚，袁保星，陳寶春.加設鋼管桁架縱梁改造中承式拱橋懸掛橋道系的應用研究[J].公路工程,2009, 34(3)：109-114.Peng Guihan,Yuan Baoxing,Chen Baochun.Research on strengthening suspended deck system for half-through arch bridge by setting longitudinal steel-tubular trusses [J].Highway Engineering,2009,34(3):109-114.

[13] 范立礎.橋梁工程安全性與耐久性——展望設計理念進展[J].上海公路, 2004, 91(1):1-7.Fan Lichu.Safety and durability of bridge engineering—progress of design concept in prospect [J].Shanghai Highways,2004,91(1):1-7.

[14] Starossek U.Typology of progressive collapse [J].Engineering Structures,2007,29(9):2302-2307.

[15] 湯國棟, 陳宜言, 姜瑞娟,等.橋梁破損安全拉索及其系統研究[J].四川大學學報:工程科學版,2007,39(6):14-20.Tang Guodong,Chen Yiyan,Jiang Ruijuan,et al.Study on failure safety cable systems of bridges [J].Journal of Sichuan University: Engineering Science Edition,2007,39(6):14-20.

[16] 陳宜言,湯國棟,廖光明,等.拱式橋梁破損安全吊桿及其系統研究[J].四川大學學報:工程科學版,2008,40(1):44-50.Chen Yiyan,Tang Guodong,Liao Guangming et al.Study on failure safety suspender systems of arch bridges [J].Journal of Sichuan University:Engineering Science Edition,2008,40(1):44-50.

[17] Recommendations for Stay Cable Design,Testing and Installation[S].5thed.Farmington Hills: Cable-Stayed Bridges Committee,Post-Tensioning Institute (PTI), 2007.

[18] JTG/T D 65-01—2007 公路斜拉橋設計細則[S].北京:人民交通出版社,2007.JTG/T D 65-01—2007 Guidelines for Design of Highway cable—stayed Bridges[S].Beijing:China Communications Press,2007.

[19] Starossek U.Progressive Collapse of Bridges——Aspects of Analysis and Design [R].Mokpo,Korea:Invited Lecture,Proceedings,International Symposium on Sea-Crossing Long-Span Bridges,2006.

[20] 黃龍田,李載寧.某獨柱式匝道彎橋病害分析和加固改造[J].城市道橋與防洪,2011,2:60-62.Huang Longtian,Li Zaining.Fault analysis and reinforcing reconstruction of a single-column ramp curved bridge [J].Urban Roads Bridges & Flood Control,2011,2:60-62.