橋梁可靠度與養護經濟成本分析

楊雯婧

摘要：現階段，橋梁結構及質量問題受到了廣泛關注。因此，本文對橋梁養護過程中的成本與可靠度進行分析，將研究重點側重為橋梁維修養護與橋梁成本的比值。在橋梁可靠度理論上建立相關成本效益分析模型，將橋梁維護方案進行對比與選擇。在充分保證橋梁的質量及耐久性的前提下，控制橋梁養護成本，將橋梁養護資金得以更加合理的利用，并積極將橋梁養護過程朝著良性循環的方向發展。

關鍵詞：橋梁養護；成本；可靠度

中圖分類號：TU997 文獻標識碼： A

引言

目前，我國經濟飛速發展，各項社會事業也處于積極蓬勃發展的階段，大量橋梁投入建設。因此，橋梁建設及后期維修養護工作的相關支出費用也不斷增加。但由于目前橋梁質量及使用壽命受到一些因素的制約，使橋梁在投入運營后的正常使用及維修養護受到了一定的影響，不但浪費成本也帶來了巨大的經濟壓力。為緩解橋梁建設及養護、維修過程中所帶來的資金支出，應對橋梁維修及養護過程中成本及經濟效益進行分析。在保證橋梁質量及使用壽命的基礎上，實現橋梁養護、維修措施的優化，并對橋梁維修、養護成本進行控制，力求將橋梁養護工作中的相關資金支出最大限度的縮減，以彌補橋梁養護工作中的資金缺口。對橋梁養護過程中的成本進行有效控制，并采取積極的措施對橋梁進行養護及維修，同時努力使橋梁經濟效益得到保障，是現階段橋梁養護過程中成本與可靠度分析的重中之重。

一、橋梁養護經濟成本的內涵

橋梁養護經濟成本主要是指營運期的經濟成本，是橋梁從竣工交付使用時開始到橋梁退出營運時}卜的整個期間內發生的所有的成本總和。根據我國橋梁的現行計價原則、計價理論和計價力一法，我國橋梁養護、管理、檢測、養護等統計資料情況，橋梁養護經濟成本有廣義和狄義之分。廣義的橋梁養護經濟成本除了管養成本外，還包括用戶成本和環境影響成本兩部分。狄義的橋梁養護成本主要是指管養成本，即橋梁管理單位在橋梁營運管理期間所花費的所有橋梁養護成本、管理成本、專項檢測成本、風險成本及維修成本的總稱。用戶成本是指由于橋梁的檢測、維修而導致橋梁用戶發生交通繞行、阻塞延誤和因繞行導致的延誤以及由于橋梁的檢測、維修而導致的交通事故和貨損等所產生的成本。

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，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、橋梁養護及維修的作用

（一）橋梁的養護及維修方案

對橋梁由于交通環境及超負荷運輸等各種原因引起的橋梁質量退化進行處理，就是橋梁的養護及維修工作，其工作的整個過程就是橋梁養護及維修方案。橋梁養護及維修方案就是為了使橋梁養護的具體情況得到明確，如養護時間、養護方法以及養護項目。通常橋梁養護及維修方案在橋梁性能下跌至與目標值接近或降低到一定程度時，則需要進行橋梁養護維修工作。橋梁養護及維修方案要根據橋梁各部分構件的不同特點及退化特點、規律，建立符合橋梁實際情況的維修方案及維修養護時間。橋梁的養護工作主要通過日常養護以及預防性養護、專項養護來完成。橋梁養護過程中通過清理水孔以增強水孔的排泄能力，通過對橋梁存在的微小坑洞以及橋體伸縮縫進行混凝土填補，以確保橋梁質量及使用周期及使用壽命。同時，對橋梁進行簡單的刷漆、涂料養護，保證橋梁的美觀性，這些都是橋梁的日常養護工作。橋梁的預防性養護工作包括增強橋梁防水層性能、增強橋梁防護性能、對橋梁欄桿進行改造并填補更換橋體伸縮縫，以確保橋梁在投入運營中的正常使用，并對橋梁可能出現的各種問題進行防護性的預防工作。橋梁的專項養護工作主要是根據不同橋梁中存在的缺陷，對橋梁混凝土進行維修、支座及橋面板更換的相關工作。

（二）橋梁的養護及維修工作對橋梁可靠度的相關影響

橋梁養護及維修工作對于橋梁可靠度的相關影響在于橋梁養護及維修工作結束后的相當時間內，通過對橋梁進行養護及維修工作，使橋梁可靠度及可靠度指標得到明顯提升，使橋梁退化速度及退化指標明顯降低。

四、橋梁養護過程中經濟成本效益分析

（一）橋梁養護及維修成本模型分析

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}_作的重點之。為此，必須建立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—為設計基準期內的維護預期成本；

B（T1）—是維修措施所產生的效益；

T1—維修實施時間；

T2—設計基準期；

C2（X，T2）—不采取維修措施時橋梁結構的破壞成本；

C3（X，T2）—采取維修措施后橋梁結構的破壞成本；

C4—生命周期內橋梁檢查成本；

C5—生命周期內維修成本；

C6—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）：

I（max）∈（β1＞β2）

式中，β1—橋梁結構的可靠度；

β2—橋梁結構的目標可靠度。

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人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。

（二）可靠度指標的相關分析

由于橋梁養護及維修過程中可以制定不同的養護維修方案，對于不同的橋梁養護維修方案，橋梁結構可靠度指標會隨著不同時間段中的不同變化，產生各種變化特點。因此，對于橋梁結構可靠度及時間的變化，可以在充分掌握大量相關統計資料的基礎上，建立時間對橋梁可靠度指標變化的相關影響條件以及橋梁可靠度變化圖表，以便于及時的掌握橋梁可靠度在不同時間段下的變化。橋梁可靠度指標的計算要把隨機變量原非正態分布的當量轉變為正態形式的分布，再求取正態分布標準差與平均值，最后改進矩法計算出結構可靠性指標。

結束語

本文通過對橋梁養護過程中的成本與可靠度進行分析，通過將橋梁養護成本效益模型與橋梁養護實際工作中的相關情況相結合，并對不同維修、養護方案進行比較與選擇，以便檢驗橋梁養護成本效益模型的實用性以及有效性。橋梁養護過程中成本與可靠度的分析，有利于實現橋梁建設中的經濟效益，有利于實現橋梁建設及維修養護過程中優化管理，有利于我國橋梁建設及維修養護工程的發展。

考文獻：

[1]梁棟,趙欣,王昭睿,孔丹丹. 可靠度和成本分析在橋梁養護中的應用研究[J]. 河北工業大學學報,2009,03:99-102.

[2]李毅. 橋梁養護過程中的成本與可靠度分析[J]. 科技與企業,2012,20:31.