提倡预应力精细化施工降低桥梁工程全寿命成本1

提倡预应力精细化施工，降低桥梁工程全寿命成本重庆高速公路集团有限公司垫利分公司梗概一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展二、预应力混凝土桥梁常见病害与施工的关系三、提倡预应力精细化施工势在必行一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•国内外发展概况•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•国内外发展概况全寿命成本（LifeCycleCost,LCC）及全寿命经济性概念首先由美国军方于20世纪60年代提出，到20世纪80年代在各个领域都有一定的研究与应用，是进行投资决策的重要依据。•国内外发展概况从20世纪80年代开始,LCC方法逐渐应用到道路交通行业，人们开始研究建设项目的全寿命成本优化问题，从成本的角度提出全寿命管理和控制的观念，综合考虑建设成本，选择全寿命成本最优的方案。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•国内外发展概况美国是世界上最早在公路领域进行桥梁寿命周期成本分析的国家，2003年颁布全国公路研究协作计划第483号报告《桥梁寿命周期成本分析》和配套软件（CRP-CD-26），强制实施基建工程管理“全寿命经济分析法”（LifeCycleCostAnalysis，简称LCCA法）。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•国内外发展概况2000年我国发布了《建设工程质量管理条例》(国务院第279号令)，首次以政令形式规定了“设计文件应符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限”，“建设工程实行质量保修制度——基础设施工程最低保修期限为设计文件规定的合理使用年限”，对基础设施建设提出了全寿命责任制的要求，意义重大而深远。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•国内外发展概况2004年度西部交通建设科技项目“桥梁工程全寿命设计理论与方法研究”主要研究桥梁全寿命设计方法、桥梁典型病害及结构与构件正常使用寿命、桥梁全寿命周期成本计算、全寿命设计的风险评估等内容，目的在于贯彻国家可持续发展方针，促进我国桥梁工程全寿命成本控制理论和方法的进步。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念美国法典(USC)给LCCA的定义是：“它是一套程序和方法，用于评价可行计划项目的总经济价值。包括初始建设成本和经折现的使用阶段进一步成本——整个寿命期内的维护、修复、重建和表面翻新处理成本。”一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念将桥梁工程全寿命周期各阶段成本折现：一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展维护、检测、修复、加固费用•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念以往的工程项目成本核算，主要考虑初始建设成本，工程使用后再花多少钱则很少乃至不予考虑。实践证明，这种做法在技术、经济上都是不合理的。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念美国：上世纪八十年代末：桥梁维修费用估计为$1550亿；上世纪九十年代：70万座混凝土桥梁中60％加固费用需$3500亿；本世纪初计划：桥梁全面维修费用$12000亿。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念英国：英国的桥梁设计寿命一般为120年，然而在使用不到1/4的设计寿命时间后，就发现大部分桥梁需要维修，为此需支付高昂的维护费用。英国运输部曾抽样调查过200座混凝土公路桥梁，表明约有30%的桥梁运营条件不良，预计对这60座桥梁的10年维护、修复费用就达6200万英镑。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念中国：交通运输部调查表明，中国约有50%的公路桥梁年龄在20-40年以上，这些桥梁大多数存在结构上不同程度的损坏。近30年来新建成桥梁中，为数不少的桥梁在使用5～10年即出现严重的病害甚至发生垮塌事故，教训不可谓不深刻！一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念鉴于美国己经有用4座桥的建设费用维持1座桥正常使用的深刻教训，美国LCCA委员会特别强调适当增加初始建设投入以减少后期使用维护的巨大开支，并指出：实行LCCA的目的就是提高项目质量与性能、减少后期投资，是一个长期效益最大化的有效方法。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念此处所谓“适当增加初始建设投入……”，绝不能简单地理解为仅仅是资金和人力、物力方面量的增加，或采用更高强材料、增大结构尺寸等，更重要的应是建设阶段各环节精细化技术、管理等方面的软性投入。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本经济分析（LCCA）的概念作为工程项目投资决定和项目投标的重要依据，实行LCCA能有效避免“短期行为”，使投资方、设计者、施工方和使用管理部门，从一开始就立足于“全寿命”，各尽其职、各负其责，提出技术可靠、经济合理的方案,并对多种方案进行比较,选出最佳方案。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题桥梁工程全寿命成本控制，就是保证桥梁在全寿命周期内按照预定可靠度安全、正常服役的前提下，确保其全寿命周期成本最优化（最小）而采取的控制策略和手段。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题桥梁工程全寿命成本控制，本质上是涉及多约束（桥梁安全、适用、耐久）、多因素（规划设计、施工建造、使用维护）并以全寿命成本最优为最终目标的复杂系统优化问题。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题桥梁工程全寿命成本控制的关键问题：1、桥梁工程全寿命成本各组成部分之间的相互关联性：桥梁工程初期建设成本与后期使用维护成本之间并不是相对独立的，而是相互关联和影响的；甚至初期建设成本构成中的规划、设计、施工等各项成本之间也不是相互独立的。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题一般来说，初期建设投入越大，后期使用维护成本越低，但并不具有必然性！以单项成本的各自最优化来实现全寿命总体成本的最优化是不可能的。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题不合理的规划，粗糙的设计，拙劣的施工，会抵消初期建设投入增加（即前述美国LCCA委员会的策略建议）对后期使用维护费用的抑制效果。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题仅仅是加大建设资金的投入和材料、设备的堆砌，缺乏有效的过程（特别是施工过程！）管理、监控的机制和手段，同样达不到提高桥梁工程竣工质量、降低后期使用维护费用的目的。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题2、桥梁工程全寿命成本各组成部分的不确定性（风险）：相对于我们的经济分析和预期而言，各项成本并不是完全确定的，而是被很多未知因素干扰和影响，表现出很大的随机性，工程越复杂、环节越多，不确定性和风险越大！一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题工程施工是将工程设计变为项目实体的阶段，是资金、技术密集投入的阶段，也是风险集中发生的阶段。施工过程遗留的安全和质量隐患，将永久性地影响桥梁工程后续使用性能、增加维护成本、降低运营效益！一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展国内外桥梁事故基本原因统计比较（同济大学，阮欣，2006）•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题从前页国内外桥梁事故基本原因统计比较图可见：除“外部原因”和“其它原因”外，国内在设计原因比例方面与国外基本持平，而施工和材料（部分也与施工相关）原因所占比例均是国外的9倍左右！维护原因所占比例约为国外的2倍左右。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•桥梁工程全寿命成本控制及其关键问题国内桥梁施工管理总体较为粗放，相关规范、标准条文不够完善，过程监测、控制技术手段较为缺乏，造成桥梁施工事故频发，给工程后期使用留下了难以确知的大量安全和质量隐患。加强桥梁施工过程监管，推行精细化施工，是国内桥梁工程全寿命成本控制的关键。一、桥梁工程全寿命成本控制技术的发展•预应力混凝土桥梁是公路桥梁的主力军•预应力是预应力混凝土桥梁的生命•预应力混凝土桥梁常见病害•病害原因及与施工的关系二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力混凝土桥梁是公路桥梁的主力军预应力混凝土结构是国内16米～330米跨径梁桥、刚构桥的主要方案选择，是大跨拱桥桥道梁、斜拉桥主梁的主要结构形式，也是各类桥梁施工的主要技术手段之一。预应力混凝土桥梁量大面广，是我国公路桥梁的主力军。二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力是预应力混凝土桥梁的生命预应力是预应力混凝土桥梁实现较大跨越能力和良好使用性能的关键：1、预应力使结构全截面工作，刚度跃升；2、预应力使得高强钢材、高强混凝土充分发挥作用，赋予桥梁跨越潜力；3、预应力提供了便捷、灵活的施工方法。二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力混凝土桥梁常见病害以预应力连续梁桥、刚构桥为例：1、裂缝——施工阶段顶板横向、纵向顶板横向、纵向腹板接缝处竖向腹板接缝处竖向底板纵向底板纵向预应力锚头附近预应力锚头附近底板分层劈裂（事故）二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力混凝土桥梁常见病害以预应力连续梁桥、刚构桥为例：1、裂缝——使用阶段顶板纵向腹板斜向腹板斜向底板横向二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力混凝土桥梁常见病害以预应力连续梁桥、刚构桥为例：2、挠度——施工阶段纵向下挠横向下挠扭转、偏转二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力混凝土桥梁常见病害以预应力连续梁桥、刚构桥为例：2、挠度——使用阶段纵向下挠二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系湖北黄石长江大桥（主跨245m，主跨跨中最大挠度达32cm，裂缝6000多条。）二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系虎门大桥辅航道桥（主跨270m）跨中挠度发展二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系美国加州ParrotsFerryBridge（主跨195m）跨中明显下挠二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系帕劳共和国Koror-Babeldaob桥（主跨240m），1977年竣工，1996年9月26日垮塌，2人死4人重伤。垮塌前3个月刚完成一次加固维修，之前跨中挠度已达1.2m并持续发展。•病害原因及与施工的关联1、设计理念预应力只要使混凝土不出现拉应力预应力抵消大部分恒载弯矩2、构造不当普通钢筋配筋问题：数量不够，分布不合理二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•病害原因及与施工的关联3、施工质量问题、措施不当预应力施工质量差：管道定位精度差；局部加强钢筋不足；预应力筋下料、筋束梳编穿等环节操作不当，预应力筋缠绕扭结；张拉机具标定不及时、精度差；预应力张拉程序不合理；预应力不足或过度；预应力均匀度、对称性差；预应力筋断丝、断筋等等。二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•病害原因及与施工的关联3、施工质量问题、措施不当模板刚度不足、尺寸误差较大预应力筋孔道灌浆质量差混凝土分层分段浇筑不当4、汽车超载二、预应力混凝土桥梁常见病害及与施工的关系•预应力精细化施工是降低桥梁工程全寿命成本的必然要求•《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》为预应力精细化施工提供了基准和保障•预应力精细化施工在高速集团的实践和收获三、提倡桥梁预应力精细化施工势在必行•预应力精细化施工是降低桥梁工程全寿命成本的必然要求精细化施工，借助源于日本丰田公司的“精益生产”概念，并结合基础设施建设生产特点，可以定义为：以相关规范和标准为基础，通过持续改进施工过程各细节步骤，消除质量缺陷和安全隐患，最终为业主和社会创造可持续价值。三、提倡桥梁预应力精细化施工势在必行•