现代大型桥梁管理策略研究

李 政

(重庆市城投路桥管理有限公司，重庆 400060)

0 前言

随着经济与现代社会的发展，汽车消费的发展促进了城市交通车流量日益增长，城市建设也大大增加重型车的数量，加之长期暴露在腐蚀环境下，使得现代桥梁设施的性能逐步降低，管理难度也在不断增加。同时，市民的满意程度也成为了新时代桥梁管理中不可忽视的重要模块，交通系统常常被认为是极易引起社会大众挑剔的事物，其中桥梁因为其关键的位置尤其容易受到批评。除此之外，国家政策法规、市场的变化以及管理者自身的缺点等因素使得现代桥梁的管理成为了一项非常艰巨并且复杂的任务。因此，为理清大型桥梁管理思路，本文参考诸多国内外优秀文献，结合作者多年从事路桥管理行业经验，从桥梁长期宏观目标、短期实际情况、不确定因素处理以及突发事件处置四个方面对现代路桥管理进行了分析。

1 以桥梁设施生命周期评估为原则的资产管理

由于每一座大型桥梁的成本都极高，其投入使用后可为社会带来不可估量的经济价值，因此，桥梁管理者的首要目标是保护好大桥资产，保证每一座桥梁能在其淘汰前充分发挥其价值，即桥梁的资产管理。学者们对资产管理的定义有多种，按照不同行业有不同释义，较为权威的，根据《公路资产管理架构》(Country Surveryors Society, 2004)提出，高速公路、路桥隧等基础设施的资产管理可定义为：为满足当前及未来使用者的需要，需对基础设施进行管理、运营、保护及改善，资产管理则是确保这一系列行为所需的资源能得到最佳分配的策略方法。

Steele and Cole(2005)认为，作为基础设施管养单位，好的资产管理需树立多项宏观目标，包括：

(1)观点应该立足长远；

(2)使用系统的流程对各项需求进行评估，并按照评估进行资源分配；

(3)真诚地寻找、确认并记录自身及社会大众的需求；

(4)根据设施的寿命或使用周期来确定资产管理途径；

(5)资产管理并不仅仅是交通设施资产的管理和升级，还包括对这些资产的利用和使用。

其中，Steele and Cole(2005)强调，以桥梁设施的生命周期为原则对桥梁设施进行评估并按评估开展管理工作能有效的延长桥梁使用寿命。生命周期是指某一产品(或服务)从取得原材料，经生产、使用直至废弃的整个过程，即从摇篮到坟墓的过程。Mohammed (2013)在其书籍《生命周期成本：桥梁投资与管理的应用于实现》同样列举了大量世界各地采用生命周期管理方法提高桥梁性能的实例，许多桥梁管养单位都建立生命周期评估模型以开展桥梁管理工作，某些地区政府甚至要求各桥梁(公路)管养单位必须编制年度生命周期成本报告。

根据Steele and Cole(2005)所归纳，通常情况下生命周期评估模型分为6个模块(如图1)：

(1)起始阶段。建立资产管理与其他经营目标的关系，并确定其重要性。

(2)确定需求层次。这一步骤描述所需要开展的工作所在的层次(预先按重要程度划分各个层次)，以及为什么要开展此项工作。

(3)确认是否有备用方案。这一步骤预估即将开展的工作的成绩与期望业绩之间可能存在的差异，使用其他方法会否扩大或缩小这一差异。

(4)做出决策。这一步骤显示管理者开展落实工作，体现执行力。

(5)工作交付。部分或者全部成果在这一部分得以展示，可通过这些成果来验证之前的观点是否狭隘或者长远，同时根据情况制定远期规划。

(6)报告及监测。这一步骤通过检验之前所有步骤累积经验，为今后各个阶段的各项工作提供指导。

图1 基于生命周期理论的桥梁管理模型

2 以可用资源效用最大化为原则的均衡管理

依托生命周期理论的桥梁管理方法具有全面细致的优点，其各项分析与桥梁投入、产出及潜在环境影响均有紧密关联，若条件充分可保证每个环节对桥梁设施造成的影响都最优。但是，由于诸多现实原因，现目前的生命周期成本最小化标准并不能完全满足桥梁管理者的特定要求。例如当可用预算超出用于设施维护的生命周期成本时，桥梁性能可以在有效管理下维持在一个更高水平；然而当某些资源低于预估的生命周期成本最小值时，管理者则需要将有限的资源进行最优分配。Mohammed (2013)将桥梁生命周期管理法总成分进行划分，即桥梁管理者自身运营所需成本、社会成本及使用桥梁者产生的成本，其中社会成本由审美及文化价值和环境影响两部分构成(如图2)。这就意味着，桥梁管理单位无法直接控制运用生命周期管理法所带来的总成本，而社会成本(如市民要求桥梁的整洁美观)以及使用者产生的成本(如增加的车流量对桥面的影响)的增加，都有可能导致管理成本大幅度上涨，这些趋势在我国经济与文化发展势头比较快速的地区尤为明显。

图2 生命周期管理法成本构成

为此，许多学者引入了桥梁“组合目标”的概念(Frangopol and Liu ,2005)，即通过平衡桥梁设施的生命周期需求和桥梁管养者的相关特殊要求，有效的找出合适的决策，形成“可持续发展”管理方法(Deter, 2000)，思维导图如图3。

图3 组合目标管理方法思维导图

该方法在实际应用中也显示出许多成效，如(Shave, Ibell and Denton, 2005)的一份报告显示，巴斯大学为英国一家公路管理公司设计的一项关于锚固剪裁方案，便是利用有限的资源，在不影响安全的情况下，对工程各项需求进行权衡，成功节省了300万英镑。

相较于生命周期管理法，组合目标管理法(或均衡管理法)更加重视对成本的运用，强调在资源匮乏时，通过提高效率和竞争力，以减少对资源的消耗来实现目标。虽然是“均衡”管理，但对桥梁安全性能衡量在此方法重仍占主导作用。因为无论是部分或桥梁整体结构遭到破坏，都会使交通陷入瘫痪无法通行，可能造成相当大的经济后果，导致产生更多的社会成本及使用者成本使管理手段崩溃。因此，均衡管理法也可以直接用经济因素来进行评估，即找到可能遭受的成本(损失)最少的方法，这也为桥梁管理者在制定决策时提供更为直观、更便于理解的思路。

3 消除不确定因素的精准化管理

在桥梁管理中常常存在一些不确定因素可能影响桥梁安全，由于之前没有相关经验，或者缺少某些重要信息，导致管理中对它们没有系统的认识，在管理工作中为其额外耗费了大量成本。通常有两种不确定因素：随机存在的偶然因素和由于缺乏知识以及计划不完善而导致的不确定性。前者的存在是不可避免的，而后者可通过不断学习归纳等方式进行消减。针对不确定因素的不同性质，管理者可使用不同的精准化管理方法。

3.1 依托科技设备的精准判定

第一类不确定因素具有不可预见性或偶然性，本文作者所在的桥梁管理单位就曾出现过河上的失控船只、桥面行走路桥突然翻越栏杆进入桥梁二层桁架等情况。由于该类情况的不确定性，导致很难对它们是否对桥梁设施造成损伤以及造成多大损伤进行评估，一旦评估错误后果亦不堪设想。对于此类不确定因素，可依托监视摄像头等科技设备对情况进行精准确定，为快速制定管理方案提供依据或争取时间。同样的，更先进的技术可以应用来精准监测肉眼看不到的不确定因素，如桥梁称重系统监测桥梁荷载能力、使用裂缝监测仪监测混凝土桥墩、使用声呐设备监测高强螺栓脱落情况等。González(2011)归纳了目前常被用到的设备(见表1)，桥梁管理单位可使用其精准判定各项不确定因素，为后期管理节约成本。

表1 常见桥梁管理监测传感器

(桥梁结构监测中常用的典型传感器)

3.2 建立数据库利用数理逻辑判定

第二类不确定因素主要是因为知识的匮乏，或者对不稳定因素的处置流程欠缺系统性，导致产生额外成本。如桥梁伸缩缝自燃实际是因为电源线漏电、钢混接头疑似裂缝实际是表面油漆剥离等发生在常见的桥梁设施上，但又不常见现象，极易引起桥梁管理人员混乱，导致做出偏颇的管理决策。

因此，将日常管理工作中的较为常见的设施数据进行记录并归类，建立数据库，利用统计学手段对不确定因素进行界定，进而选择相应的管理处置方案。如使用贝叶斯判决规则等方法进行排除或者判定，再利用蒙特·卡罗方法等手段进行复检等组合方法精准判定不确定因素。相较于利用科技设备判定不确定因素，应用数据库规律指导管理工作同样能有效节约成本，且更容易操作。如图4的桥梁支座管理流程模型，其核心特点就是将逻辑判断与数据库信息相结合，排除干扰因素来精准确定对支座的处置措施，以达到节约管理成本的效果。目前，多个国家的路桥管理单位已将该管理方法当作支座管理标准，精准提高管理效率(Luís , Jorge , and João,2013)。

图4 桥梁支座管理模型

4 充分完善、反应迅速的应急管理

另一项桥梁管理的重要事项是对突发事件的应急管理。在我国，依据《中华人民共和国突发事件应对法》，突发事件被定义为：突然发生，造成或者可能造成严重社会危害，需要采取应急处置措施予以应对的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件。如若发生突发事件无法快速、有效的解决，前三种管理手段取得的成果都有可能无法弥补。

曹杰、朱莉出版的《现代应急管理》(2011)罗列了一系列有效的应急管理手段，但由于路桥突发事件具有其独特性，该书内容在某些方面无法完全覆盖路桥突发事件。目前，桥梁管理行业内对于突发事件的应急处置并未成系统。路桥应急管理效果的好与坏不取决于某一环节有多强，而是取决于某一环节有多脆弱，本文作者主编的《城市路桥安全应急管理》依托丰富的突发事件处置案例，对路桥应急管理的特点以及路桥应急管理的基本任务作了明确。按照路桥应急管理具有的特点：

(1)整体性与系统性相统一。

(2)隐形与显性并存。

(3)共性与个性的结合。

(4)阶段性与时限性相伴。

(5)政府主导性与社会参与性。

应对应构建完善的路桥应急救援体系、应急预案体系、应急管理法律体系、应急管理救援保障体系和应急信息处置平台，为提高现代城市桥梁的应急管理水平提供丰富的参考。

5 结论与建议

随着现代社会的不断发展，桥梁管理的难度和复杂程度不断提高，为持续做好桥梁设施性能及安全的管理工作，本文从四个方面对桥梁管理给出了建议：在宏观目标上借鉴生命周期管理方法，以提高综合管理水平，适应时代发展，不断寻找新的发展契机；在个别资源稀缺的项目上可使用组合目标管理方法，将有限的资源进行最优分配，确保管理模式可持续发展；同时建立健全科学的、系统的管理方法提高管理手段的精准度，避免额外成本；在日常工作中不断构建完善的应急管理体系，确保无薄弱环节，保证桥梁安全，避免桥梁管养单位因突发事件遭受重大经济损失。

[1] Shave J.D., Ibell T.J. and Denton S.R.(2005)A new assessment model for shear in reinforced concrete bridges with short anchorage lengths[J].Bridge Management 5: Inspection, maintenance, assessment and repair, pp 251-258, E &F Spon, London，2015.

[2] Framework for Highway Asset Management[J].Country Surveryors Society, April, 2004.

[3] Steele k. and Cole G.(2005)Environmental sustainbility for bridge management[C].Proceedings of Bridge Management 5 Conference. London: Thomas Telford，2005.

[4] DETR, Building a better quality of life:a strategy for more sustainable construction[Z].London,2000.

[5] Mohammed S. Life-cycle costing: applications and implementations in bridge investment and management[J].TRITA-BKN.Bulletin,2013.

[6] Luís M.R., Jorge D., and João R.C.Management system for road bridge structural bearings[J].Structure and Infrastructure Engineering: Maintenance, Management, Life-Cycle Design and Performance,2013,(10):1068-1086.

[7] González I. (2011) Study and Application of Modern Bridge Monitoring Techniques. TRITA-BKN. Bulletin.

[8] 曹杰, 朱莉. 现代应急管理[M].北京：科学出版社,2011:15-18.

[9] 重庆市城市建设投资有限公司,重庆市城投路桥管理有限公司. 城市路桥安全应急管理[M].成都：西南交通大学出版社, 2017.