桥梁结构的养护排序方法与优化方法

■宗建国，李伟平

■1.江西省高速公路投资集团景德镇管理中心养护应急所，江西 景德镇 333000;2.江西省高速公路投资集团景德镇管理中心三清山收费站，江西 景德镇 333000

在桥梁施工中普遍存在着一种现象，那就是施工之后的养护费用远远超过了原先的养护预算，所以在保证养护质量的前提下，如何提高养护效率，将低养护成本降低，已经成为目前桥梁施工中首要面临的额问题。以此，本文就桥梁结构的养护排序方法与优化方法进行如下分析。

1 排序方法的基本介绍

目前，桥梁护养排序方法主要有两个方面，其一，许多可选护养方案之间的排序;其二，路网内各桥梁之间各养护方案之间的排序。不论采取哪一种，共同目标都是通过使用有限的护养资金，发挥最大的经济效益及社会效益。但目前，在桥梁管理系统中，主要采用的护养方式为路网内各桥梁之间各养护方案之间的排序，该方案根据排序指标，又分为两种，以下就一一介绍。

1.1 以技术为参数的排序方法

这种排序方式主要以桥梁设计者的施工经验和技术水平为基础，在几种主要技术参数的基础上，制订出相应的优化方案，然后将它们排序，进而得到项目优化排序。这种排序方式主要适合于资金较弱、施工管理及技术条件较差的桥梁施工。一般情况下，在施工这种方法时，主要考虑的技术参数为桥梁总体性能及路况技术等级。

1.2 以经济为参数的排序方法

目前，在桥梁修建中，养护资金本身短缺，再加上资金使用没有规划性，使得利用效率极低。以此，桥梁管理系统的主要任务就是将有限的资金应用到整个桥梁护养中，实现资金使用效率最大化。所以，该系统在进行桥梁护养费用的安排时，应首先考虑到护养技术的可行性，然后再分析经济效率，这样，才能将护养时间和护养方案进行优化。以经济作为参数的排序方法，能够充分考虑到工程初期施工费用及经济效益，并能够将各项目的经济效率相互比较，得出优化结果，不仅省去了大量计算步骤，而且避免了排序中的主观随意性。

2 ALARP风险决策准则

该准则是由英国国家健康安全委员会提出的，是决策中满意准则的主要体现。具体的实施步骤为，首先确定衡量风险的指标，之后根据其代表值及函数特点，确定相应的风险水平，从而为制订合理的风险对策奠定了基础。该法则的基本使用原理是，将风险水平划分成两个水平，一种是接受水平，另一种是不可接受水平，二者所对应的两个区域分别是风险接受区域和分先不接受区域。如果一个指标落到风险不可接受区域，则说明风险极大，不可接受，否则，可以接受。在两个区域中间的部分被称作风险控制区域，也就是说，指标的风险可以通过一定措施控制，是属于可容忍的风险。以下就ALARP风险决策准则进行简单分析。

2.1 ALARP决策准则下的CPI/CPD方法

由上面的两种排序方法的可知，以经济作为参数比以技术作为参数的排序方式更加优越，应在桥梁护养中广泛应用。但目前，我国桥梁整体管理水平较为落后，管理系统的研发才刚刚起步，并缺少护养决策中需要的经济参数，所以，在现阶段，以经济作为参数的养护方案很难建立。笔者在假定桥梁结构退化形式为线形，并结合桥梁的结构特点，制订具体的养护方案以及技术评定结果及预测结果等。

在桥梁修建中，如果是以技术为一类，则相应的养护对策以日常养护为主，也就是前面提到的可忽略区域，当技术状况处在这个区域中时，养护维修顺序作为最后考虑的问题。当技术状况在四类以下时，对应的养护策略是改建或者重新建造，也就是前面提到的不可接受区域，当技术状况处在这一区域时，养护顺序则作为优先考虑的因素。当桥梁技术在二类至四类之间时，也就是系统定义的ALARP区域。本文的各个经济参数是通过该区域确定的。

本文采用有无对比方法，对桥梁维修之后的性能改善和不考虑维修性能退化的费用进行对比，做出技术上可行的护养项目的经济对比。该比值用以下公式表示:

式中CPI表示改善桥梁结构需要的费用;CPD表示桥梁不经过护养而使用的费用;WR表示桥梁加固所需要的费用;WM表示桥梁改造所需要的费用，通常按照桥梁修建费用的4倍计算;i表示折现率，通常取12%;N表示桥梁不采用护养技术至技术状况不可接受的时间间隔;j表示桥梁采取护养措施之后技术状况不可接受区域的时间延长值。

在实际护养中，可以通过比较w值，确定维修方案，一般情况下，w值越小，表明维修所取得的效率越好，所以，维修方案的优化显得十分重要。桥梁在使用期限内的费用分析方法，是最能够体现桥梁经济结构的方式，但由于我国现阶段护养水平有限，经济资料不足，使得一些可行的经济分析方式不能得到充分应用。通过经济参数排序方式的公式计算得知，该公式中的不同参数分别反映了桥梁所处的不同技术状况;桥梁改造的费用;维修之后，结构性能至不可接受区域的时间延长值，所以，单就公式来看，对桥梁维修与不维修，都进行了严格对比，从比较中得出桥梁的技术状况，同时也得到桥梁技术预测状况等。

3 具体事例分析

为了验证上述公式的可行性及适用性，笔者以两座桥梁作为例子，对提出的经济参数进行计算，同时以技术参数作为对比，进行辅证。两座桥的基本情况为，桥梁A和桥梁B，其中桥梁A总长度为5549.86m，宽度为18m，荷载为汽车一超20级，初次检测年份为1999，技术状况评分为69.6，维修费用为209万元;桥梁 B全长为1409.64m，宽度为12m，荷载为汽车一超20级，初次检修年份为1999，技术状况评分为74.7，维修费用为50万元。根据两座桥梁的基本信息，得知均属于二类桥，由于桥梁A的技术状况低于桥梁B，并且长度较之加长，所以受到损伤的可能性增加，所以应当优先维修。

在桥梁护养时，除了基本信息之外，还要重视《公路桥涵养护规范》、技术状况结果及技术状况退化曲线等，再根据ALARP维修决策准则，对桥梁的技术状况进行评分。如技术状况在88分的，属于第一类，在维修中，是属于可忽略的一类;当技术状况为30分一下时，属于第五类，也就是属于不可接受的的一类，不能简单的维修，而需要改建。

根据两座桥梁的基本信息及退化曲线，对提出的各种经济参数进行排序，结果为:

由该结果可知，CPI/CPD经济参数排序方式在实际使用中具有较高的准确性，应在护养中广泛使用。

4 结语

我国桥梁在道路施工中的应用不断增加，使得相应的养护要求也有所提高，本文就桥梁养护中的排序方式及优化方式进行详细介绍，并采用具体事例进行验证，希望具有参考价值。

[1]刘延芳.桥梁结构养护方案优先排序方法研究[J].公路，2013，10(4):201-204.

[2]陈翔.回归测试中的测试用例优先排序技术述评[J].软件学报，2013，12(8):1696-1712.