不該垮塌的橋——邁阿密人行天橋垮塌一瞥


    當地時間3月15日下午，美國佛羅里達州邁阿密的佛羅里達國際大學校園內的一座在建人行天橋發生坍塌，事故造成至少10人死亡，橋下的高速公路也因此暫時無法通行。由於該橋造價高昂、技術難度不大、且事故後果嚴重，在中國互聯網社區引發劇烈反響。那麼為何美國納稅人付出天價建設的一座人行天橋會垮塌？這件事折射出美國什麼樣的問題？又給基建大國中國以什麼啟示呢？

    沒有理由垮塌的橋

    此橋垮塌的原因首先要排除的就是造價太低。全工程的造價高達1420萬美元（約合人民幣8975萬元），而整個工程不過是一座174英尺（約53米）的人行過街天橋而已。0.9億元的造價意味着什麼，不是相關從業者可能會感到比較陌生。

    2016年10月26日，商合杭高鐵安徽段首座特大橋主體工程正式竣工。商合杭高鐵塘頭趙特大橋位於巢湖市柘皋鎮鏡內，全長1305.57米，41跨，主體總造價僅7000萬元。2017年年底通車的濰坊峽山區峽壽街跨濰河大橋，該橋橋梁長357米,路線長431米,橋梁全寬30米，總投資也就6000萬。可以說，近一億的造價在中國地質條件良好的地區，就是一座嚴肅的公路橋的造價。

    而與美國投資近9000萬元建設的人行天橋橋長和跨度指標接近的人行天橋在我國造價就更低了。2017年初開始施工的山西某高速服務區人行天橋跨度為45米，造價只有約260餘萬元。中國建設一座50多米長，主跨徑30多米的人行天橋造價基本上能控制在500萬元以內。以致於2009年江蘇常州市修建了一座人行天橋，因為造價高達700萬元而被市民質疑，還有人大代表呼籲應該公布造價清單。而該人行天橋總長97.9米橋面寬6.6米， 700多萬元的造價還包括四部電梯的購置費。


    人行天價橋的垮塌，顯然有其他原因。

    那麼是不是橋梁的設計施工團隊不夠權威，存在資質問題呢？工程的投資方佛羅里達國際大學（FIU）本身就有非常強的土木專業。非常諷刺的是該校還有一個ABC（Accelerated Bridge Construction）中心，專門進行關於ABC技術的研討和交流，而該次垮塌的橋梁運用的就是ABC（加速建橋）工藝。自己家門口用自己家擅長的技術修建的橋就這麼垮了，真說的上是大水沖了龍王廟。

    這座橋的設計方是FIGG Bridge Design，雖然不具有國際知名度，在美國也是一家成立40餘年老牌橋梁設計公司了，設計過很多美國知名橋梁。施工方是MCM，這家公司過去5年因為11項違反安全問題被罰款，建造的一座機場臨時橋梁也在本月倒塌過，可以說是劣跡斑斑。不過始終能不斷拿到美國政府的項目，難道是管理水平受到當地政府肯定？

    最後否認的應該就是技術難度太大的問題了，橋梁的難度主要看主跨（最遠的相鄰橋墩之間的距離）和環境條件。而該橋位於邁阿密市區內，地基情況應該不難掌握，破壞時也沒有地震和大風等不可抗力影響。再來說主跨，該橋的主跨為33米，不會構成技術問題。

    可以說無論從什麼角度看，這橋都不應該垮，但還是發生了這樣的事故，令人唏噓不已。


    過度設計難辭其咎

    與垮塌時簡樸的橋身不同，官網的效果圖清晰的顯示出這是一座斜拉橋。斜拉橋具有建築高度小、受力合理、施工方便等優點。但筆者驚奇的是，33米的主跨需要一座斜拉橋嗎？斜拉橋通常都是主跨超過100米的橋，這樣才比較經濟和方便。

   

    （夜晚側視效果圖，可以明顯看出這是斜拉橋）

    當然這座橋梁可能是出於地形條件和美觀的考慮而使用了斜拉橋，我們可以看到按照正面效果圖顯示該人行天橋為兩跨，跨越小河的一跨跨徑為20米，與跨越公路的一跨33米之比為0.606。符合獨塔懸索橋邊跨與主跨比0.5-1.0的設計原則，也非常接近0.618的黃金分割比。不過筆者認為，連續梁或者簡支梁已經能滿足美觀要求了，強行上斜拉橋並不可取。

   
    （橋梁正視效果圖，左跨跨小河，右跨跨越高速公路）

    而該橋垮塌原因還在調查中，FIU對當時的情況表示無可奉告。看來要弄清楚事情的全部過程，最終還是要等待美國工程師的結論才行。不過有相關專業網友指出該橋的施工不符合一般斜拉橋施工的流程，這是對的。先建造索塔，然後才是橋身，這才符合斜拉橋的一般建設規律。

   
    （常規施工方式，從主塔向兩側延伸）

    不過筆者認為如果橋身本身足夠堅固的話，先建橋身後建索塔也不是不可以。由橋身先承擔自重，然後斜拉索再分擔一部分荷載最終完成整座橋梁的建造。但常規方法之所以是主流有其非常合理的原因，它保證了從施工到建成橋梁的受力都非常穩定和一致。而先建造橋身後安裝斜拉索的方法，橋梁體系要從簡支梁向懸索橋發生轉換，內力的分布會發生很大的變化。而且這當中有個謬論，如果簡支梁本身就能承擔大部分甚至全部荷載，那要斜拉索幹什麼？

    不過傳統的建造方法在這個總長區區53米的橋梁上也很尷尬。這樣的橋荷載不大，索塔太大太高影響美觀也不經濟，而太小難以承受施工時的荷載。所以說施工時進退失據的原因設計者要負很大責任。而我國的大跨徑斜拉橋總數雖然占世界一半左右，但是很少在這麼小的橋上應用斜拉橋。

    而根據天橋垮塌時的視頻，以及美國參議員（Marco Rubio）在twitter上的描述分析，垮塌的原因還有可能是成橋時預應力束尚未張拉完成。這就是完全的施工管理問題了，不過真實性還有待於進一步調查。

    混亂的施工管理

    根據相關報道，該橋倒塌前兩天負責該橋的首席工程師在橋坍塌兩天前，將橋有裂縫的消息通過語音郵件報告給佛羅里達州交通部門的一名員工。但是，那名員工當時不在辦公室，在橋坍塌後的周五（16日）才收到該信息。

    如果這是一個普通工人，那麼這種表現是完全合格的，但這可是首席工程師啊！雖然混凝土構件是帶裂縫使用的，微小的裂縫並不會影響橋梁的安全性能。但是出現肉眼可見的裂縫就要考慮安全風險，而預應力混凝土構件出現裂縫預示的安全風險更是成倍擴大。作為首席工程師完全有條件在發現裂縫之後組織人員進行撓度檢測。如果相關檢測的結果不好，就應該採取斷然措施，完全有能力阻止問題擴大。

    事實上，橋梁一開始就位的時候，就有運梁車提供支撐。但是橋梁垮塌時，運梁車並不在現場。如果工程師發現裂縫能夠謹慎一點重新讓運梁車返回也就阻斷兩個車道的交通，可惜世界上沒有後悔藥。

   
    （可以看出運梁車一開始是在梁下提供支承的）

    而負責橋梁安全的還有監理，本次人行天橋的監理是BDI檢測公司。可惜的是，BDI似乎是來搞新聞工作的。就在橋梁主跨剛剛就位的時候，該公司的twitter帳號就率先發文慶祝。而更不可思議的是，根據之前的施工視頻，有市民和領導在主梁剛架設完成時就來到工地觀看，甚至還有工人和市民一起開始了慶祝......

   
    （BDI在主梁剛就位的時候就發布了慶祝推送）

    還有消息說橋梁當時正在進行預壓測試，那就更不可思議了。預壓測試不應該封路麼？雖然這座橋的賣點就是建設過程不影響交通，不過指的應該是建設過程中不占路。事實上為了安全，該封路就必須封路。而且預壓測試是各種測量儀器最集中的時刻，預壓時檢測數據不正常不應該立刻終止實驗嗎？

    而如果是美國參議員說的那樣，主梁當時還沒完全張拉好預應力束，那運梁車的離開就是嚴重的錯誤。總之，在整個施工過程中，技術方缺乏指導、施工方缺乏責任感、政府部門反應不靈，而監理方除了發twitter參與度很淺，完全可以用一片混亂來形容。

   
    （天橋垮塌時的情況，支持了參議員的說法）

    揭開了美國基建行業亂相的冰山一角

    根據維基百科統計，2000年以後美國垮塌的正式橋梁數為22座（不含本次），而中國為9座。考慮到兩國新建橋數量的巨大差異，按比例算美國的數字還會更加驚人。而中國自2013年至今還未有中國公司在國內建設的橋梁發生過垮塌事故，而美國進入2013年以後垮塌了7座橋（不含本次）。特朗普一萬億美元的基建計劃正在徐徐展開，如果都是這樣的質量，無疑將對美國公民的生命安全造成新的威脅。

    問題出在美國的社會引導上，基建領域的工程師的每小時工資僅為軟件行業的1/5。根據相關專業具有美國留學背景的工程師反映，美國基建行業的畢業生基本都要花費數月才能謀到一份專業相關的工作。在此背景之下，美國大學放鬆了對基建工程師的培養。美國論壇reddit中有很多網友留言表達了對美國工程師培養和教育的擔憂，認為其基礎知識和崗位中的培訓並不過硬。另一方面，保險業和評估公司擠占了很多用於建橋的經費。

    這些問題造成了美國基建建設緩慢。以本次垮塌橋梁而言，雖然其搭建主梁僅花費六小時的時間，但是完全造好這座人行天橋按照FIU的官網的消息卻需要等到2019年。此次事故不過是揭開了美國基建工程耗時長質量差的冰山一角。

   
    （官網確定此次垮塌的天橋預計在2019年初完工）

    此次事故對中國的市政工程建設也有一定的借鑑意義，即多從安全實用的角度進行建設，避免為了追求所謂的創新搞出美國邁阿密人行天橋這樣奇葩的建築來。


by 余鵬鯤