第59期超载之殇

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2019-10-29 17:20

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52监测网，监测专家报告分享第59期，报告来源，朱尚清教授在检师学社公众号发布的《超载之殇》文章

52监测网专家报告分享-第59期

超载之殇

朱尚清北京市政路桥管理养护集团有限公司瑞通十九处总经理助理

编前语

以下文章来源于检师学社，检师学社（微信号：jianshixueshe）为检测工程师提供基础设施养护管理相关的先进理念、知识、技术、软件以及检测设备等信息，为推动行业科技进步贡献力量。

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专家简介

朱尚清，北京市政路桥管理养护集团有限公司瑞通十九处总经理助理，硕士，教授级高工，主要从事桥梁检测、监测以及科研项目的研究工作。参加《桥梁混凝土结构无损监测技术规范》的编写。朱尚清学术报告的题目《毫米波雷达技术在桥梁工程中的应用》。

内容简介

Part1 超载是不是挺常见？

2019年10月10日晚6:10分，312国道无锡一座高架桥突然坍塌。从专家的技术分析来看，主要原因是汽车超载，据传有一辆汽车实际载荷187吨。超载引起塌桥事故其实并不少见。如2012年8月24日晨5点30分许，哈尔滨阳明滩大桥引桥发生坍塌，四辆大型货车坠桥致多人死伤。2011年7月19日0时许，34岁的张某驾驶一辆重型半挂牵引车运载砂石料，行驶至怀柔区宝山镇宝山寺白河桥上时，因车辆严重超载160余吨致使该桥梁垮塌。2004年6月10日6时50分，辽宁省盘锦市境内田庄台大桥突然发生垮塌，事故原因为大货车严重超载所致。

图1 无锡高架桥

图2 哈尔滨阳明滩大桥

图3 北京宝山寺白河桥

图4 辽宁盘锦田庄台大桥

笔者曾经在2001年到北京110国道做过现场调研，超载车辆一辆接着一辆。北京市公路局测量了562辆汽车总载重，其中超过55吨的车辆占比27.16%。

图5 北京110国道汽车载重统计分布

Part2 如何认定超载？

从定量来看，载荷多少为超载呢？这个与车型有关，同等载重的条件下，汽车轴数越多，对桥梁施加的荷载越分散，对桥梁损坏就越小。2017年11月份，交通运输部联合公安部发出《关于治理车辆超限超载联合执法常态化制度化工作的实施意见（试行）》的通知，通知中附件1《公路货运车辆超限超载认定标准》中最重的车辆为49吨。这里面更正一个概念，原有桥梁设计规范中重车55吨为统计荷载，其中考虑了安全系数的，而在实践中限载针对的是汽车实际载重。如果从交通运输部颁布的超载认定标准估算来看，那么实际公路运输中超载率还是不低的。

图6 公路货运车辆超限超载认定标准

Part3 能否通过提高桥承载力水平来应对汽车超载？

既然超载车辆屡禁不止，可否通过提高桥梁承载力水平来应对塌桥风险呢？从技术上完全可行，然而从经济角度可能不可行。提高桥梁设计荷载等级（提高桥梁承载能力）需要增加工程建设成本，其实荷载等级设置是从全社会层面运输成本与桥梁建设成本的折中。桥梁承载能力高，运输成本低，桥梁建设成本高；桥梁承载能力低，虽然工程建设成本低，然而会大大提高全社会运输成本。

图7 无锡塌桥前后运输车辆的装载变化

那什么条件下应该提高设计汽车荷载等级（提高新建桥梁承载能力）呢？桥梁设计规范中汽车设计荷载是从汽-10，汽-15，汽-20，汽超-20等逐步提高起来的。通过布设全国各地的汽车称重系统，经过对汽车荷载统计发现全国汽车载荷普遍提高的时候，应该修改规范中设计荷载等级，相应加以提高。然而，超载往往发生在特定的路段，如果为了某个特定的路段超载而从全国层提高设计荷载等级，将会因大部分路段桥梁承载能力设定过高而带来巨额工程建设上的浪费。

Part4 那么从设计上如何考虑呢？

既然一下子全面提高桥梁设计承载能力不具备经济可行性，而同时塔桥事件又时有发生，那么从桥梁设计角度如何考虑才能应对超载现象呢？建议几点：

（1）特殊路段，建立特殊荷载模型。以上述北京110国道为例子，超载是因为内蒙、山西和陕西等省份煤炭通过陆路，过境北京运往秦皇岛、唐山以及黄骅等港口的必经路线，大部分是煤炭运输车。可以推算，这条道路的超载具有普标性和长期性。既然如此，在110国道改造升级中可以通过汽车动态称重系统测量的汽车轴载数据，建立这条道路特殊的汽车荷载模型。这样既不浪费工程建设费，也能够大大降低跨桥的风险。

（2）以省为单位，建立地方汽车荷载标准。建设一条公路便建立一个汽车荷载模型，显然经济上不可行，同时公路没有建成的时候，也无法测量未来的汽车荷载。比较可行的办法是，以省为单位建立省级地方汽车荷载模型。

我国幅员辽阔，各个地区经济发展严重不平衡，把一个统一的汽车荷载模型用之四海，显然是有其不合理之处。西北地区，经济不发达，货物周转量低于东南省份，其对基础设施需求量要低于经济发达地区。然而，我们的政策是基础设施往西部倾斜，从基础设施供给量角度，车辆稀少的高速公路其实是浪费；而桥梁承载能力远远低于实际汽车载荷也是建设成本的浪费。

如果以省为单位建立地方汽车荷载标准，会带来一个悖论，那就是汽车运输往往是跨地区的，荷载等级标准高的地区货运车辆去荷载等级标准低的地区，那是不是把桥梁给压垮了？应对方法是，先用全国通用汽车荷载模型，不发达地区地方荷载可能比全国荷载标准低，就用全国通用汽车荷载模型；发达地区地方荷载标准可能比全国通用荷载标准高，那么就用地方荷载标准设计桥梁。

图8 桥梁设计汽车荷载标准的选择

这种安排的好处是，不一刀切地从全国范围内提高设计汽车荷载等级，从而带来浪费；同时在需要的地区提高设计荷载等级，降低塌桥风险。从经济角度，肯定是较为合理的做法。当然其中也暗含了桥梁安全风险与汽车的数量也有正向关系，也就是桥梁垮塌发生的概率与载重有关，同时与通行货车数量也有关。

（3）建立地方的桥梁评估用汽车荷载模型。桥梁设计汽车荷载模型与评估用汽车荷载模型是不相同的，设计基准期考虑的要长，如100年，而评估桥梁时候基准期要短（针对桥梁期望剩余寿命），如此桥梁设计和桥梁评估中，应选择不同的可靠度指标。

美国在桥梁评估中都会考虑地方汽车荷载。如图9，在桥梁评估中如果用AASHTO汽车荷载评估不通过时候，用地方汽车荷载模型进行桥梁评估，最终确定桥梁是否限载和加固。从这个流程图来看，AASHTO标准中汽车荷载等级要高于地方汽车荷载等级，如此流程适合与我们国家经济不发达地区。针对发达地区应该反过来，也就是用全国标准评估通过还需要用地方标准评估通过才能保障安全。

图9 美国桥梁评估手册中桥梁承载安全性评估流程

Part5 如何治理超载？

这个问题不小，毕竟这么多年都无法求解的事情不是这里三言两语能够说清楚的。治理超载首先从货车司机经济行为上挖掘根本原因，有针对性出台相关制度和政策，采取疏导而非强压的方式才能从根本上治理。这里仅仅谈谈技术手段吧。《实施意见》中列出了四种治超联合执法工作方式，定点联合执法，流动联合执法，高速入口联合执法，货运源头联合执法，实施得当，按理超载应该治理得大差不差了啊。那为何。。。？我们从目前治理超载技术手段上，看看能否发现一点线索。从治理超载有效程度从低到高来看，有以下几种方式：

（1）人工治超

交警（或路政）在道路上找一块宽敞的地方，以目测评估，发现可疑车辆拦截下来，通过询问，查验货物清单方式，初步评估汽车是否超载。初步判定超载（也包括超限）后车辆，罚款，批评教育，条件允许的情况下要求卸载。这种方式属于抽查，超载查处率不高，同时大多数情况下卸载不能实施，只好罚款后放行，对桥梁损害没有得到阻止。

（2）治超站

治超站采取动态称重与静态称重结合的方式。通过动态称重初步确定超载车辆，在道路前方设置提醒装置，如显示屏，提醒超载车辆进入路侧超载站，进行静态称重（静态称重精度高，才能作为执法依据）。这种治超方式下如果货车司机不主动进入路侧称重卸载站呢？派车去追？好多货车为了逃避处罚，夜间行车，夜间车牌识别率有多高？夜间超载站有人值守成本多高？

（3）检查站+治超站

首都各个入京方向都设置了检查站，对过往车辆进行检查。这种方式下可以对每辆货车进行静态称重并针对超载车辆进行相应处罚和卸载处理。但是，检查站往往造成大堵车，其社会成本不容小觑。同时，除了首都其他城市未必设置了检查站，如果全国各大城市都设检查站其建设和运营成本多少？造成高速公路拥堵其社会成本又是几何？这些账都不得不算。