桥梁安全性与桥梁养护成本

【摘 要】在市场化不断推进的今天,成本与效益的关系成为大家共同思考的问题.桥梁养护工作任务繁重,资金缺口巨大是长期存在的现实问题.而道路、桥梁的安全又关系到人民群众的财产生命安全,养护工作既要重视数量,更要重视质量.必须在保证桥梁可靠度的原则下,采取技术分析的手段,节省养护成本,取得最好的养护效益.

【关 键 词】桥梁养护；维修方案；可靠度；成本分析

一、桥梁养护管理的核心问题

现阶段,我国还处于道路建设的期,大量的桥梁竣工交付使用,给桥梁养护工作带来极大挑战.特别是一些赶进度、赶工期的桥梁存在设计不合理、施工粗糙,造成使用期维护成本居高不下,给桥梁维护、保养、维修等带来沉重的工作压力和经济负担,使得桥梁养护资金一直存在极大的缺口,在这一严峻的现实情况下,桥梁养护者必须更新养护理念,依靠科学理论寻找新的途径、技术,在确保桥梁安全使用的前提下,利用有限的资金达到最大的养护效益,这就是现阶段桥梁养护管理的核心问题.要解决这一问题,首先要对桥梁规划使用寿命内的养护成本及养护效益进行科学分析,然后具体分析桥梁的可靠度指标,确定不同的维护措施（维护、保养、维修方案）对可靠度的影响,在可靠度指标性能最优的条件下,选择养护成本最小化、养护效益最大化的维护措施,达到解决问题的目的.

二、桥梁养护的经济成本及可靠度性能指标

桥梁的养护经济成本主要是指桥梁营运期发生的管理养护支出,包括桥梁的管理、养护、维修、检测、风险等成本.在广义上它还包括由于桥梁养护造成的使用者成本以及对环境影响的成本.本文的养护经济成本主要是指前者.桥梁养护管理者经常通过描述桥梁及其构件在使用期内任意时间点的性能指标来确定桥梁何时采取何种养护措施.其中对养护决策起关键作用的主要是桥梁结构的可靠度和桥梁结构养护的临界水平.桥梁结构的可靠度指标主要用可靠度曲线来表征其随时间的变化情况.在使用有关可靠度指标时要特别注意,虽然桥梁结构的设计、施工等条件相似,但由于使用期内载荷、气候影响的不同,一定时间点可靠度指标是会有差别的.桥梁结构养护的临界水平指的是桥梁检测时对最小可接受可靠度的描述,在对桥梁结构的安全评估时,如果认为可靠度低于设定的临界水平,就必须采取相应措施去处理.通过对影响桥梁可靠度的因素,例如桥梁类型、桥梁地段环境、桥梁载荷、桥梁结构的材料等的定时关注、描述以及量化,可以对桥梁可靠度的退化速率进行预测,从而对桥梁的养护工作进行更好的决策.

三、基于桥梁养护经济成本最优的原则,选择最佳维护时间和方案

桥梁养护的经济成本除了一些固定的、日常的以及预防性的养护支出,最重要的就是对桥梁的专项重点养护支出.作为桥梁养护管理者,一是要通过可靠度性能曲线的退化速率,合理安排养护项目,同时参考桥梁性能与临界水平的差距,确定专项养护的时间,在养护经费一定的情况下,制定科学的维修方案（即采取何种手段维护）.专项重点养护的内容主要有桥梁主体混泥土维修、易磨损桥面板的更换以及桥梁支座的更换等,无论是对桥梁的哪一部分的重点养护,都会有多种方法供予选择,其施工方便程度、效率以及养护成本都是会有差别的,桥梁养护管理者需要综合考量多种因素选择最优方案.

四、桥梁养护效益与可靠度的关系

只要有投入,必定会有产出.如何评价桥梁养护经济成本合理或是还有需要改进的地方,一般用养护效益来衡量.桥梁养护效益和桥梁的可靠度密切相关,因为进行桥梁养护的目的就是要提升桥梁可靠度的性能指标,一是桥梁即时的可靠度指标提高,二是一段时间后桥梁可靠度指标退化速率的降低.现在经常用几个随机变量来衡量：1）桥梁养护后可靠度指标提升度；2）养护对桥梁可靠度退化过程进行抵制的时间量；3）桥梁可靠度相关指标退化率降低的时间量；4）桥梁可靠度指标退化率的降低值.

五、桥梁养护成本效益分析模型

桥梁养护主要包括日常养护、预防性养护和重点专项养护这三者,其中最主要的是后者.如何预测桥梁的维修需求并选择恰当的维修方案是桥梁养护管理工作的重点之一.为此,必须建立一定的养护经济成本效益模型对个方案进行成本效益分析,如下式为该模型的简化式（1）：

I等于B（T1）/C1等于〔C2（X,T2）-C3（X,T2）〕/〔+C5+C6〕

式中：C1为为设计基准期内的维护预期成本；B（T1））是指维修措施所产生的效益；T1为维修实施时间；T2为设计基准期；C2（X,T2）为不采取维修措施时桥梁结构的破坏成本；C3（X,T2）为采取维修措施后桥梁结构的破坏成本；为生命周期内桥梁检查成本；C5为生命周期内维修成本；C6为桥梁结构破坏的损失.

桥梁在整个使用营运周期内的维修成本应该满足下式（2）,即

I（max）∈（β1>β2）

式中,β1是指桥梁结构的可靠度；β2是指桥梁结构的目标可靠度.即：在保证目标可靠度的前提下,达到成本效益模型值的最大化.

显然,维护方案不同,桥梁可靠度的各类指标的变化规律也会不同,这就需要专业技术人员分析桥梁大量的统计资料建立起这些指标在不同时间约束条件下的变化图.

六、桥梁维修成本效益分析模型的简单应用

经过对某一桥梁的检测判断,需要在某一时段进行养护维修.在周密计算后,选定以下三种方案：1）当结构表面混泥土剥落面积超过5%时进行维修.2）在混泥土表面涂刷防碳化涂料.3）在桥梁主体涂刷防碳化涂料,并加强养护巡查,在桥梁主体可靠度接近临界水平时进行维修养护.在桥梁的生命周期内,以上三类方法都可以达到目标可靠度的要求,这时就需要分析养护成本,选择最优方案,

方案一养护成本包括了检查费用（生命周期内）、达到剥落临界值后的维修成本（以5%计）；方案二的养护成本主要是涂刷及原料费用；方案三的成本计算比较复杂,但它包含的内容显然比方案一、方案二要多.经过计算比较,三个方案的效益成本最大值比较结果为：

I2>I1>I3.

七、做好养护经费的测算工作与日常巡查工作

（1）做好养护经费的测算工作.每年年底,统计市政设施量.根据《全国市政工程设施养护维修估算指标》确定的基价、城市系数、地区价差数进行直接费的计算,然后再根据指标规定的费率计算出市政设施量所需养护维修费用和单价,以此计算出的养护费用作为下一年的养护维修资金,报上级拨款.经上级部门组织的专家论证和财政部门组织对上一年度养护费用的绩效论证后,核拨年度养护经费.养护经费包括的工作内容：日常巡查、常规定期检测、常规监控测量、养护、小修等.对于结构定期检测、专项维修（如支座更换）、加密监控测量、大修的桥梁设施以及突发事件应急等,需要拨付专项资金,不在养护经费范围内.

2）做好日常巡查养护工作.梁养护公司公司每天对桥梁设施进行巡查,通过PDA及时上传巡视情况,录入桥梁信息管理系统,对发现的病害及时养护维修,特别是做好预防性养护工作,减少养护经费的支出；严查桥洞占用现象、桥梁保护区施工情况、以及交通事故等意外事件对桥梁设施的破坏等情况,与相关管理部门做好联系和衔接工作,减少额外支出；开通市政12319,全天接听市民对市政设施的投诉,及时解决桥梁的病害,加大突击抢修力度.同时加强对路政审批施工的监督,防止超范围施工.在养护上做到早发现、早介入、早处理,大大减少了养护成本的投入!

八、结语

综上所述,在市场化的背景下,桥梁的养护经济成本分析越来越重要.如何在保证桥梁安全可靠的基础上尽量减少维护保养的开支,成了桥梁养护者迫切需要思考的问题.本文在分析了可靠度理论的基础上,从维修方案的可比性入手,详细阐述了桥梁养护中可靠度和经济成本分析的关系,并提出了桥梁养护成本效益分析模型,通过简单的实例验证证明,合理采用一定的分析方法,是可以达到维修效果最佳和成本最节约的效果的.