論文 - 自貢市城市規劃設計研究院

自貢市城市規劃設計研究院 自貢市城市規劃設計研究院

汶川地震災后恢復蘆山縣舊橋利用研究

發布時間: 2016-06-05 信息來源: 《城市道橋與防洪》 作者: 文繼濤 潘可明 劉波

(自貢市城市規劃設計研究院有限責任公司1    北京市市政設計研究總院有限公司2     重慶交通大學土木工程學院3  

 

摘要:隨著我國交通和城市建設的迅猛發展,橋梁數量快速增長,其中許多橋梁在通行能力、結構承載能力、耐久性等方面均不能適應現代交通和城市發展的需要,利用舊橋拓寬和加固將成為我國橋梁行業未來的重要任務之一,但舊橋利用受安全、經濟、施工及社會多方面因素影響,特別是震后橋梁的恢復利用更是社會的關注熱點,本文基于“汶川地震災后恢復重建利用世界銀行優惠緊急貸款四川省雅安市蘆山縣城鎮基礎設施第二批項目”中的西門橋和北門橋為實例,對舊橋利用的可行性、合理性和經濟性進行了專題研究,研究以全面掌握現狀舊橋工作性能和計算全壽命周期成本,綜合安全、經濟、后期養護及社會效益多方面比較的技術路線,得出拆除重建的方案,推翻了可研階段確定的加固利用方案。通過研究使兩座橋梁建成后在震后恢復重建中發揮了巨大的社會和經濟效益,避免了安全和質量事故的發生,為類似工程有一定借鑒價值。

關鍵詞: 災后恢復重建  舊橋利用 加固 全壽命周期成本  研究

Abstract: with the rapid development of traffic and city construction in China, the rapid growth of number of Bridges, including many Bridges in capacity, the structure bearing capacity, durability, etc all can not adapt to the need of modern transportation and urban development, the use of old bridge broaden and reinforcement will be the bridge industry one of the main tasks of the future in our country, but useful for use by economic, security, construction, and social factors, especially the earthquake bridge restoration using more attention hot spot, based on the "wenchuan earthquake recovery and reconstruction after the use of world bank offers an emergency loan sichuan yaan forth county town of the second batch of infrastructure project and bridge project" Simon bridge and north gate bridge as an example of project, for old bridge using the feasibility, rationality and economy of the research, study of the current situation of old bridge use need to fully grasp bridge performance and the basis of the full life cycle cost, comprehensive safety, economy, and the late maintenance and social benefits of technical route, demolition reconstruction scheme at the same time, the use for reinforcing overthrew the feasibility study stage. By studying the two Bridges after the completion of the restoration and reconstruction after the quake has played a great social and economic benefits, to prevent the safety and quality accidents, have certain reference value for similar projects.

Keywords: post-earthquake recovery and reconstruction   the old bridge strengthening the whole life cycle cost   study

 

0、引言

隨著我國交通和城市建設的迅猛發展,橋梁數量快速增長,截止2014年已建成各類橋梁七十余萬座,其中許多橋梁在通行能力、結構承載能力、耐久性等方面均不能適應現代交通和城市發展的需要,利用舊橋拓寬和加固將成為我國橋梁行業未來的主要任務之一,但舊橋利用受安全、經濟、施工及社會多方面因素影響,與新建橋梁的方案比選需要綜合多方面的因素,特別是震后橋梁的恢復利用更是社會的關注熱點,需要以全視野、高角度的立場綜合考慮。

5.12 汶川特大地震”影響,雅安市蘆山縣成為重災縣,為保障當地災后重建工作有序有效開展,盡快恢復災區群眾正常的生產生活秩序,促進全縣經濟社會在盡快恢復到災前水平的基礎上,實現科學健康、持續快速的發展,世界銀行緊急優惠貸款蘆山縣用于城鎮基礎設施恢復重建,縣城內的西門橋及北門橋處于城市核心區和交通咽喉節點,成為恢復重建工作的控制性工程,項目建設過程中再次發生了“4.20蘆山大地震”,蘆山縣再次成為極重災區,對橋梁設計提出了更新和更高的要求,為此對既有西門橋及北門橋的加固利用和拆除重建的方案比選進行了專題研究,下面簡單介紹怎樣通過合理的技術路線來有效解決該問題,并得到了一些有益的結論。

1、工程概況及現狀橋梁病害   

蘆山西門橋位于縣城西側,跨越西川河,是連接思延鄉和西江村的唯一通道, 橋址位于河谷陡峭地段,屬河流侵蝕-堆積地貌,河床縱坡比降較大,呈對稱U字型,常年水面寬約30m,河床微彎,凹岸為大橋左岸,與南興街相接,岸坡坡面直立,高差20.19m,為侵蝕岸;右岸與西江村相接,岸坡坡面直立,高差18.60m,為堆積岸。橋基地層主要為第四系全新統人工堆積層,下伏基巖為第三系名山組+蘆山組砂質泥巖。橋梁建設區地震基本烈度為7度,設計地震加速度0.15g,設計地震分組第二組,地震動反應譜特征周期0.40s。該橋1978年建成通車,設計荷載:汽車—15級,拖—60。橋面寬8.5m,主孔主拱圈采用一孔凈跨徑32m,矢跨比為1/4的等截面懸鏈線石砌板拱,主拱圈厚0.8m,寬7.4m;腹拱圈采用4跨凈跨徑3.5m,,凈矢高0.875m,矢跨比為1/4圓弧的石砌板拱;引孔主拱圈厚0.45m,寬7.4m;凈跨徑8.0m,凈矢高2.0m。主拱圈石料采用10#砂漿砌80#粗料石;拱上腹拱石料采用7.5#砂漿砌40#。下部結構采用重力式墩臺,擴大基礎。

 

1  西門橋橋型示意

橋梁存在的主要病害有主跨拱腹部水漬、泛白、滲水、灰縫脫落,破損風化嚴重,橋墩前墻石料風化嚴重,在前墻上下游側滲水和水漬,2#橋墩基礎沖刷嚴重,欄桿變形且普遍風化嚴重,橋面鋪裝多處網裂凹陷,局部出現嚴重坑槽 積水。


蘆山北門中橋位于縣城北側飛寶路,跨越清源河,是
S210上的重要交通節點,橋址位于河谷陡峭地段,屬河流侵蝕-堆積地貌,河床縱坡比降較大,呈不對稱U字型,常年水面寬約35m,河床微彎。橋基地層主要為第四系全新統人工堆積層,下伏基巖為第三系名山組+蘆山組砂質泥巖。
該橋于199111建成通車,于200010月進行加固改造,并投入使用至今。設計荷載:汽車-20級,掛車-100。橋面寬10.5m,主孔為凈跨55.0m,梁長60.2m的雙斜腿剛架橋,引孔(蘆山岸)為18.4+20.8+18.4m的三孔連續梁橋,墩身為柱式,兩橋頭臺身分別為U型和C型,除蘆山岸臺為石砌圬工,其余均為混凝土或鋼筋混凝土

      4  北門橋橋型示意

  橋梁的主要病害有主梁出現部分豎向全截面裂縫和多處斜向裂縫、局部鋼筋外露銹蝕,混凝土破損,局部鉸縫脫落、車道板局部破損,縱梁蜂窩、麻面嚴重;人行道板水漬、泛白;挑梁破損,橋臺前墻風化嚴重、滲水;側墻、前墻灰縫脫落。部分支座墊塊破裂,鋼墊板銹蝕嚴重,支座老化、破裂、滲水,橋面鋪裝多處出現橫向和縱梁裂縫,坑槽、網裂;欄桿立柱局部掉落、露筋銹蝕,伸縮縫部分缺失或破損,人行道橫向開裂破損,燈柱銹蝕嚴重等病害。 

 

除上述存在的問題外,設計、施工、維護管養資料缺失和橋梁兩端連接線建設標準過低,不能適應城市規劃發展的需要也是舊橋利用的難題。

2 舊橋利用研究

20095月的檢測報告對西門橋和北門橋梁評定為四類橋梁,可研采用了加固利用的方案并通過了審批,201111月,初步設計階段時踏勘現場發現現況橋梁重載過橋引起的振動較大;橋梁兩頭接線很差,無法滿足新線技術標準;橋梁未有有效的維護和修理,施工質量也較差,橋梁狀況不良、自身病害較多,再進一步與甲方對接后無法收集到完整的設計圖紙、竣工資料、地質、基礎深度等舊橋資料,基于上述情況,需要進行專題研究并重新檢測評估。

2.1 技術路線              

蘆山縣西門橋北門橋為依托,全方面的評估舊橋利用,解決實際工程問題。按照“既有橋梁病害調查、分析,重新檢測再評估——相關技術調研,采用全壽命周期成本法分析——方案綜合對比的技術路線開展研究,調查收集相關資料基礎上,著重從舊橋利的安全、經濟、后期養護和社會影響等方面對既有橋梁利用的可行性和合理性進行補充和有效決策方案提供依據。


7 技術路線圖


2.2 舊橋工作性能再評估

2009年的檢測報告雖然評定為四類橋,可以加固利用,但基于現場調研發生的諸多病害和剛度不足的問題有必要重新鑒定,2012年2月原檢測單位重新鑒定后評定為五類橋,分析主要原因如下:

1)、前后檢測時間不同,由于橋梁的損害是一個非線性的的加速過程,若在沒有進行任何加固維修的狀況下繼續工作,將造成自身病害加速損傷并可能出現新的病害。前后兩次檢測時間相隔三年,其間橋梁在原有病害嚴重沒有加固維修的情況下滿負荷運營。舊橋變形和裂縫發展達到了公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG/T H21-2011)的五類橋梁標準。北門橋原有斜腿裂縫加速發展,在斜腿根部上游側縱梁形成了豎向貫穿裂縫,西門橋主拱圈變形下撓值達 35mm。

2)、前后檢測交通量的不同,第一次檢測是在2009年,由于汶川地震使得當地災嚴重,經濟正處于恢復中交通運行量較小。第二次檢測是在2012年,地震造成的經濟損失已得到完全恢復并得到的了進一步發展,造成橋梁的交通量激增,并有比較普遍的超載現。

3)、橋梁前后兩次檢測所采用的技術判定標準不同,2009年采用了《公路橋梁技術狀況評定標準JTG/TH21-2004,2012年檢測是采用的是《公路橋梁技術狀況評定標準JTG/TH21-2011)。新的技術判定標準按不同橋型進行橋梁評定分類,并細化不同橋型部件分類;根據不同橋型的部件類型制定評定細則,將評定指標進行了細分并提出了量化標準,提出了5類橋梁技術狀況單項控制指標;改進了橋梁技術狀況評定模型[2]。

通過重新檢測再評估得到了現狀橋梁的真實工作性能,相比可研階段橋梁的健康狀況已惡化嚴重,加固利用的條件更差,工程風險也遠超可研階段。

2.3 全壽命周期成本分析

橋梁的“全壽命周期”要經歷三個階段施工、服役老化期。橋梁全周期成本就是在所確定的生命周期內建立和保持橋梁結構使用功能耗費的一切費用的綜合。為了保證對比分析的可比、計算準確,本著簡潔實用原則,本文研究提出假設:在生命周期內,加固的橋梁不再對其進行大規模大修加固,只進行日常維護、小修中修工作,新建橋梁結構不不再對進行大修加固只是日常維護、小修中修[3][4]。

1)、全壽命周期成本分析組成

橋梁全壽命周期成本包括確定的壽命周期內所有直接耗費和由此引起的經濟損失,主要費用如下所述:

a、工程建設初始費用,包括人工費、設備機具購置費使用費、材料費、管理費、各種施工增加費以及其他相關費。

b)、橋梁新建或加固施工內因阻塞中斷交通導致經濟損失費用。新建或加固施工過程中一般會采取交通管制,當限制或中斷交通時,會因橋梁通行能力降低使得交通擁阻,引起車速減緩或繞道行駛,造成橋梁使用者出行時間及出行距離的增加,將產生用戶經濟損失。

c)、橋梁生命周期內所須進行的常規檢查和養護的費用。新建或加固的橋梁都需要日常檢查和養護。所涉及費用包括有人工費、局部修理等所消耗的材料費和機具費等等。

 

2)、經濟性對比分析

在確定新建橋梁和加固工程的全壽命周期成本的基礎上,就可以進行經濟性評價。由于新橋和加固橋梁的全壽命周期不同,折算為年值成本評價較為合理,故可采用以下兩種經濟評價指標[3]。

年值成本差 ACD:

年值成本比ACR:

式中:新建橋梁生命周期成本;為橋梁加固工程生命周期成本;為社會折現率;為新建橋梁生命周期;為加固橋梁生命周期。若計算結果[ ACD] >0 或[ ACR] >1,則說明橋梁加固是經濟合理的;若[ ACD]  0 或[ ACR] ≤1,則說明新建橋梁是經濟合理的[3]。

本工程拆除重建與加固利用工程建設初始成本差異不大,拆除重建初始建設費用1390.1萬元,加固利用1304.03萬元,僅多增加50萬元造價,約高6.6%。新建橋梁設計基準期為100年,按照目前行業標準進行設計,同時設計預留適當的安全儲配,施工期中斷交通10個月,直接經濟損失50 萬元,間接經濟損失30萬元,年養護費用 0.2萬元,運營期間預計中修3次,費用為5+10+15=30萬元。采用加固方案,正常使用期約為30年,在加固期間中斷交通預設6 個月,直接經濟損失30萬元,間接經濟損失20萬元,加固后年養護費用 1.5 萬元,在運營期間預計中修 3 ,費用為7+12+18=37萬元。拆除重建和加固方案社會折現率取值8%。對比表格如下:

1  費用對比表

值成本差[ACD]==-5.899

年值成本比

[ACR]==0.9537

通過對加固方案和拆除重建方案的年值成本差(ACD)和年值成本比(ACR)比較發現拆除重建在全壽命期成本方面較。

 

2.4 綜合對比

1)、安全性

可研報告基于2009年的檢測報告評定為四類橋提出加固維修的方案,初步設計階段基于2012年檢測報告評定為五類橋提出拆除重建的建議。根據橋梁現有工作性能對其拆除重建相對于加固維修在安全成本方面更為可行。因為拆除重建時在新橋的設計階段可以在滿足現有標準的情況下,考慮蘆山縣城市規劃和經濟發展需要適當的增加安全儲備。

加固施工方案中需要河在道搭設高支架施工,施工難度大、周期長、技術較為復雜,使得施工中安全隱患較多,施工中安全監管成本高。新建橋梁在施工中具有施工簡便、技術成熟簡潔、工期短等優勢,施工中安全隱患易于監控和管理,安全監管成本相對加固而言更低。

2)、經濟性

經過調查分析比較后發現,對舊橋進行加固和拆除重建成本相差在6%左右,同時加固后橋梁使用期為30年,重建后橋梁正常使用期為100年。全壽命周期成本新建低于加固,經濟性上更為切實可行。

3)、后期養護

對已新建橋梁和加固后橋梁的后期養護而言,新建橋梁在后期養護運營上更有優勢。加固橋梁對后期養護技術要求更為復雜,需要在維護成本和人力資源上投入更多。

4)、社會效益

新建橋梁可以更多考慮蘆山縣未來的城市規劃和交通路網的升級和,提高橋梁交通通行能力和安全儲備。從而使城市功能更加完善,交通更加流暢和安全,群眾生活環境得到更大改善,并將促進縣經濟社會的發展,加強縣城與周邊鄉鎮聯系,加快蘆山縣城與周邊縣城的經濟交流,加快縣城災后重建的步伐,提高抵御自然災害的能力

 

3、設計研究結論

1)、對蘆山舊橋利用進行了專題研究,專題研究基于工程實際,安全、全壽命期成本、社會效益、后期維護等角度為舊橋利用合理評估決策提供依據,從而大大減小工程投資盲目,產生良好社會效益經濟效益,確保了工程安全。同時橋利用評價方面的有益探索經驗以后相關工程得到運用和借鑒。

2、對既有橋梁重新檢測和再評估,對前后檢測的不同結果原因進行了分析,更為準確的掌握了橋梁現有的實際工作性能,為舊橋的拆除重建提供了安全性依據。

3)、采用全壽命期成本分析方法對加固方案和拆除重建方案進行了分析比較得出拆除重建方案的值成本差[ACD]、年值成本比[ACR]方面均優于加固方案,從而在經濟效益方面提供了依據。

4、社會效益、后期養護等角度進行了綜合對比后提出拆除重建方案的優越性。

 

參考文獻

[1]郝偉,陳江洲. 基于壽命周期成本的橋梁技術改造經濟評價研究[J]. 蘭州交通大學學報,2009,03:25-28.

2JTG/TH21-2011,公路橋梁技術狀況評定標準S.

3]徐岳,武同樂. 橋梁加固工程生命周期成本橫向對比分析【J,長安大學學報(自然科學版),2008,3611.

4陳金濤,高巍,來猛剛,戰昂. 基于承載力潛在因素和生命周期成本的既有舊橋利用[J]. 公路,2014,06:140-142..

5]汶川地震災后恢復重建利用世界銀行優惠緊急貸款四川省雅安市蘆山縣城鎮基礎設施第二批項目工可、概算及批復文件M.

6]汶川地震災后恢復重建利用世界銀行優惠緊急貸款四川省雅安市蘆山縣舊橋利用可行性研究專題報告M.

7]雅安市蘆山縣北門橋、西門橋檢測報告M.

 

作者:文繼濤,自貢市城市規劃設計研究院有限責任公司,高級工程師,643000,18608139250;0813-2402717,52337046@qq.com

通信地址:四川省自貢市自流井區體育場南路19號自貢市城市規劃設計研究院有限責任公司,643000

 

文繼濤(1983.12),男,漢族,四川廣安人,工程師,工程碩士,高級工程師,自貢市城市規劃設計研究院有限責任公司,市政一所副所長兼主任工程師,從事道橋與巖土工程設計

 


偷拍亚洲另类无码专区av