大跨徑PC連續剛構橋風險評估研究

【摘要】結合弘農澗河特大橋工程，對大跨徑PC連續剛構橋的風險評估進行了研究。介紹了大跨徑PC連續剛構橋風險評估的必要性、方法以及風險應對策略。這對同類橋梁的風險評估具有一定的指導意義。

【關鍵詞】大跨徑；預應力；連續剛構橋；風險評估

1.工程概況

弘農澗河特大橋全長1173m，主橋為5跨變截面PC連續剛構橋。跨徑布置為82+3×150+82m。設計荷載公路—Ⅰ級，橋寬39m。主橋箱梁橫截面采用單箱單室截面，采用縱、橫、豎三向預應力體系。

2.風險評估的必要性

橋梁設計、施工、使用等過程中出現的，對相關團體的某種既定目標造成影響的不確定的事態，可稱之為橋梁的風險事態。對橋梁風險事態進行識別，對其影響程度、出現可能性等進行某種形式的量測，并對量測的結果進行分析、比較、評價、處置，制定合理對策的過程稱為橋梁風險評估[1]。

弘農澗河特大橋設計方案為主跨150m變截面PC連續剛構橋。大橋跨徑大，具有一定的建設難度且橋位區域大風、地震、等各種不利因素對大橋的建設和運營影響大。因此，需要結合當前技術現狀，評估項目現狀條件下的風險程度，并提出相應的應對措施，最大程度地減少風險預期導致的損失。所以開展項目風險評估具有緊迫的工程價值。

3.風險評估的流程

橋梁風險評估的流程包括風險交流、風險定義、風險識別、風險估計、風險評價和風險控制。

風險交流貫穿于整個評估過程，其目的是通過研究者和相關人員廣泛、深入的交流，明確研究的目的、風險偏好等問題。

風險定義需要明確風險評估的對象，并根據問題的特點，確定合適的風險量測形式，收集基本的項目資料供后續使用。

風險識別是根據研究對象和目的，研究和發現潛在的風險事態、明確分析重點的過程。

風險估計包括風險概率估計、風險損失估計和風險量測。風險概率估計是對風險事態出現不確定性的估計。風險損失估計就是估算風險事件給業主帶來的各種損失。

風險評價基于風險估計的結果，考慮風險承擔者的風險態度和承受能力，對風險程度形成具體的評價結果，同時給出風險對策。

風險控制包括風險決策和風險監控兩部分。風險決策是根據風險評價的結果，從風險對策集合中選定合適的對策處置風險；風險監控是指對潛在風險事態進行檢測，并適時啟動有關風險控制措施的過程[2]。

4.風險評估的方法

4.1定性評估方法

定性評估方法往往需要憑借分析者的經驗，或者業界的標準和慣則，為風險管理諸要素的大小或高低程度定性分級，主要回答“有沒有”、“是不是”方面的問題。

定性評估方法主要采取專家調查法。

專家調查法就是通過收集和積累數據，確認當前工程狀態和假定條件，并在專家判定風險概率和風險損失程度的基礎上，進行整理和分析，完成橋梁風險分析的方法。

4.2定量評估方法

定量評估方法是對構成風險的各個要素發生概率和潛在損失的水平賦予數值或貨幣金額的概念，當度量風險的所有要素都被賦值，風險評估的整個過程和結果就可以被量化了，主要回答“有多少”方面的問題。

目前工程實際中，可以采用定量評估方法的情況還很少，很多關鍵技術問題還有待于進一步的科學研究和工程應用實踐驗證。

5.弘農澗河特大橋風險評估

5.1風險識別

5.1.1建設條件

（1）風致災害風險：大橋橋址區強風將對結構施工期產生較大影響，因此需要考慮大橋的施工期抗風性能、強風環境下混凝土養護施工質量和運營期行車安全等問題。

（2）地震災害風險：大橋橋位區域處于Ⅶ度地震區，場地地震級別不是太高，在正常狀態下，施工期間發生大震的可能性較小。因此，在采取正常的抗震設防措施情況下，運營期間地震損毀橋梁風險處于可接受范圍內。

（3）地質災害風險：在橋梁墩臺施工期間，地質條件比較復雜，必然會對墩臺的施工造成一定的影響。在采取切實有效的工程地質條件處理措施保證橋梁施工安全的情況下，工程地質災害的風險處于可接受的范圍內。在運營期注重雨水按時排除，從而使橋臺下土層遇水而不致強度有所降低的情況下，運營期地質災害處于可接受的范圍內。

5.1.2結構方案

（1）超寬單箱單室大懸臂風險：本橋主跨箱梁頂寬為19.45m，采用單箱單室截面形式，頂板懸臂長度為5.15m。本橋在設計的過程中遵循“安全、適用、耐久、經濟”的基本原則，對單箱單室設計、施工方案，深入論證、全面必選，精心設計，以充分保證設計方案的合理性、可靠性，確保該風險處在可控狀態。

（2）運營期箱梁開裂下撓風險：大橋為了避免箱梁開裂下撓，設計中在跨中底板設置了縱向預應力鋼束，施工中采用了先合龍中跨，再合龍次邊跨，最后合龍邊跨的合龍順序，不會對成橋后的線形和受力狀態產生較大影響，同時在次邊跨合龍前在合龍口實施了對頂頂推，從而抑制了跨中下撓。在配合施工、運營時定期對箱梁開裂及主橋線形進行觀測的前提下，此風險處于可控范圍。

5.1.3施工技術

（1）壓縮工期風險：隨意壓縮工期屬于一種比較特殊的風險狀態，所帶來的影響往往更為嚴重，損失形式以人員傷亡安全事故、嚴重質量缺陷、倒塌事故為主。該橋在施工過程中嚴格控制施工工期，使得該風險處于可控范圍之內。

（2）高墩墩身施工風險：大橋墩身高達46.5m，高墩墩身施工時存在較多不確定性因素，需重點加以關注。墩身的垂直度是高墩墩身施工的關鍵，高墩施工對施工質量要求較高，要確保混凝土、鋼筋等滿足規范要求，以免墩身產生混凝土裂縫等現象。

（3）掛籃懸臂施工風險：本工程塊件長度以3m和4m兩種為主，掛籃對稱懸臂澆筑屬于比較常規的施工方法，風險可控性強。該風險可以降低到可接受的范圍內。

5.2風險應對措施

5.2.1建設條件

（1）在主梁大單懸臂狀態時，避開強風期；在大風期停止施工等。

（2）增設施工期間臨時抗風措施。

（3）在運營階段制定相關措施，以保證行車安全。

5.2.2結構方案

（1）增大箱梁根部梁高，提高上部結構整體剛度，同時能夠降低腹板主拉應力，并確保豎向預應力筋的有效性。

（2）橋梁主跨跨中設置一道橫隔板。

（3）進行混凝土結構及體外預應力耐久性設計。

5.2.3施工技術

（1）延長懸臂施工階段混凝土加載齡期，加強混凝土的養生。

（2）對次邊跨跨中合龍段的合龍口進行對頂頂推能有效抑制跨中下撓。

（3）要求掛籃、托架必須有足夠的強度、剛度和承載力。

（4）針對上下部結構及關鍵部位加強施工管理及施工質量的保護措施。

（5）避免在大風、暴雨等惡劣條件發生期間進行施工。

6.結語

本文介紹了大跨徑PC連續剛構橋風險評估的必要性、流程以及方法。并對弘農澗河特大橋展開了風險評估，給出了風險應對措施。

目前，大跨徑PC連續剛構橋風險評估方法的研究開展的尚不夠深入，部分主要問題仍未解決，這方面工作有待進一步研究。 [科]

【參考文獻】

［１］阮欣.橋梁工程風險評估體系及關鍵技術研究[D].上海：同濟大學，2006．

［２］楊獨.懸臂澆筑連續剛構橋施工控制和風險評估[D].北京：北京交通大學，2010.

［３］公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南（試行）[S]．2010.

［４］阮欣，陳艾榮.石雪飛.橋梁工程風險評估[M].北京：人民交通出版社，2010.