可靠度和成本分析在桥梁养护中的应用研究

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摘 要：近几年，桥梁结构的耐久性问题日益突出，需要加强桥梁养护工作，而为了企业的经济效益，在桥梁养护过程中需要将成本降到最低，尽可能地充分利用养护资金，使其可以合理地应用到桥梁养护中，以维持桥梁养护工作的可持续发展，因此，在桥梁养护过程中应用可靠度与成本分析实际极具意义的。笔者就对可靠度与成本分析进行了简要介绍，并对其在桥梁养护中的应用进行了探讨，为桥梁养护节约成本提供参考。

关键词：可靠度；成本分析；桥梁养护

近几年，很多桥梁在使用性能以及使用期内经济型指标上都存在一些问题，这些问题直接影响了桥梁的使用，并对桥梁的后期养护管理造成了一定的负担，同时也加重了在桥梁养护上的经济压力与社会负担。当前我国正处于基础设施建设快速发展的阶段，很多桥梁工程都处于建设中，这也使得桥梁建设与养护费用不但增加，这就要求养护管理人员能够对桥梁养护进行优化，通过对桥梁结构的经济成本效益分析，使养护资金可以得到有效利用，解决养护资金不足的问题。在桥梁养护中应用可靠度与成本分析使桥梁养护可以顺利进行。

1 桥梁养护的经济成本组成

1.1 桥梁养护经济成本

桥梁养护经济成本主要是指在营运期的经济成本，桥梁在竣工交付使用时开始到桥梁推出营运过程中所产生的成本总和便是桥梁养护经济成本。就我国当前桥梁的计价理论与方法来看，桥梁养护经济成本的定义也有不同[1]。从狭义上来讲，桥梁养护成本指的是管养成本，是桥梁养护单位在桥梁营运管理过程中所花费的所有桥梁管理成本、养护成本、维修成本等的总称，广义上来讲，桥梁养护经济成本在包括管养成本外，还包括用户成本与环境影响成本，用户成本指的是因桥梁维修、检测使得桥梁用户出现交通堵塞、交通绕行等情况，还包括因桥梁维修与检测而导致的交通事故等所产生的经济成本。

1.2 桥梁养护的性能指标

在桥梁的运营过程中，受交通环境、天气、荷载等影响，桥梁的构件会出现退化的问题，这也影响了桥梁的使用寿命，桥梁性能随时间下降，为了提高桥梁使用性能，需要加强桥梁养护管理。桥梁养护的工作人员需要确定一个适当的桥梁养护性能指标用于描述任意时刻的桥梁性能，确定桥梁养护与维修处理的时间。一般的，桥梁养护的性能指标主要包括两个，一个是桥梁结构的可靠度，一个是桥梁结构养护的临界水平，这两个性能指标直接关系到桥梁养护的时间与方案[1]。

就我国现阶段的桥梁养护情况来看，大多数桥梁养护都是以结构的可靠度曲线作为桥梁养护的性能指标，结构的可靠度曲线能够体现出桥梁结构可靠度随时间的变化情况，并根据这一数据确定桥梁养护的时间与措施。由于桥梁在运营过程中会受到荷载、天气等多方面的影响，因此，即便桥梁的结构相似，在不同时刻的可靠度水平也会存在差异。临界水平指的是现行桥梁检测中所定义的某一技术水平，即桥梁可接受的最小可靠度，一旦可靠度水平低于这个临界水平，那么桥梁结构的性能就会受到影响，这时就需要对桥梁进行检修，以保证桥梁可以处于正常运行状态。

1.3 桥梁养护及维修方案

桥梁养护及维修指的是对桥梁退化进行处理的过程，一般的，桥梁养护及维修方案可分为三种，包括性能降低到目标值进行养护维修、桥梁性能降低到一定程度但高于目标值进行养护维修、以上两种方式同时结合使用。实际上，不同的桥梁建筑结构与材料的退化规律都有不同，这就要求在进行桥梁养护时根据桥梁的实际情况确定桥梁养护及维修方案，使用于桥梁养护的资金可以得到有效利用，在保证桥梁养护质量的前提下将成本降到最低。

2 可靠度和成本分析在桥梁养护中的应用

2.1 养护成本分析模型

我国当前对桥梁养护的经济成本分析仍处于发展的初阶段，在养护成本分析中仍然存在一定的问题，以国外的桥梁管理系统经验来看，桥梁维修需求的预测与方案是桥梁养护管理系统的重要组成，而对其养护成本进行分析更是桥梁养护的重要环节，养护成本分析模型是可靠度与成本分析的基础。

在养护成本分析模型中，Bfail（Tint）指的是在养护过程所产生的效益，Cct则是设计基准期内对桥梁养护预期的成本，其中Tint指的是桥梁养护实施的总时间，Tref为设计基准期，C"fail（X，Tref）指的是在未采取养护修措施时桥梁结构被破坏而造成的成本，C"fail（X，Tref）指的是在采取养护措施后桥梁结构的破坏成本，Cins是桥梁在生命周期内的检查成本，Crep是生命周期内的维修成本，Cfail是桥梁在结构受到破坏后的损失。Cins、Crep、Cfail三者之和为设计基准期内对桥梁养护预期的成本，即Cct。C"fail（X，Tref）与C"fail（X，Tref）的差则是在养护过程中所产生的效益，即Bfail（Tint）[2]。

由养护成本分析模型可以看出，养护效益与成本的比值直接关系到桥梁的经济效益与社会效益。为了保证桥梁养护的质量，在选择维修方案时需要确保目标可靠度，尽可能地将养护效益与成本的比值最大化，这样才可以保证桥梁养护达到预期目标。

2.2 可靠度指标计算

不同的桥梁结构养护方案以及不同时刻下可靠度指标都会存在变化，而变化的规律也有不同，因此，可靠度指标的计算具有一定的针对性。通过大量的统计资料分析，可以得到养护方案的可靠度随时间变化的计算规律。

桥梁可靠度指标的计算主要采用了国际安全度联合委员会（CJCSS）推荐的方法，将随机变量原来的非正态分布“当量”化为正态分布，而后将当量正态分布的平均值与标准差计算出来，最后采用二阶矩阵法计算结构的可靠度指标，对桥梁可靠度与时间的关系进行分析，并作为桥梁养护的参考依据，确定桥梁养护的时间与方法[2]。

结束语

桥梁养护的经济成本效益分析能够有效协调桥梁建设中的长期效益与短期效益间的关系，对桥梁养护管理有着重要意义，可靠度与成本分析能够辅助桥梁养护管理的进行，使桥梁养护资金可以得到有效利用。当前我国的桥梁养护管理仍处于发展的初阶段，对其经济效益的分析还存在一定的不足，因此，桥梁养护管理人员需要切实加强对桥梁养护的管理，积极推广可靠度与成本分析在桥梁养护中的应用，在保证养护质量的同时，将养护成本降到最低。

参考文献

[1]梁栋，赵欣，王昭睿，孔丹丹.可靠度和成本分析在桥梁养护中的应用研究[J].河北工业大学学报，2009，v.38；No.14903：99-102.

[2]姜舒，贺春丽.可靠度和成本分析在桥梁养护中的有效性[J].科技创新与应用，2012，3：139.