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日本如何建造桥梁

发稿时间:2012-09-10 00:00:00   来源:学习时报   作者:刘挺

  日本有一句俗语是这样说的:世界上有四样东西最可怕——地震、打雷、火灾和父亲。其中,地震排在“四怕”之首。地处环太平洋火山地震带西缘的日本,犹如坐在摇椅上一样总是处于晃动中,全球里氏6级及以上地震的20%都发生在这个岛国,平均每年有感地震达1000次左右。一直以来,如何提高桥梁的抗震性就成为日本桥梁建设者面临的一道难题。

  不断改进的桥梁设计规范

  公元1886年(明治19年)日本出台了第一部现代意义的桥梁规范——《桥梁筑造保存方法》。在此之后,几乎每次引起桥梁严重破坏的大地震都会促使日本政府修订桥梁抗震规范。例如,1978年宫成县地震促使1980年出版的桥梁设计规范开始考虑结构塑性变形能力,1995年的阪神地震使日本桥梁工程界提出了延性抗震设计和性能抗震设计。

  日本的桥梁抗震设计以确保针对桥梁的重要程度而要求的抗震性能为目的,将桥梁分为A类与B类,A类为一般重要桥梁,B类为特别重要桥梁(一般为高速道路、一般国道及紧急输送道路桥梁)。对于A类桥要求在设计基准期内在大概率地震作用下,桥梁不产生严重破坏,在出现小概率的大地震时桥梁不产生致命的破坏;对于B类桥要求在设计基准期内在大概率地震作用下,不出现损害桥梁整体性的破坏,在小概率地震作用下仅产生有限的破坏,但不影响桥梁机能的迅速恢复。

  日本桥梁设计权威依据是道路桥梁设计规范,共有五册,每一册后面均附有对规范的解释。每一册均由相应的专门委员会负责编写。其委员会由全国桥梁设计、施工方面的专家组成。根据世界桥梁的发展状况和设计、施工中反映出来的问题,基本上每年都再版、修订一次,使规范不断丰富、不断完善,成为日本桥梁设计人员的得力工具。

  制度严密的施工管理

  日本是一个非常注重制度管理和流程的国家,对于不同类型的工作及事务都有十分详细明确的规定。日本的桥梁施工采用监督员和现场代理人制。监督员是由建设部在全国各地的建设处人员承担,属于国家公务员。由于公务员只需通过国家公务员考试,所以其专业知识不一定很强,主要是对现场代理人进行管理,因此一位监督员也可以同时监督几个桥梁工地,其职责是审查由代理人呈报上来的各种材料,并由其签字生效,其依据是施工管理标准。在管理标准中根据不同桥梁、施工特点,编制了不同的管理表格,内容极为详细,对施工的项目、需测定的部位、误差的大小,均有明确的规定,并有照片佐证。监督员有时也根据管理标准,去施工现场对某一环节加以验收。现场代理人则由施工中标公司自己根据工程费用多少委派不同级别的土木施工技术士担任,并经建设处批准。技术士资格考试每年举行一次,难度比较大,每一年通过的人并不多,需要丰富的施工经验和管理经验。现场代理人负责桥梁施工的组织、计划和安排,并根据工程进度,完成各种报表,交由监督员审查。根据建设业法,监理技术士也可由现场代理人或由别的公司人员担任,均需有监理资格证,但所做的一切,最终由监督员认可方能生效。

  日本桥梁施工管理的另一个特点是施工的照片写实管理,其工程照片包括:施工前的现场准备,施工过程,安全管理,使用材料,质量管理,其他(公害、环保等)。并且对照片的尺寸、需拍摄的项目、位置、时间、次数等均有明确的规定,同时在需拍摄的部位还要有一块小黑板,标明工程总名称、分项工程名称、测点位置、设计值、实测值及略图等。看起来很直观,既方便了以后的检查,也避免了弄虚作假。

  先进的桥梁建设理念

  日本桥梁设计人员非常注重桥梁的实用性和简洁美,以结构为主辅助适当的修饰,在设计上成为与自然和谐统一的景观,重视桥梁设计建设中对自然环境和社会环境影响的评价与论证,运用全寿命周期效益分析方法,力争使每座桥梁都能做到功能适用性、环境协调性和结构安全性的高度统一。

  针对台风、地震等恶劣环境因素,日本桥梁设计人员采用先进的抗风、抗震设计方法,通过充分的模型实验和工艺研究,保证大桥抵御自然灾害的能力。目前,日本高架桥中的多层桥多(一般3—4层,有的5层以上)、高桥多(高度有的达50米以上)。为在地震时避免直接和间接次生灾害影响,日本桥梁设计人员都作了抗震考虑,其抗震的等级都比较高。对大跨径的桥梁(如吊桥、斜拉桥)进行了特殊的动力分析,如地震时程分析、耐风振的模型实验等等,确保安全畅通。

  日本人非常注重知识积累和成果共享,很大程度上实现了资源和成果的全国性共享,使得研究工作的效率和效益得到极大提高,有利于技术的进步和发展。很多有代表性的桥梁都运用先进的声光与数字电子技术建立了“桥梁博物馆”,集工程经验总结与推广、技术交流、科普教育、旅游观光等多项功能于一体,使得宏伟而高深的桥梁建筑技术生动形象地展示给普通民众,起到了提高国民素质、振奋国民精神的特殊作用。

  世界桥梁工程界给予了日本桥梁以精细、高效、耐久的美誉,但是日本桥梁建设者仍在不断研究探索新的桥梁设计建造技术,日本道路协会桥梁委员会发布的《次期道路桥示方书改定的方针》中指明了下一阶段日本桥梁设计的发展方向:继续推进桥梁抗震设计的性能规定化进程;新材料、新技术、新理论的导入;示方书体系的阶层化;与海外先进抗震设计基准相调和,推进设计基准国际化;建立高龄化道路桥的维修管理体系。