如何确保跨山跨谷、跨江跨湖跨海的特大型异型结构桥梁运营期间始终处于良好状态，打造百年安全精品工程？树立贯穿决策、设计、施工、运营四个阶段的全生命周期管理理念，是实现高质量发展的关键一步。决策阶段要统筹全寿命周期各阶段重点任务，做好顶层设计；设计标准要更具前瞻性，匹配经济发展需求；建设过程要充分考虑运维需求，与运营管理紧密衔接；运营维护过程中，要把握桥梁技术状态变化趋势，科学决策，制定预防性养护计划，延长桥梁使用寿命。
棋盘洲长江公路大桥（悬索桥）
《2022年交通运输业发展统计公报》显示，全国公路已建成桥梁103.3万座、总长度8576万米，其中特大桥8816座、总长度1621万米。湖北省作为我国桥梁建设大省，已建成桥梁46296座，其中特大桥496座、总长度约99.14万米，其中在省内长江流域、汉江流域、高山峡谷等地建成特大异型结构桥梁50余座，其中跨长江大桥38座，居全国首位，在建和规划中的长江大桥有31座。
随着地方经济的发展、桥梁使用年限的增加以及交通量的不断增加，一些较早修建的特大型异型公路桥梁逐渐暴露出各种问题，如：设计技术标准与使用要求不匹配、桥梁长期超载运行导致结构病害不断出现、桥梁建设与管理养护之间缺乏紧密联系等，给养护管理和科学决策增加了难度。因此，对于特大型异型桥梁，建立贯穿决策、设计、施工、运营四个阶段的全生命周期管理理念，对保持桥梁健康，满足公众美好出行需求，实现良好的社会效益和经济效益将起到至关重要的作用。
要实现特大型异型结构桥梁全寿命周期管理，需要根据目前已建成桥梁的运营维护现状，全面分析存在的不足，充分考虑决策、设计、施工、运营各阶段应把握的关键因素，提出改进的建议和措施。
结构类型和典型疾病
据统计，我国已建成的特大型特殊结构公路桥梁的结构形式主要有悬索桥、斜拉桥、钢管拱桥、连续刚构桥等结构类型，其出现的典型病害各有不同。
吊桥
锚固段积水、渗水，锚固系统预应力管道防腐材料性能下降，索夹位移、螺杆拉力损失，主缆、吊杆防腐层老化、破损，主梁钢箱梁结构U型肋、横隔板、面板产生裂纹，主梁钢桁架结构高强螺栓断裂，爬梯、检修平台等辅助钢结构腐蚀。
斜拉桥
钢箱梁结构中U型肋、横隔板、面板出现裂缝；斜缆PE护套老化破损；桥面铺装破损；主桥大粗肋伸缩缝滑块脱落、钢梁变形、断裂，维修不便且费用高；斜缆锚栓腐蚀、漏水等。
钢管拱桥
钢管腐蚀，钢管拱内部混凝土空鼓，主要构件焊缝出现裂纹，构件铆钉（螺栓）损坏、失效。
连续刚构桥
混凝土箱梁跨中挠度，箱梁腹板出现竖向或斜向结构裂缝；桥梁底板钢筋保护层厚度不足，底板混凝土坍塌；桥梁横向预应力锚固质量差，箱梁顶板出现大量纵向裂缝；预应力缆预留管堵塞等。
舞台问题及原因分析
造成缺陷的主要原因，除了设计不合理、质量控制不严、材料品质不达标外，也与工程全生命周期管理建立和实施不够密切相关。
决策阶段
业主单位较多注重项目建设规模和数量，对百年精品工程的质量要求重视不够，缺乏对项目实施全生命周期管理的具体举措，项目顶层设计存在一些不足。
设计单位对桥梁的运营现状、养护运营需求认识不够深入，没有全面、有针对性地考虑桥梁的全生命周期管理。通过对已建成桥梁运营存在的问题分析，设计阶段存在的问题主要集中在以下四个方面：
1. 桥梁交通流预测和安全储备缺乏前瞻性
预测车流量与实际车流量存在较大差异，特别是对重载车辆车流量预测不足，导致桥梁通车后结构设计与实际状态不匹配，桥梁安全储备不足，桥梁整体刚度较低。对桥梁后期养护的安全影响考虑不足，如一些早期建设的斜拉桥，桥面钢板设计较薄，桥面铺装养护时对钢桥面进行喷砂除锈钢管混凝土拱桥与钢结构拱桥和混凝土拱桥的对比，会导致钢板厚度磨损减小，经过多次桥面养护后，桥面钢板累积损伤直接影响桥梁的使用寿命和整体安全。
2.桥梁结构使用功能及耐久性未达到预期
设计方案侧重“结构创新、控制工程造价、提高施工进度”，而忽视了“构件耐久可靠、维护维修方便”的研究。如部分桥梁水下桩基锈蚀严重，斜拉索及缆索保护套老化开裂，钢结构涂层锈蚀剥落，部分空心钢结构内部腐蚀，维修难度大等。上述问题反映出材料耐久性研究和结构配置设计方面存在不足。
3.桥梁后期养护维修困难
及时发现和处理缺陷是延长桥梁使用寿命的关键。但事实上，桥梁设计中对桥梁养护作业通道的设置考虑不周，难以实现重点结构“可通、可检、可养”的养护维修。部分桥梁虽然在施工时预留了养护通道，但没有足够的空间供机械化设备使用，给养护工作带来很大不便。养护作业难度的增加，影响桥梁养护工作的质量和效率。
4. 桥梁健康监测数据不连续、不适用
桥梁监测数据是桥梁健康状况的体检形式，所采集的数据必须符合基准和标准，才能准确分析桥梁结构状态的变化，为养护决策提供科学依据。然而目前大部分桥梁普遍存在施工监测数据与运营监测数据脱节、原始监测数据与使用监测数据脱节、前期监测数据与后期监测数据不连续的情况。监测数据基本为活载作用下的变化值，无法监测桥梁从原始状态到成桥过程中的变化，使得监测数据对于桥梁结构受力分析缺乏参考价值。
建设阶段
建设单位对运营维护需求没有充分了解或考虑，或受资金限制而无力满足。有的单位没有从全寿命周期管理角度综合考虑桥梁建设、管理及养护费用，而仅限于压缩和控制工期费用，导致后期运营维护费用大幅增加，没有算好桥梁全寿命周期费用控制的经济账。目前，大量前期修建的高速公路急需改扩建，已实施的部分改扩建项目虽然一定程度上考虑到了后期运营维护的需求，但也存在没有充分征求或采纳运营单位意见的情况。
施工过程中，对影响桥梁寿命的关键结构、施工工艺、材料质量控制不严格。如钢箱梁焊接孔位施工不精细，钢结构焊缝不饱满，造成应力集中，产生裂缝；钢结构防腐层质量不过关，钢结构易腐蚀；连续刚构桥预留的预应力索孔被堵塞，后期桥梁预应力损失，需增设预应力索时无法使用；预应力张拉锚固施工不精细，与设计要求有差距，造成预应力损失，进而出现主梁下挠、混凝土开裂等病害；大体积混凝土、大比例不对称结构混凝土在施工时缺乏有效控制，产生收缩裂缝，直接降低了桥梁的使用寿命。
从便于后期应用的角度考虑，施工测控网络及测控数据未得到有效保护。建设单位未能对桥梁建设过程中使用的测控网络、监测设备及监测数据进行有效保护，导致桥梁建成后，相关设施及数据无法完整、完好地移交给运营单位，进而影响后期对桥梁技术状态变化的准确诊断。
运营阶段
特殊结构桥梁与普通桥梁并未区别对待，检测、设计、养护队伍的专业水平和技能难以达到相应要求；养护全寿命周期成本投入不足，预防性养护不及时，加剧了病害的发生发展；桥梁养护管理连续性不强，管理人员流动率大，养护数据归档不规范、不全面，甚至出现空白，影响桥梁养护质量。虽然许多特大型桥梁配备了健康监测系统，但由于信息采集设备老化、后期养护工作不到位等原因，监测数据不连续，系统难以有效发挥作用。
相关建议及有效措施
确保桥梁结构的耐久性和质量，是将特大型异型结构桥梁建设成“安全工程、百年精品工程”的关键要素，但实现这一点的前提是树立全生命周期管理理念，并落实到各级、各阶段的重点工作中。
决策阶段
要求行业主管部门、项目建设单位、运营管理单位共同努力、统筹兼顾钢管混凝土拱桥与钢结构拱桥和混凝土拱桥的对比，充分借鉴公路已建特大型、复杂结构桥梁的经验教训，合理设定在设计、施工、养护阶段实现桥梁全寿命周期管理的工作目标和要求。
设计阶段
系统分析交通流发展趋势，科学确定桥梁设计标准。现有的交通流数据研究通常仅针对交通运输中的基本要素或其他多维属性进行针对性的流动方式可视化分析，但这种分析方法不够系统性。目前，随着道路网络建设的不断加大，应从流动方式的常态分析、异常分析、关联分析、预测分析、可视化分析等方面开展综合研究。只有这样，才能更准确地预测交通流发展趋势，科学地确定桥梁的设计标准。
充分考虑运营使用条件，重视桥梁的性能设计。桥梁设计在考虑结构安全性的同时，还应兼顾性能设计，重点考虑材料耐久性、维护维修造成的结构损失、更换老化构件的便捷性等因素。
在材料耐久性方面，桥墩水下混凝土部分需提高抵抗江河冲刷和环境侵蚀的能力，保证钢筋混凝土结构在使用寿命期间的完整性；钢结构应根据桥区气象条件、环境因素等，科学设计相应的防腐体系，保证钢结构不易生锈；缆索保护层在大气环境和结构振动的影响下，易发生老化开裂，造成缆索腐蚀，需探索和引进前沿技术，提高保护层性能；大位移伸缩缝结构受力复杂，维护修复难度大，随着技术的不断革新，可供选择的种类很多，需根据桥梁结构受力特点综合比选；桥面铺装设计方案需兼顾铺装层性能及与桥梁主体结构结合的协同性能。 在维修损失方面，钢箱梁桥维修更换铺装层时，拆除原有铺装层后需对钢桥面进行喷砂除锈，势必造成钢板厚度的磨损，应充分考虑桥面在其寿命周期内多次修复造成的损失；预应力混凝土桥梁应充分考虑混凝土徐变、荷载效应等影响，合理、科学地预设预应力缆索通道管，以利于后期维修加固。
应设置合理的养护通道，确保可通达、可探测、可维护。应充分考虑桥墩水下部位跟踪观测的需要，设置配套观测设施；对难以近距离观测的塔、墩部位，应考虑可行的后期养护方案；大跨度桥梁箱体内应合理设置上下养护通道及箱体内运输轨道，方便长距离密闭空间施工作业。
兼顾人工检测与现代信息技术监测。科学设计桥梁健康监测体系，在做好桥梁整体状况监测的同时，还应对桥梁在原始状态、施工状态、桥梁状态、后期运营阶段的关键部件、关键段、关键点进行连续监测。在监测方法上，在充分应用前沿信息技术的同时，还应考虑监测设施设备运行不稳定的特点，合理设计人工监测方式，保证监测数据的连续性和准确性。
建设阶段
加强建设质量管控是建设平安百年优质工程的基础，应实施全方位、全过程的科学管控，有效控制工程前、中、后的质量，不得以任何理由降低质量标准。建设单位应兼顾运营维护的需要，合理布置后期运营所需的设施、设备、管线、养护通道，保护好健康监测系统传感器、通讯线路等设施。施工测量控制网应作为后期运营监测网的永久设置，并做好点位标识和保护。应提交完整的网络坐标清单，实现桥梁测量监测贯穿于建设和养护全过程，施工期测控数据与运营期监测数据相互比对。在由建设单位向运营单位移交过程中，建设单位应提供完整、准确的移交验收资料，使后期运营维护阶段有据可查，实现建设与养护无缝衔接。
运营阶段
运营单位首先要通过健康监测系统全周期数据分析、利用施工测控网络对比桥梁竣工前后数据，准确掌握桥梁结构状况；其次要定期进行桥梁技术状况检查与评估，并根据评估结果科学决策，制定预防性养护计划；最后要按照“预防为主、防治结合”的原则，保证养护资金投入，及时进行缺陷修复处理，及时实施预防性养护，确保桥梁长期处于良好的使用状态。
特大型特殊结构桥梁作为交通建设领域的重点控制性项目，必须紧密围绕和牢牢把握提高工程耐久性、确保质量安全、延长使用寿命的目标。目前，在特大型特殊结构桥梁实际建设和养护中，还存在思想认识不够、行动落实不够等问题。一些地方行业主管部门没有提出明确要求，少数建设单位为减轻工程投资压力，没有充分考虑桥梁全寿命周期管理所需投入，一些设计单位对桥梁运营维护中的难点和问题缺乏系统认识，对开展桥梁全寿命周期管理的工作目标和前瞻性思维认识不充分。 通过深入调研已建成的一大批特大型特殊结构桥梁运营过程中出现的问题，笔者认为树立全生命周期管理理念是打造安全百年品质桥梁的关键，也是交通运输行业践行新发展理念、引领高质量发展的历史使命和必然要求。
文｜湖北交投京珠高速公路运营管理有限公司葛新民、李文阳
图｜湖北交通投资运营集团有限公司
