探討橋梁安全性與橋梁養護成本

【摘 要】在市場化不斷推進的今天，成本與效益的關系成為大家共同思考的問題。橋梁養護工作任務繁重，資金缺口巨大是長期存在的現實問題。而道路、橋梁的安全又關系到人民群眾的財產生命安全，養護工作既要重視數量，更要重視質量。必須在保證橋梁可靠度的原則下，采取技術分析的手段，節省養護成本，取得最好的養護效益。

【關鍵詞】橋梁養護；維修方案；可靠度；成本分析

一、橋梁養護管理的核心問題

現階段，我國還處于道路建設的高潮期，大量的橋梁竣工交付使用，給橋梁養護工作帶來極大挑戰。特別是一些趕進度、趕工期的橋梁存在設計不合理、施工粗糙，造成使用期維護成本居高不下，給橋梁維護、保養、維修等帶來沉重的工作壓力和經濟負擔，使得橋梁養護資金一直存在極大的缺口，在這一嚴峻的現實情況下，橋梁養護者必須更新養護理念，依靠科學理論尋找新的途徑、技術，在確保橋梁安全使用的前提下，利用有限的資金達到最大的養護效益，這就是現階段橋梁養護管理的核心問題。要解決這一問題，首先要對橋梁規劃使用壽命內的養護成本及養護效益進行科學分析，然后具體分析橋梁的可靠度指標，確定不同的維護措施（維護、保養、維修方案）對可靠度的影響，在可靠度指標性能最優的條件下，選擇養護成本最小化、養護效益最大化的維護措施，達到解決問題的目的。

二、橋梁養護的經濟成本及可靠度性能指標

橋梁的養護經濟成本主要是指橋梁營運期發生的管理養護支出，包括橋梁的管理、養護、維修、檢測、風險等成本。在廣義上它還包括由于橋梁養護造成的使用者成本以及對環境影響的成本。本文的養護經濟成本主要是指前者。橋梁養護管理者經常通過描述橋梁及其構件在使用期內任意時間點的性能指標來確定橋梁何時采取何種養護措施。其中對養護決策起關鍵作用的主要是橋梁結構的可靠度和橋梁結構養護的臨界水平。橋梁結構的可靠度指標主要用可靠度曲線來表征其隨時間的變化情況。在使用有關可靠度指標時要特別注意，雖然橋梁結構的設計、施工等條件相似，但由于使用期內載荷、氣候影響的不同，一定時間點可靠度指標是會有差別的。橋梁結構養護的臨界水平指的是橋梁檢測時對最小可接受可靠度的描述，在對橋梁結構的安全評估時，如果認為可靠度低于設定的臨界水平，就必須采取相應措施去處理。通過對影響橋梁可靠度的因素，例如橋梁類型、橋梁地段環境、橋梁載荷、橋梁結構的材料等的定時關注、描述以及量化，可以對橋梁可靠度的退化速率進行預測，從而對橋梁的養護工作進行更好的決策。

三、基于橋梁養護經濟成本最優的原則，選擇最佳維護時間和方案

橋梁養護的經濟成本除了一些固定的、日常的以及預防性的養護支出，最重要的就是對橋梁的專項重點養護支出。作為橋梁養護管理者，一是要通過可靠度性能曲線的退化速率，合理安排養護項目，同時參考橋梁性能與臨界水平的差距，確定專項養護的時間，在養護經費一定的情況下，制定科學的維修方案（即采取何種手段維護）。專項重點養護的內容主要有橋梁主體混泥土維修、易磨損橋面板的更換以及橋梁支座的更換等，無論是對橋梁的哪一部分的重點養護，都會有多種方法供予選擇，其施工方便程度、效率以及養護成本都是會有差別的，橋梁養護管理者需要綜合考量多種因素選擇最優方案。

四、橋梁養護效益與可靠度的關系

只要有投入，必定會有產出。如何評價橋梁養護經濟成本合理或是還有需要改進的地方，一般用養護效益來衡量。橋梁養護效益和橋梁的可靠度密切相關，因為進行橋梁養護的目的就是要提升橋梁可靠度的性能指標，一是橋梁即時的可靠度指標提高，二是一段時間后橋梁可靠度指標退化速率的降低。現在經常用幾個隨機變量來衡量：1）橋梁養護后可靠度指標提升度；2）養護對橋梁可靠度退化過程進行抵制的時間量；3）橋梁可靠度相關指標退化率降低的時間量；4）橋梁可靠度指標退化率的降低值。

五、橋梁養護成本效益分析模型

橋梁養護主要包括日常養護、預防性養護和重點專項養護這三者，其中最主要的是后者。如何預測橋梁的維修需求并選擇恰當的維修方案是橋梁養護管理工作的重點之一。為此，必須建立一定的養護經濟成本效益模型對個方案進行成本效益分析，如下式為該模型的簡化式（1）：

I=B（T1）/C1=〔C2（X，T2）-C3（X，T2）〕/〔C4+C5+C6〕

式中：C1為為設計基準期內的維護預期成本；B（T1））是指維修措施所產生的效益；T1為維修實施時間；T2為設計基準期；C2（X，T2）為不采取維修措施時橋梁結構的破壞成本；C3（X，T2）為采取維修措施后橋梁結構的破壞成本；C4為生命周期內橋梁檢查成本；C5為生命周期內維修成本；C6為橋梁結構破壞的損失.

橋梁在整個使用營運周期內的維修成本應該滿足下式（2），即

I（max）∈（β1>β2）

式中，β1是指橋梁結構的可靠度；β2是指橋梁結構的目標可靠度。即：在保證目標可靠度的前提下，達到成本效益模型值的最大化。

顯然，維護方案不同，橋梁可靠度的各類指標的變化規律也會不同，這就需要專業技術人員分析橋梁大量的統計資料建立起這些指標在不同時間約束條件下的變化圖。

六、橋梁維修成本效益分析模型的簡單應用

經過對某一橋梁的檢測判斷，需要在某一時段進行養護維修。在周密計算后，選定以下三種方案：1）當結構表面混泥土剝落面積超過5%時進行維修。2）在混泥土表面涂刷防碳化涂料。3）在橋梁主體涂刷防碳化涂料，并加強養護巡查，在橋梁主體可靠度接近臨界水平時進行維修養護。在橋梁的生命周期內，以上三類方法都可以達到目標可靠度的要求，這時就需要分析養護成本，選擇最優方案，

方案一養護成本包括了檢查費用（生命周期內）、達到剝落臨界值后的維修成本（以5%計）；方案二的養護成本主要是涂刷及原料費用；方案三的成本計算比較復雜，但它包含的內容顯然比方案一、方案二要多。經過計算比較，三個方案的效益成本最大值比較結果為：

I2>I1>I3。

七、做好養護經費的測算工作與日常巡查工作

（1）做好養護經費的測算工作。每年年底，統計市政設施量。根據《全國市政工程設施養護維修估算指標》確定的基價、城市系數、地區價差數進行直接費的計算，然后再根據指標規定的費率計算出市政設施量所需養護維修費用和單價，以此計算出的養護費用作為下一年的養護維修資金，報上級撥款。經上級部門組織的專家論證和財政部門組織對上一年度養護費用的績效論證后，核撥年度養護經費。養護經費包括的工作內容：日常巡查、常規定期檢測、常規監控測量、養護、小修等。對于結構定期檢測、專項維修（如支座更換）、加密監控測量、大修的橋梁設施以及突發事件應急等，需要撥付專項資金，不在養護經費范圍內。

2）做好日常巡查養護工作。梁養護公司公司每天對橋梁設施進行巡查，通過PDA及時上傳巡視情況，錄入橋梁信息管理系統，對發現的病害及時養護維修，特別是做好預防性養護工作，減少養護經費的支出；嚴查橋洞占用現象、橋梁保護區施工情況、以及交通事故等意外事件對橋梁設施的破壞等情況，與相關管理部門做好聯系和銜接工作，減少額外支出；開通市政熱線12319，全天接聽市民對市政設施的投訴，及時解決橋梁的病害，加大突擊搶修力度。同時加強對路政審批施工的監督，防止超范圍施工。在養護上做到早發現、早介入、早處理，大大減少了養護成本的投入！

八、結語

綜上所述，在市場化的背景下，橋梁的養護經濟成本分析越來越重要。如何在保證橋梁安全可靠的基礎上盡量減少維護保養的開支，成了橋梁養護者迫切需要思考的問題。本文在分析了可靠度理論的基礎上，從維修方案的可比性入手，詳細闡述了橋梁養護中可靠度和經濟成本分析的關系，并提出了橋梁養護成本效益分析模型，通過簡單的實例驗證證明，合理采用一定的分析方法，是可以達到維修效果最佳和成本最節約的效果的。

參考文獻：

[1]陳聰靜.公路橋梁的養護與管理[J].交通世界，2010年.

[2]劉克玉.公路橋梁養護管理系統的開發與應用[J].山西建筑，2008年.

[3]蔡述林.橋梁養護資金分配優化建模[J].黑龍江科技信息，2008年.