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5月14日早7时,四川航空公司空客A319飞机执行重庆至拉萨的3U8633航班任务,在成都区域巡航阶段,驾驶舱右座前风挡玻璃破裂脱落,川航机长刘传建驾驶座舱失密的客机安全迫降的新闻在国内外引起轰动。媒体高度评价这次惊险的迫降为史诗级的壮举!,从航空专业的角度来说,这些赞扬一点都不过分。但宣传正能量的同时,我们也不禁会想:为什么会出现这样的小概率事件,差点酿出重大事故!当然原因还在进一步排查分析中!历史总是惊人再现,1990年6月10日,英国航空5390号班机飞机在飞行过程中驾驶室中的一块挡风玻璃突然飞脱,并将机长吸出机外。在事后初步调查显示窗户结构没有问题,并且也不是鸟类撞击引起的,调查当时负责更换玻璃的技术人员,发现了13处违反规定的操作。对挡风玻璃,通过对比资料,调查小组找到被换下的螺丝钉,发现螺丝钉的尺寸偏小。发现90颗安在挡风玻璃的螺丝钉中的84颗的直径有0.026英寸(1毫米),都比标准的微小;而其余的6颗的长度是0.1英寸(3毫米),则比标准的短。被更换了的挡风玻璃已经被安装上了不合规格的螺丝钉,当机舱内及机外的气压有异,挡风玻璃最终承受不了这股气压而导致爆炸性减压。就是这么一点点小的细节差异,差点机毁人亡!
细节决定成败、影响生死!
我每年都会进行环渤海地区的桥梁耐久性状态调研,连续追踪十余年,感触颇深:那就是细节的重要性!
自上世纪九十年代以来,我国开始重视对桥梁结构耐久性的分析和研究,并取得了一定的成效。但大部分都是从统计分析和材料等方面进行的,而对桥梁结构设计、施工与设计人员在操作方式方面的改善特别是细节处理还尚显不足,而桥梁结构耐久性设计与一般的桥梁结构设计在本质上有着一定的区别,这对桥梁的经济性和安全运营起着决定性的作用。
除了施工存在的问题之外,设计更是主要的问题,尤其是桥梁施工及使用期间的安全性都存在很多设计上的问题。很多桥梁设计人员通常只注重于结构强度计算方面的安全设计,对结构的维护、构造、材料、结构体系以及从设计到施工等方面的影响,使用期间出现的人为破坏等考虑的较少,难以保证桥梁结构的安全,这也是促成我每年做环渤海桥梁耐久性调研的原动力之一。
耐久性设计本质上是基于环境的结构设计。我上个月去给某高速公路建设项目进行业务培训,课后其中一个技术员提出个问题:我们现在图纸上防撞墙混凝土的要求是C30,别的指标没有提,对不对?我回答说那肯定是错误的!防撞墙在桥梁结构中不属于承重构件,只起到防护作用,给人感觉重要程度很低,所以一般设计人员通常只提出最低强度要求C30!可是,桥梁的防撞墙是处于几乎最恶劣的环境下!特别是北方冬季下雪,然后使用化冰盐融雪,防撞墙处于水冻和盐冻环境下,还有干湿循环、与汽车尾气最直接接触,又处于中性化环境,可以说,所有不利于耐久性的因素都集中在了防撞墙,但没有引起大家的足够重视!
图1是只经过一个冬天的防撞墙,而且涂刷了防护材料,但仅仅经过一个冬天,就已经根部溃散!原因就是设计没提混凝土的防冻、防腐蚀要求,更何况处于水冻+盐冻环境!
换一个思路,既然水冻和盐冻造成了混凝土的破坏,如果把水迅速排除,那这个问题就相对好多了吧!图2是同一条高速公路的防撞墙,由不同的设计单位来设计,根部设计了过水通道,一旦有水及时排除而不会滞留造成冻融环境,对比效果非常直观!就是这么一个细节,重视到了问题就解决了,很好解决了冻蚀!
图1 水冻、盐冻环境下的防撞墙
图2 设置了排水通道的防撞墙
另外,调研发现,绝大多数桥梁的排水管的密封都有问题。工程上,以前最常用的就是用沥青来密封排水管缝隙,开始没有问题,但随着沥青的不断老化以及冬季收缩,排水管四周便出现渗漏水,冻胀、盐腐蚀综合作用下很快这一局部就会溃散,紧接着病害会快速蔓延,造成大面积破坏(图3),这也是个很小的细节问题。
图3 密封材料不防水造成的病害
图4短排水管
图4 解决了密封的问题,但排水管本身太短,在排水的时候,由于在风力等因素作用,所排除的水又落到梁体的表面,污染了梁体,加速了其腐蚀,本来排水管再长一些也就可以了!
排水管的选材也很重要,即便密封、管长都解决了,钢材本身抗腐蚀性很差,没几年便在盐水的作用下,很快发生锈蚀,管材锈烂,很快排水功能丧失,这个局部区域迅速劣化进而影响到周边!不用钢管不就可以了嘛,其实这也是个细节问题!
图5 锈烂的钢材排水管
图6 硬质塑料排水管
吸取以上经验和教训,做好密封,换用硬质塑料管材,再长一些,出水口延到边梁的梁底以下,再排水事后即便风吹,也不会污染到梁体,这又是一个细节问题!
结构设计师着眼于配筋、钢绞线、强度、刚度、稳定度等影响承载力的指标,而我国目前结构耐久性差已成为所面的临重大安全问题,因而设计时必须从结构的构造和原材料等角度考虑,而其实起到画龙点睛作用的,往往是容易被大家忽略的细节、小节!小节无小事!细节定存亡!
越是小节、越是细节其实越是关键!我的导师,著名物理学家、资深院士刘广均先生一直强调对最基本概念的理解体现对学科的认知深度;同样,对局部细节的处理,也不断加深我们对工程的理解!
细节!细节!细节!!!
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