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分析橋梁全壽命期經(jīng)濟(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)是決定橋梁運營狀況、處理方案和費用的基礎(chǔ)，極限狀態(tài)是判定結(jié)構(gòu)可靠與否的界限，橋梁全壽命期經(jīng)濟(jì)分析又是以橋梁的運營效益及費用為基礎(chǔ)。如果整個結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足規(guī)定的某一功能要求，則稱此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)，它包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。承載能力極限狀態(tài)可以理解為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載功能的狀態(tài)。我們所研究的對象都是經(jīng)檢測判定處于極限狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)狀態(tài)可靠性表示中，結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)都是隨機(jī)變量，可靠指標(biāo)是以基本變量的統(tǒng)計參數(shù)直接表示。

既有橋梁中相對于當(dāng)前交通承載能力不足的橋梁都是需要維修加固的橋梁，鋼筋混凝土橋梁的抗力退化主要由其病害引起，按照抗力退化的實質(zhì)可以分為抗力真實退化以及抗力虛假退化。橋梁結(jié)構(gòu)的抗力不足是由于兩種抗力退化共同作用結(jié)果，如鋼筋銹蝕和混凝土炭化是影響橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的根本重要因素，換句話說，鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土橋梁抗力退化的主要原因，鋼筋的銹蝕是一電化學(xué)過程，鋼筋銹蝕可根據(jù)電化學(xué)檢測，影響混凝土炭化過程和炭化速度的因素很多，炭化的實質(zhì)是混凝土的中性化，使混凝土堿性降低，混凝土的炭化深度是一個隨時間變化的隨機(jī)過程，當(dāng)這種炭化過程到達(dá)鋼筋表面時，使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用。另外，由于設(shè)計、施工、材料、環(huán)境等各種因素的影響，橋梁建成時的初始承載隨著時間的變化呈衰減趨勢。橋梁全壽命期費用模型。首先要考慮橋梁全壽命期內(nèi)的費用組成，建立橋梁全壽命期的費用模型。建筑結(jié)構(gòu)的自然壽命也稱為結(jié)構(gòu)的使用壽命或耐久性年限，使用壽命可以從不同角度予以定義和分類。一般分為技術(shù)性使用壽命、功能性使用壽命和經(jīng)濟(jì)性使用壽命。我們現(xiàn)在通常所說的使用壽命一般是指結(jié)構(gòu)的技術(shù)使用壽命。

每座橋的檢測費用都有很大不同，這是因為檢測費取決于檢測項目、檢測方法、檢測精度、橋梁所處環(huán)境等內(nèi)容。在橋梁運營的長期過程中會產(chǎn)生不同的費用，總檢測費用是指常規(guī)即日常檢測和維護(hù)費用，可以根據(jù)具體橋梁和歷史經(jīng)驗取平均值，并根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)分析原理，橋梁的費用模型應(yīng)該采用橋梁全壽命期費用模型。

加固及重建方案的經(jīng)濟(jì)模型

橋梁加固技術(shù)有很多種，其中按照加固的結(jié)構(gòu)部位不同分為:上部結(jié)構(gòu)加固法和下部結(jié)構(gòu)加固法。上部結(jié)構(gòu)加固法有很多種，根據(jù)采用材料和具體實施過程的不同，一些加固方法中又包含有許多具體的加固方法。下部結(jié)構(gòu)加固法也有很多種，按照實施的橋梁結(jié)構(gòu)部位不同可以分為基礎(chǔ)加固技術(shù)、橋墩加固技術(shù)和橋臺加固技術(shù)。橋梁全壽命期內(nèi)的費用中，加固費用是其中非常重要和復(fù)雜的一種，我們可以以鋼筋混凝土簡支梁和鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件為對象進(jìn)行加固費用分析。加固簡支梁可選用加厚橋面板、增焊主筋、粘貼鋼板和粘貼碳纖維布方法。并通過分析得知加固費用與加固度基本成線性增長關(guān)系。

不同加固方案下不同加固度的軸心受壓柱的加固費用結(jié)果不一樣，經(jīng)實驗得知，隨著加固度的提高，對于混凝土軸心受壓柱的加固費用基本成線性增長，受施工、環(huán)境等因素的綜合影響，隨著科技的發(fā)展，新材料和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，橋梁結(jié)構(gòu)的實際全壽命期和設(shè)計時的全壽命期可能不一樣，加固的技術(shù)和材料不斷增加，其產(chǎn)生的費用會有所不同。當(dāng)橋梁需要選擇適當(dāng)措施以加強(qiáng)和改善其運營能力時，加固方案的選擇除了從技術(shù)的可行性和先進(jìn)性考慮之外，還要從方案所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益考慮。而在各加固方案的經(jīng)濟(jì)性比較之前，與重建方案的經(jīng)濟(jì)性分析比較是必要的。（本文作者：王朝陽、姚馨源 單位：吉林省交通實業(yè)集團(tuán)有限公司、長春市市政工程設(shè)計研究院）