[海珠桥“金属疲劳”忧患录] 海珠桥

时间：2019-02-06 04:30:00　来源：达达文档网本文已影响人

　　50多年前为建造海珠桥提供钢材的英国企业给市政部门发来传真，提醒说海珠桥桥梁钢材已有100年“高龄”，接近金属疲劳期，引起各方关注。　　　　海珠桥全身“体检”
　　
　　尼港桥、英国伦敦塔桥、日本明石海峡大桥，中国的上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等著名大桥等，都是宝贵的空间艺术品，皆为著名景观和城市标志。
　　华南大都会广州的标志性桥梁又花落谁家呢？1988年建成的洛溪大桥主跨180米，开创了我国大跨径PC连续钢构桥的先河；2000年建成的ㄚ髻珠江大桥主跨360米，全长1084米，荟萃我国桥梁技术的精华，为世界同类型桥梁中的第一座万吨转体桥梁，一度是全球跨度最长的特大型钢管混凝土拱桥。
　　无疑，上述两桥皆为杰作，但在广州市民心目中，羊城的标志性桥梁非历经70载风雨的海珠桥莫属。今年3月，50多年前为建造海珠桥提供钢材的英国企业给市政部门发来传真，提醒说桥梁钢材已有100年“高龄”，接近金属疲劳期，如继续使用则建议进行疲劳强度测试，并根据测试结果进行加固。
　　海珠桥在1949年10月14日广州解放前夕被国民党军队炸毁，1950年3月由市政府重建，所用钢材从英国购入。这些钢材由当时英国的一座旧钢桥上拆卸而来，所以计算其寿命快到百年“大寿”。广州市政部门已经制定针对海珠桥钢材的疲劳测试方案，确定方案后再进行测试招标，这将是继2003年海珠桥结构的动静载实验和蛙人水下桥墩检测后，海珠桥的又一项重要“体检”。
　　
　　硬梆梆的金属也“疲劳”
　　
　　包括海珠桥在内的跨江大桥是工程监督的重点，被纳入广州桥梁安全监测网，桥上设有数据采集点，实行24小时监测，“金属疲劳”当然是主要监测项目。
　　人干活会累，硬梆梆的钢铁也会疲劳吗？金属太“疲劳”，有什么后果？
　　早在100多年前，科学家就发现“疲劳”是破坏金属材料的大敌。法国几何学、机械原理和工程力学专家庞斯列（1788―1867），于1837年末在巴黎理学院创建了一门关于实验力学的新学科。他认为，使用耐承受冲击的可锻铸铁构件比其他铸铁为佳，因为这种铸铁在拉伸试验时能产生较大的伸长变形，能够吸收较大的动能而不致断裂。他解释“一队士兵以整齐步伐通过桥梁时桥断人堕”的原理，还指出应力的重复循环引起金属疲劳的现象：在拉伸和压缩的交变作用下，再好的弹簧也会产生疲劳破坏。
　　硬金属看来“铁骨铮铮”，但研究证实，飞机发动机突然爆裂、强风使钢桥崩塌等惨祸发生前，机身、桥梁会产生异常的震动，这实际上是“金属疲劳”的一种先兆。所谓金属疲劳，就是机械零部件或结构件如飞机、汽车、拖拉机以至桥梁的金属构件，只要反复承受一定变动的外力，将使金属表面特别是尖角、孔洞等应力集中点首先产生微小的裂纹。由于承受力的长期反复作用，微小裂纹逐渐由小变大，达到一定程度时会突然断裂。通俗地说，人们大概都有这样的经验：一次折不断一根铁丝时，只要反复折几次，铁丝就折断了；厨师炒菜时锅铲折断；自行车突然前叉折断，导致车翻人伤等，这些都是金属疲劳的缘故。
　　
　　金属“劳累过度”的后果
　　
　　1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然出轨，100多人遇难，导致近50年来德国最惨重的铁路事故。事后调查发现，惨剧竟然是一节车厢的车轮疲劳断裂引起。
　　2001年11月7日，四川宜宾南门大桥一断为三，造成两死两伤。专家分析，断桥是多种因素共同作用的结果：落后的工艺无法杜绝吊索生锈，而过度的金属疲劳加速了大桥夭折。资料表明，宜宾大桥到2005年的设计每日车辆流量是7760辆，而倒塌前已达到47000多辆。在长年累月的超负荷运营下，吊索强度急剧下降，直到突然断裂。
　　2002年5月25日，台湾“中华航空”一架机龄超过22年的波音747客机坠毁，机上225人全部罹难。经过五个多月调查，确认机尾下方蒙皮和左五号门金属疲劳，中油箱下方主结构体出现变形，是造成机体空中解体的最大因素。
　　据不完全统计，第二次世界大战结束以来，全球发生过几千艘船舶、几十座桥梁毁于金属疲劳破坏，几百起因铁轨或机车车轮、车轴疲劳引起的火车翻车事故，有过数千起因汽车车轴、车架疲劳破坏而使司机、乘客惨死，几万名拖拉机手因前梁、车架或操纵杆疲劳破坏而受伤的记录。人类把人造卫星送上天的历史不过半世纪，但也出现卫星因金属疲劳引发坠毁的意外。
　　
　　金属免疫疗法
　　
　　随着科技进步，现已出现“金属免疫疗法”的新技术，可增强金属的“抗疲劳强度”。
　　另外，受到人类服用维生素增强抵抗力的启迪，冶金专家在金属材料中添加少量稀土金属，如：含有锆和稀土金属的镁合金，不但抗“疲劳”性能佳，而且在高温下仍有很高的强度，重量只有铝合金的四分之三，是制造喷气式飞机的优良材料。在金属材料中添加各种“维生素”是增强金属抗疲劳的有效办法。在钢铁和有色金属里，加进万分之几或千万分之几的稀土元素，可大大延长使用寿命。必要时，采取防震措施也可减轻金属疲劳。在监测手段方面，程序加载疲劳试验机和随机加载疲劳试验机开始得到应用，可准确预测部件的疲劳寿命。
　　
　　“耻辱戒指”的警示
　　
　　事实上，安全性贯穿着现代桥梁的设计、建造和维护的全过程。优秀的桥梁设计师格外重视美学造型、景观、环境保护和安全的统一，以达到人文景观、环境景观和安全性的完美结合。故此，年愈七旬的海珠桥经受岁月的考验，至今仍傲然屹立，老骥壮志令人肃然起敬。
　　上世纪60年代，加拿大一座在建桥梁突然倒塌，事故的直接原因是毕业于加拿大工学院的一名工程师的设计错误。学院为此蒙受了重大的荣誉损失，将此事引为“校耻”。为了吸取惨痛教训，校方买下这座废桥的钢材加工成“耻辱戒指”，从校长、教师到毕业生，人人的右手无名指都佩戴一枚。历届毕业生知耻而后勇，干出非凡业绩为母校赢得了良好的口碑。
　　1999年1月4日，落成不久的重庆綦江彩虹桥垮塌，包括18名年轻武警官兵在内的40名无辜者遇难。所以，桥梁通车后也并不意味着万事大吉，应更加重视耐久性问题。桥梁在建造和使用过程中，一定会受到设计、环境、有害化学物质的侵蚀，承受车辆超载、风吹雨打、地震、疲劳、人为等因素的“摧残”，同时材料的自身性能也会不断退化，令水泥和钢材受到不同程度的损伤和劣化。在环境污染日益恶化的状况下，桥梁以更快的速度老化。举一个实例，1967年美国俄亥俄河上的一座大桥倒塌，造成46人死亡。原因为何？酸雨腐蚀钢梁。我国是世界上酸雨污染最严重的国家之一，对此危害不可不防。
　　在血的教训的鞭策下，欧洲国家非常重视桥梁结构的性能设计（即PBD，Performance Based Design），内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观性、耐久性、抗腐蚀和疲劳性等。与发达国家相比，因施工质量和管理水平较低，国内的桥梁设计、建造和维护技术仍存在一定差距，业内人士仍需努力！

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