特大型桥梁的养护科研工作怎么做？
发表时间：2024-07-06 20:56:13 来源：经典案例
传统的桥梁养护主要是指桥梁的检查和保养，而广义的桥梁养护概念是指为保证桥梁运营期的安全性、适用性、耐久性而采取的各种工程行为。基于这样的理念，桥梁养护行为应从建设期开始介入，一直延伸到桥梁寿命的终结。它最重要的包含“建、管、养、查、评、修、研”等七个方面。
本文结合工作体会，重点谈谈最后这个“研”字，探讨特大型桥梁（主要是缆索体系桥梁）养护科研工作做什么、怎么做等问题。
我国是世界上在役特大型桥梁（尤其是缆索体系桥梁）数量最多的国家。据不完全统计，截至2019年12月，在世界已建成的73座主跨超过500米的斜拉桥中，我国拥有58座；全球主跨长度排名前10位的斜拉桥中，我国占7座；世界已建成的94座跨径超过600米的悬索桥中，我国拥有其中的45座；全球主跨长度排名前10位的悬索桥中，我国占6座。以跨径超过500m的钢箱梁斜拉桥和跨径超过600m的钢箱梁悬索桥为例，笔者统计了我国已建成桥梁的服役年限（表1和表2）。从表中可看出，由于缆索体系桥梁在我国大规模建设起步较晚，总体服役周期均不超过30年。
缆索体系桥梁属于“三特”桥梁（特大型、特殊结构、很重要）。然而，由于管养研究的空白和养护制度制定的相对滞后，缆索体系桥梁存在不少管养难点，包括检修盲区多、易损构件多、养护经验少、成本投入大、制度标准缺少和专业队伍匮乏等。同时在实际运营过程中，面临着复杂的运营环境，如重载交通、大交通流量等，对结构性能影响较大。缆索体系桥梁养护需求量巨大，养护技术亟待突破，开展养护科研工作十分必要。
根据测算，缆索体系桥梁前10年，每年的养护费用约为总造价的0.5%；第10～20年间，每年的养护费用约为总造价的0.8%；第20～30年间，每年的养护费用约为总造价的1%。如何通过科研创新，实现投资节省、有效管养、长效服役，意义重大。
2019年发布的《交通强国建设纲要》提出，要“强化前沿关键科学技术研发”“全力发展智慧交通”“完善科学技术创新机制”“强化交通基础设施养护，加强基础设施运行监测检测，提高养护专业化、信息化水平，增强设施耐久性和可靠性。”尤其提到，要实现“智慧引领”，“推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合，推进数据资源赋能交通发展”，为桥梁养护科研工作指明了奋斗方向。
2020年12月发布的《交通运输部关于进一步提升公路桥梁安全耐久水平的意见》（交公路发〔2020〕127号），提出要着力提升创新发展能力，一是要创新发展桥梁工程技术。加强桥梁工程基础理论研究，完善我国桥梁建设养护理论体系，加强桥梁结构状况评估、预防性养护、维修加固方法和技术研究，开展桥梁承载能力快速、智能评估技术研究。二是要加快智能公路桥梁发展。全面开展公路桥梁智能装备、智能建造、智能检测、智能诊断、智能预警、智能养护研究和推广应用，发挥重大工程科技示范与带动作用，在高性能材料、应用软件、智能装备等方面取得新的突破。三是要完善创新发展体系。加快推进公路桥梁国家级科研平台建设，加强关键核心技术知识产权创造、保护与应用，积极推动科技成果转化。
2021年3月，习在《求是》发表文章指出：中国要强盛、要复兴，就一定要大力发展科学技术，努力成为世界主要科学中心和创新高地。形势逼人、挑战逼人、使命逼人。我国广大科技工作者要把握大势、抢占先机，直面问题、迎难而上，瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向，勇做新时代科学技术创新排头兵。
2021年3月，总理主持召开国务院常务会议，部署实施提高企业研发费用加计扣除比例政策，提出将研发费用加计扣除比例从50%提高到75%，制造业企业再逐步提升到100%。
2021年的春天，对桥梁养管企业、桥梁养护科研工作者来说，是政策红利不断的春天，国家与部委的政策，是对“科研创新”的明确支持信号，也是对桥梁管养科研创新提出新要求，开展桥梁养护科研正当其时。
关于“养护科研”要不要开展，仁者见仁、智者见智。有的单位认为管养阶段周期长、病害问题分散、发展缓慢，做好按时进行检查检测即可，“养护科研”作用不大。有的单位从现场问题的挖掘出发，以解决实际工程问题为目的，开展调研、分析、试验、现场验证等科研工作，逐步掌握了各类构件的病害演化规律，提出了切实有效的预防性养护措施，达到了较好的效果。从国内有代表性的“苏式养护”（江苏跨江大桥的养护科研实践）来看，养护科研对支撑养护工程，实现高效管养、确保安全运营有重要意义。
养护科研以解决桥梁长期养护管理中存在的问题与技术瓶颈为出发点，以确保桥梁全寿命周期内的安全性、耐久性、长期服役性能为落脚点，通过科研提升特大桥的养护管理上的水准，引领桥梁养护管理向高质量、高水平发展。
一座新通车的斜拉桥或悬索桥，在运营初期，病害尚不明显，桥梁的技术状态较好，在这种情况下，养护科研做什么？一座通车很多年的斜拉桥或悬索桥，历年按时进行检查、特殊检查等资料完整，但缺少总结提炼。这些都是值得探讨的问题。在开展某特大型桥梁养护科研规划的过程中，通过与业主、专家的广泛交流，大家提出了一些有意义的思路，总结为“三层次”养护科研工作内容和“三阶段”养护科研规划。
基础性工作：对新通车桥梁，开展养护基础数据收集统计、关键易损构件长期监测。对已运营多年的桥梁，开展前期数据分析和演化机理评估，提升行业关于特大桥服役与养护规律性的认知。
保障性工作：解决特大桥养护中的安全性、突发性重点难点问题，突破特大型桥梁综合评估的技术瓶颈，掌握快速维修养护成套技术，保障结构的安全服役与高效运营。
引领性工作：在基础性工作和保障性工作中挖掘具有引领性的创新技术及装备，进行提升，填补行业空白，引领养护工作的规范化、标准化、智能化的发展。
围绕“三层次”养护科研工作内容，开展近期、中期、远期“三阶段”养护科研规划，按照近期具体明确、中期突出重点、远期方向正确的原则，对不同阶段的养护科研工作内容做规划和明确。
在确定了总体工作内容和科研规划之后，针对某一具体研究课题/项目，怎么样开展养护科研？本文结合工作体会总结提出了“6C养护科研实施操作指南”。
养护科研源于养护工程、高于养护工程、服务于养护工程，要做到“养护科研”与“养护工程”的双轮驱动，就要做到优秀养护需求的梳理，坚持问题导向、需求导向、目标导向，使得具体科研工作内容来源于需求、针对特定问题开展。
信息情报的收集很重要。要培养信息素养，通过种种信息技术方法，收集分析本领域国内外最新的发展状况与工程案例，尤其是新技术、新材料、新装备方面的最新进展，知晓国内外最新的研究动态和趋势，并加强对比分析，知晓本项目可能的创新所在。明确创新目标，就是确定创新定位和研究目标。目标明确，后续的科研实施就事半功倍、水到渠成了。
科研团队是科研项目的具体实施者。在养护科研开展过程中，建立由业主管养团队、养护科研协作单位、专家顾问团队、原设计实施工程单位及厂家四位一体的科研团队组织模式和工作机制。
业主管养团队是整个养护工程和养护科研的神经中枢，负责统筹协调；养护科研协作单位按照专业化、精细化、高效化的原则，分工负责相关养护科研专题的研究工作，要寻找本领域最优秀的“专精特新”团队，编制科研的具体实施方案，使项目的科研工作站在巨人的肩膀上不断创新。
需结合养护管理单位的制度特点，制定或修订专门的科研管理办法，从科研工作目标、工作原则、科研管理机构与职责、程序管理、支付与财务管理、考核与评价、成果与报奖等方面做适用性的编制或修改。通过制度建设，确保管理有序，同时要多方筹措资金，保障资产金额的投入，为科研工作提供财力保障。
“合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下”。好的科研目标，必须要分段细化形成年度、季度、月度目标，才可能正真的保证最终宏伟目标的实现。在科研执行的过程中，要加强精细化的过程管理，加强月度、季度进度和指标考核监督审核，以分阶段小目标的实现，确保最终科研目标的达成。
要做“有灵魂”的养护科研，在确保成果产出的基础上，力求现场能应用。实际做到“科研”与“生产”双轮驱动、相互促进。成果产出方面更强调质量与相关性，弱化数量要求，避免低水平重复与低质量凑数，要争取高水平成果与现场应用相结合，在服务实际养护工程的过程中，实现成果总结提升与转化应用。
随着特大型桥梁养护高峰的到来，开展养护科研工作规划、实施与成果总结提升，正当其时。既要利用科学技术手段保障特大型桥梁的安全运营与长效服役，更要满足人民对安全出行、畅通出行的美好生活向往。结合国家行业政策要求、智能技术发展的新趋势、项目管养需求，提出如下的特大型桥梁养护科研建议——
养护科研是长期系统性工作，应加强养护科研规划工作，尤其是以5年为周期的近期科研规划，对整个项目的核心问题、科研内容、持续投入、预期成果、合作团队等进行充分的梳理和规划，将有效指导养护科研工作的开展。同时，对已经服役多年的项目，可委托高校、科研院所等专业单位开展成果总结提升，揭示病害演化规律，形成预防性养护等系列化解决方案。
与建设期的科研经费投入相比，养护阶段的科研投入仍显严重不足。交公路发〔2020〕127号文要求“省级交通运输主管部门要督促收费公路运营管理单位从车辆通行费收入中列支桥梁管理养护资金”。建议在此基础上，要在桥梁管理养护资金中列支养护科研费用。同时，从国家重点研发计划、省级科研计划、养护集团/项目公司自立项目等多渠道筹集资金，加大养护科研经费投入。
不同区域的同类特大型桥梁存在相同的服役性能问题，不同单位都开展了类似科研工作，应加强信息共享与互学互鉴，对提升我国特大型桥梁的养护管理上的水准大有裨益。建议可在学会/协会层面、《大桥养护与运营》杂志层面，加强组织和协调，开展桥梁养护科研共性技术的联合开发或集中学术研讨。
一个项目养护管得好、科研做得好，需要有一个好的人才团队。目前基层桥梁养护人员的经验仍有所欠缺，高水平的桥梁科研人才队伍较为匮乏。建议加强区域级/集团级养护中心建设，加强区域内及集团内的养护科研统筹与人才教育培训，建立养护科研人员成长通道，持续提升养护人才的管理与技术水平。