建筑结构丨32人死亡，17人重伤，韩国圣水大桥坍塌全方位解读

1994年10月21日，随着一声巨响，竣工通车15年的韩国圣水大桥中，一块长达48米的桥板从大桥中段落入江中，6辆汽车包括1辆载满学生及上班族的巴士和1辆载满警员前往庆祝会场地的客货车跌进汉江，导致32人死亡，17人重伤。

圣水大桥坍塌事件震动了韩国。韩国总统金泳三称这是“一场灾难”。他解除了当时汉城市市长李元钟的职务，随后公开向全国人民道歉。韩国国会因此召开紧急会议，强烈谴责这一劣质工程的承建者、建筑行业的腐败行为及政府对国家投资工程缺乏有效的监督和检查。韩国总理李荣德召集内阁紧急会议后，向金泳三总统递交了辞呈，以示承担圣水大桥坍塌事件的责任。韩国执法机关逮捕了7名汉城的建筑官员，检察官指控他们犯有玩忽职守、过失杀人罪。

大桥概况

圣水（Sung—Soo）大桥位于韩国汉城东南，跨越汉江，是一座悬臂式的钢桁梁桥，全长1160m，有6个主孔，每孔的跨度为120m。倒塌发生在11号墩与12号墩之间的悬挂（48m）处，该悬臂式桁梁的悬挂跨与伸臂端是用铰作吊挂式连结的，这种铰接方式于20世纪60年代被广泛应用，但有一个缺点是结构缺乏赘余约束。

在跨越汉江的各座桥梁中，圣水大桥是第一座从结构特性和美学上来考虑而设计成焊接桁梁桥。当时韩国限于施工条件，修建这样一座特殊形式的大跨度桥梁是比较困难的，但最终还是选用了这种形式。

由于采用与一般桥梁施工同等要求和技术水平来进行圣水大桥的施工，且没有真正的监督与管理，同事缺乏实际的养护、维修，所以在该桥建成后仅15年就发生了倒塌事故。

坍塌原因除了施工质量低劣外，还包括不合理招标、管理与维修养护等，着重从设计、施工、养护管理等方面来看圣水大桥坍塌的原因：

设计方面

圣水大桥的上部结构是悬臂式钢桁梁，它的带伸臂跨的锚跨桁梁支承在桥墩上，伸臂端与悬挂跨用连杆与铰连接。经过桥梁设计标准荷载和桥梁实际使用荷载验算，得知该桥主桁跨中大部分杆件的应力超过了容许值，但竖杆（即带铰的竖吊杆）的应力没有超过容许值，上述结果表明原设计在计算方面不存在严重的问题。

△圣水大桥悬臂吊挂结构示意图

需要指出的是，上部结构的设计中没有赘余约束，因而在竖杆破坏时不可能出现倒塌前的预先警告；且没有充分考虑竖杆与铰接板之间的焊缝工作能力；悬挂桁梁与伸臂端铰接处下端的侧向平面连结系是完全分离的，这样设计没有充分考虑风荷载的传递。但上述设计问题并不是导致圣水大桥坍塌的直接原因之一，因为立体分析结果表明铰接竖杆的应力没有超过容许值。

施工方面

经调查设计图纸和现场断裂面，发现铰接板与竖杆之间的焊缝应为对接焊缝，但实际上母材的槽口开的不合适，焊缝没有完全熔透母材的全部截面。经超声波对铰接板与竖杆之间的全部槽口焊接面进行熔透深度检查，发现在18mm厚的竖杆翼缘板上，未焊透深度高达16mm（有效焊深仅2mm），并且发现大部分焊缝段的未焊透深度超过5mm（有效焊深小于13mm）。因此焊接质量的低劣是导致大桥坍塌的直接原因之一，原设计的有效承载能力在施工后被大大降低。

且经过检查发现，铰接板本应该以1/10的斜坡减薄到18mm厚度与竖杆的翼缘板对接，但实际上22~23mm厚制造的铰接板以1/2.5~1/3的斜坡减薄到18mm。上述厚度与坡度的错误可能会引起比原设计大40%的应力集中。

在完好的焊接条件下，大桥的疲劳寿命估算为可供通过相当于3亿2650万次货车。但根据交通量的测算，在大桥坍塌前置通过相当于2800万次货车。所以焊接不良是坍塌的一个主要因素，因为在伴随着杆件制造误差，它大大削减了大桥的疲劳寿命。

焊接与制造的不准确，特别是铰接板与竖杆腹板的焊缝上出现了巨大的应力集中与初始裂纹，由于不断重复加载引起疲劳使得已有裂纹进一步扩展，经过现场检查，可以肯定裂缝在坍塌之前早已存在。

养护管理方面

除了焊缝质量低劣外，坍塌的另外一个原因可能是对大桥没有提供经常的适当检查与系统的养护管理：疲劳裂缝被证实是在长时期内逐渐扩大的，它本可以清楚的被发现，但是因为缺乏检查而最终导致大桥突然脆断。

另外，大桥上强大的交通荷载早已超过设计规定，缺少日常的正规检查以及没有养护钢桥方面的专业人员。

其他方面

对桥梁坍塌起潜在作用的因素可归纳如下：施工计划与预算计划不合理，缺少检查的专门技能与专家，养护管理的不足，对研究与发展的资金投入不足以及国家与社会对工程技术的不够关心。

△圣水大桥坍塌原因汇总

后记

圣水大桥坍塌事件深深触动了韩国民众，也使韩国桥梁建设者认识到了桥梁养护系统的必需性和重要性，也采取了一系列措施：

1.在事件发生的第二年，韩国政府对桥梁管理和操作计划提出了一系列更严密的要求，其结果就是韩国开始了独立的现场桥梁结构健康监测，以采集全比例荷载能力试验的数据，并评估其结构健康。

2.韩国加强了对工程监理的力度。根据韩国《建设技术管理法》规定，对于投资额为100亿韩元以上的，包括桥梁(长度100米以上)工程、机场、大坝、能源储备设施、高速公路、围海造田、港湾、铁路、地铁、隧道工程、发电厂、垃圾处理设施、废水终端处理设施、下水终端处理设施、上水道(包括净水厂)、下水灌溉、展览设施、公用大厦、送电工程、变电工程、公共住宅等22类工程项目，应采用责任监理方式监理。对于中小规模的工程项目则一般选择施工监理或检测监理方式。

3.与此同时，韩国R&D机构提出依靠新型材料、先进的结构体系和技术来提高和改进桥梁寿命时间的规范标准的计划。其中比较重要的研究项目及研究机构如下：桥梁200项目，高性能建筑材料研究中心，韩国风工程研究中心，韩国桥梁设计和工程研究中心

在较短的时间内，韩国桥梁技术得到了显著的发展，韩国的桥梁建设者通过引入国际先进技术和不断的自力更生，已经成为世界桥梁技术的领跑者之一，并通过雄心勃勃的发展计划和务实的研发投入不断夯实自己的基础。在可以预见的未来，韩国桥梁设计人员和建筑工程师的主要目标就是建设保证安全畅通、绿色环保并且建设费用和养护费用低廉的新一代桥梁。

参考文献：

[1]严国敏. 韩国圣水大桥的倒塌[J]. 世界桥梁, 1996(4):47-50.

[2]1995年7月的EASEC-5论文集《Building fot the 21st Century》Vol.3.p.2407~2415.

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