Resumen: Este artículo estudia 123 fallas de puentes hidráulicos en China entre 1998 y 2018. Se analiza la distribución geográfica, la distribución por edades, la distribución del tipo de puente, la distribución temporal y las causas de las fallas de los puentes hidráulicos. Se analizan en detalle seis casos típicos de falla de puentes hidráulicos. Se produjeron 100 fallas en puentes hidráulicos en el sur de China, por lo que las fallas en puentes hidráulicos son mucho más comunes en esta área. La vida útil media de estos puentes es de 28,9 años. El puente de vigas representa la mayor proporción de fallas de puentes hidráulicos porque 71 (57,7%) puentes de vigas fueron destruidos por las inundaciones. Las fallas del puente hidráulico ocurrieron principalmente entre 2009 y 2014, lo que estuvo relacionado con el impacto del terremoto de Wenchuan. Las principales causas de los incidentes incluyen inundaciones inesperadas, terremotos, puentes viejos, sobreexplotación de arena, poca conciencia sobre los daños en los puentes hidráulicos, morfología extrema del río, etc. Hay tanto factores naturales como factores provocados por el hombre. Estos resultados muestran que se debe prestar atención a tres aspectos: (1) inundaciones inesperadas; (2) tipo de puente apropiado; y (3) morfología extrema del río.
Hay muchos puentes rotos en el mundo. La falla de un puente es el problema que más preocupa a los ingenieros (Wesley Cook, Bar, & Halling, 2015; Harik, Shaaban, Gesund, Valli, & Wang, 1990; Rodrigo, Olària, Fernández-Ordoñez, & Gómez, 2015). Las consecuencias de la falla de un puente pueden variar desde necesidades inesperadas de mantenimiento hasta la pérdida de vidas y prosperidad económica. Los tipos de fallas incluyen hidráulicas, colisión, sobrecarga, deterioro, incendio, construcción, fatiga y varias (Duntemann & Subrizi, 2000; Moroni, Sarrazin, Venegas, & Villarroel, 2015; Wardhana & Hadipriono, 2003).
El daño causado por la socavación de los cimientos y el asentamiento por la erosión del suelo es una gran amenaza para la estructura del puente. La socavación es la principal causa de falla de los puentes (Duntemann & Subrizi, 2000; Harik et al., 1990). Wadhana descubrió que las inundaciones o la socavación eran la principal causa de fallas de puentes en los Estados Unidos (Wardhana y Hadipriono, 2003). Cook estimó una frecuencia anual de fallas en puentes hidráulicos de aproximadamente 1/8500 (W. Cook, Barr y Halling, 2014). Montalvo informó que en Estados Unidos, el 55% de los puentes colapsados fueron causados por colapso hidráulico (Montalvo, Cook, & Keeney, 2020). Flint indicó que las fallas de puentes pueden aumentar debido a inundaciones más frecuentes o intensas (Madeleine M. Flint, Oliver Fringe, Sarah L. Billington, David Freyberg y Diffenbaugh, 2017). Lin seleccionó 45 puentes como estudio de caso para evaluar el rendimiento de la socavación utilizando el desarrolló una técnica de análisis integrado (Lin, Bennett, Han y Parsons, 2012). Hung examinó la influencia de la socavación en el comportamiento de los pilares de puentes sujetos a cargas inducidas por inundaciones (Hung & Yau, 2014). Hager investigó la profundidad de socavación final debido a una única onda de inundación máxima en un lecho de sedimento rectangular esencialmente plano que contiene un solo muelle para condiciones de agua clara (Hager & Unger, 2010).
El asentamiento de los cimientos es causado por la erosión y las condiciones débiles del suelo. Cuando el muelle se inclina, existe la posibilidad de que el puente colapse sin previo aviso. Después de la construcción de pilares y estribos, el área de la sección transversal de inundación disminuye y la velocidad del flujo aumenta, lo que provoca socavación local alrededor de los pilares y deja los cimientos vacíos. En los últimos años, a nivel mundial El cambio climático ha provocado la concentración gradual del agua de lluvia y la aparición frecuente de inundaciones. Una vez que se sumerge la base sin suficiente profundidad, es fácil colapsar. Hoy en día, el cambio climático y los fenómenos meteorológicos extremos asociados están causando más daños a los puentes relacionados con las inundaciones (Choudhury & Hasnat, 2015; Wardhana & Hadipriono, 2003). La mayor parte de los daños no son causados sólo por el agua. Durante el período de inundación, los sedimentos y otros pequeños objetos flotantes son fáciles de depositar en el cauce del río, lo que afecta la descarga de la inundación y hace que el puente sea fácilmente arrastrado por el agua. Los objetos flotantes grandes, como árboles, impactarán directamente los cimientos del puente y dañarán el muelle y el canal del río.
A finales de 2017, se habían construido más de 830.000 puentes en China (Zhou & Zhang, 2019). Las fallas de puentes ocurren con frecuencia en China (Hong, Chiew, Lu, Lai y Lin, 2012; Ji y Fu, 2010; D. Xu, 2003; HT Xu, Guo, Pu y Yuan, 2007; Zhuang, Xiao, Jia, y sol, 2020). En este artículo, se analizan retrospectivamente las enfermedades de los puentes hidráulicos en China de 1998 a 2018. La investigación constituye los tipos y causas de fallas de puentes hidráulicos en China.
2. Estudio de caso de falla de un puente hidráulico Este artículo analiza la falla de un puente hidráulico en China entre 1998 y 2018. 2.1. Puente Gaoping de Taiwán
El puente Taiwan Gaoping era un puente de vigas continuas y tenía unos 1990 metros de largo. El 27 de agosto de 2000, la fuerte tormenta tropical Bilis destruyó algunos pilares del puente Gaoping. El tablero del puente se desplomó unos 100 metros, un total de 17 vehículos colisionaron en la vía y 22 personas resultaron gravemente heridas, como se muestra en la Figura 1 (Sina, 2000).
