闻宝联:蚁穴溃坝 滴水桥塌
5月14日早7时,四川航空公司空客A319飞机执行重庆至拉萨的3U8633航班任务,在成都区域巡航阶段,驾驶舱右座前风挡玻璃破裂脱落,川航机长刘传建驾驶座舱失密的客机安全迫降的新闻在国内外引起轰动。媒体高度评价这次惊险的迫降是史诗级的壮举。
从航空专业角度来说,这些赞扬一点都不过分。但在宣传正能量的同时,我们不禁会想:为什么会出现这种差点酿成重大事故的小概率事件?原因还在进一步排查分析中。
历史总是惊人地再现,1990年6月10日,英国航空5390号班机在飞行过程中驾驶室中的一块挡风玻璃突然飞脱,并将机长吸出机外。事后调查显示,窗户结构没有问题,也不是鸟类撞击引起的,在对负责更换玻璃的技术人员进行调查时发现了13处违反规定的操作。通过对比资料,调查小组找到安装在挡风玻璃中的螺丝钉,发现螺丝钉的尺寸偏小。90颗螺丝钉中有84颗直径比标准的小,为0.026英寸(1毫米);而其余6颗的长度是0.1英寸(3毫米),比标准的短。更换了的挡风玻璃被安装上了不合规格的螺丝钉,当机舱内及机外的气压有异时,挡风玻璃最终承受不了这股气压而导致爆炸性减压。就是这么一点点小的细节差异,差点机毁人亡。
细节决定成败、影响生死!
我每年都会对环渤海地区的桥梁进行耐久性状态调研,连续追踪十余年,感触颇深,那就是细节的重要性。可以说蚁穴溃坝,滴水桥塌。
自上世纪90年代以来,我国开始重视对桥梁结构耐久性的分析和研究,并取得了一定的成效。但大部分都是从统计分析和材料等方面进行的,对桥梁结构设计、施工与设计人员在操作方式方面的改善特别是对细节的处理还尚显不足。桥梁结构耐久性设计与一般的桥梁结构设计在本质上有一定的区别,这对桥梁的经济性和安全运营起着决定性的作用。
除施工存在的问题外,设计问题更是主要的,尤其是在桥梁施工及使用期间的安全性方面往往存在很多设计上的问题。很多桥梁设计人员通常只注重结构强度计算方面的安全设计,对结构的维护、构造、材料、结构体系,从设计到施工等方面的影响因素以及使用期间出现的人为破坏等考虑得较少,难以保证桥梁结构的安全,这也是促成我每年进行环渤海桥梁耐久性调研的原动力之一。
耐久性设计本质上是基于环境的结构设计。上个月我去给某高速公路建设项目进行业务培训,课后有一个技术员提出一个问题:我们现在图纸上防撞墙混凝土的要求是C30,别的指标没有提,这对不对?我回答说那肯定是错误的。防撞墙在桥梁结构中不属于承重构件,只起到防护作用,给人感觉重要程度很低,所以一般设计人员通常只提出最低强度要求C30。可是,桥梁的防撞墙处于几乎最恶劣的环境下,特别是北方冬季下雪后使用化冰盐融雪,防撞墙处于水冻和盐冻环境下,还有干湿循环、与汽车尾气最直接接触,又处于中性化环境,可以说,所有不利于耐久性的因素都集中在了防撞墙上,但没有引起大家的足够重视。
水是生命之源,但对混凝土结构来说,很多时候却是万恶之源。
调研发现,绝大多数桥梁的排水管密封都有问题。工程上,以前最常见的就是用沥青来密封排水管缝隙,开始没有问题,但随着沥青的不断老化以及冬季收缩,排水管四周便出现渗漏水,在冻胀、盐腐蚀的综合作用下很快这一局部就会溃散,紧接着病害会快速蔓延,造成大面积破坏(如图1所示),直接影响结构的安全。这也是个很小的细节问题。
图 1 密封材料不防水造成的病害
图2虽解决了密封的问题,但排水管本身太短,排水时在风力等因素作用下,所排出的水又落到梁体的表面,污染了梁体,加速了其腐蚀。解决这个问题只需排水管再长一些就可以了。
图 2 短排水管
排水管的选材也很重要,即便密封、管长都解决了,但铁管本身抗腐蚀性很差,在盐水的作用下,用不了几年就会发生锈蚀,管材锈烂(如图3所示),很快排水功能丧失,局部区域迅速劣化进而影响到周边。解决这个问题只要不用钢管就可以了,其实这也是一个细节问题。
图 3 锈烂的铁质排水管
吸取以上经验和教训,做好密封,换用硬质塑料管材,管材长度再长一些,出水口延伸到边梁的梁底以下(如图4所示),这样排水时即便风吹,也不会污染到梁体。这又是一个细节问题。
图 4 硬质塑料排水管
结构设计师仅着眼于配筋、钢绞线、强度、刚度、稳定度等影响承载力的指标,而耐久性差已成为目前我国建筑结构所面临的重大安全问题,因而设计时必须从结构的构造和原材料等角度考虑。
其实起到画龙点睛作用的,往往是容易被大家忽略的细节、小节。小节无小事,细节定存亡!
越是小节、越是细节越关键。著名物理学家、资深院士刘广均先生一直强调:对最基本概念的理解体现了对学科的认知深度。同样,对局部细节的处理,也不断加深我们对工程的理解。
编辑:鞠丽
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