莫 陽(yáng)

（蘇州市市政工程設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇蘇州 215125）

1 概述

公交場(chǎng)站是支撐公共交通發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，其重要組成部分的場(chǎng)坪，具有占地最大且實(shí)現(xiàn)功能多[1]的特點(diǎn)，場(chǎng)坪結(jié)構(gòu)的耐久性很大程度上決定了公交場(chǎng)站能否充分發(fā)揮其功能。

結(jié)構(gòu)的耐久性體現(xiàn)為使用壽命，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限指：在不進(jìn)行大修的情況下即可按預(yù)定目的使用的年限[2]。結(jié)構(gòu)要在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)以適當(dāng)?shù)目煽慷惹医?jīng)濟(jì)的方式，滿足規(guī)定的各項(xiàng)功能要求[3]。設(shè)計(jì)使用年限不等同于使用壽命，但超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)，可靠性會(huì)大幅下降，對(duì)安全和功能均有較大不利影響，故可用設(shè)計(jì)使用年限反映滿足可靠性要求的結(jié)構(gòu)使用壽命。

研究場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限的意義：

（1）作為公共服務(wù)的承載平臺(tái)，使用期限是否合理影響功能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)劣；

（2）作為公共服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，使用期限是否合理影響投資效益的高低；

（3）現(xiàn)行規(guī)范主要針對(duì)通行性道路，對(duì)公交場(chǎng)站場(chǎng)坪的指導(dǎo)不足，需要提供適宜的標(biāo)準(zhǔn)。

2 影響因素分析

公交場(chǎng)站場(chǎng)坪使用期，受到投資者、管理者和使用者等不同層面影響，需要從多角度出發(fā)考慮下列因素：

（1）為滿足向公眾提供運(yùn)輸服務(wù)、車輛設(shè)施維護(hù)和存放的需要，并且避免功能一體化造成管理上的混亂，公交場(chǎng)站產(chǎn)生專業(yè)化分工[4]，城市發(fā)展的動(dòng)態(tài)性對(duì)公交場(chǎng)站的使用性質(zhì)造成一定影響，形成主觀上的不同要求；

（2）場(chǎng)坪對(duì)自然因素、車輛荷載作用的承受能力，由場(chǎng)坪材料特性決定，不同材料耐久性能的差異，造成客觀上的不同可能；

（3）場(chǎng)坪投資成本隨材料而變化，不同材料可達(dá)到的使用期變化很大，使用期與投資成本并非線性比例關(guān)系，可接受的使用期應(yīng)具有較高的投資性價(jià)比。

3 場(chǎng)站特性影響分析

場(chǎng)坪使用期限的主觀接受性，取決于場(chǎng)站特性對(duì)不同群體期望的影響，包括運(yùn)營(yíng)特性和使用性質(zhì)。不論作業(yè)區(qū)相對(duì)封閉的停保場(chǎng)，或相對(duì)開放的樞紐站和首末站[5]，因車輛移動(dòng)頻次高而使場(chǎng)坪維修造成場(chǎng)站服務(wù)能力顯著下降。受規(guī)劃或線路調(diào)整、土地使用性質(zhì)或居民出行變化等影響，為適應(yīng)城市的階段性發(fā)展和節(jié)約使用土地，公交場(chǎng)站分為永久和臨時(shí)2種[6]。

主觀接受性的調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 場(chǎng)坪使用期限與接受程度的關(guān)系

以尚能接受程度作為分界點(diǎn)，得到場(chǎng)坪的期望使用年限，見(jiàn)表1。

4 路面特性影響分析

場(chǎng)坪使用期限的客觀可能性，取決于所用路面的特性，砌塊路面不適用于公交場(chǎng)站[7]，部分公交場(chǎng)站使用了瀝青路面，故分析瀝青和水泥混凝土2種路面的可能服務(wù)期。瀝青路面集中在10～15 a，少數(shù)接近20 a；水泥混凝土路面在20～40 a，大多數(shù)未超過(guò)30 a。

表1 場(chǎng)坪的期望使用年限（單位：a）

正常使用極限狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足γS≤R[8]，其中：γ為可靠度系數(shù)；S為作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值；R為結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)值。作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力均為隨機(jī)變量，考量作用值可靠性的時(shí)間參數(shù)是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期；提供結(jié)構(gòu)抗力的材料，在承受交變循環(huán)作用過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)破壞表現(xiàn)為疲勞強(qiáng)度，如果不存在侵蝕，理論上存在疲勞極限，即材料可承受無(wú)數(shù)次交變循環(huán)作用而不破壞[9]。實(shí)際路面始終處于侵蝕的環(huán)境，以疲勞極限作為控制標(biāo)準(zhǔn)并不可行。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，保證材料性能可靠性的時(shí)間參數(shù)，應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期一致。

按上述分析并結(jié)合文獻(xiàn)[8]的規(guī)定，得出場(chǎng)坪的適宜使用期限，見(jiàn)表2。

表2 場(chǎng)坪的適宜使用期限（單位：a）

5 投資成本影響分析

根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，目標(biāo)功能相同時(shí)，投資成本最低則效益最高[10]，理想的場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限，投資性價(jià)比應(yīng)該最佳。

5.1 場(chǎng)坪交通荷載

荷載作用分析采用下列簡(jiǎn)化設(shè)定：（1）發(fā)車區(qū)內(nèi)車輛嚴(yán)格按車道行駛且等待發(fā)車位置相同；（2）發(fā)車頻率采用1輛/5 min，車輛到達(dá)頻率與發(fā)車頻率相同；（3）考慮夜間車輛停放的靜載效應(yīng)，運(yùn)營(yíng)時(shí)間按24 h計(jì)；（4）公交車輛近似認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)車，不計(jì)車輛荷載振動(dòng)沖擊效應(yīng)。

按上述設(shè)定及文獻(xiàn)[8]得到不同使用期的累計(jì)荷載作用，見(jiàn)表3。

表3 累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算匯總

5.2 場(chǎng)坪結(jié)構(gòu)

路面結(jié)構(gòu)計(jì)算按照下述規(guī)則，以保證造價(jià)分析的基礎(chǔ)一致：（1）瀝青路面按控制指標(biāo)選取不利的計(jì)算結(jié)果；（2）同類型路面的面層材料種類統(tǒng)一，瀝青路面以基層為計(jì)算層，水泥混凝土路面以面層為計(jì)算層；（3）基層、底基層材料種類統(tǒng)一，非計(jì)算層的厚度統(tǒng)一，計(jì)算層的厚度考慮施工工藝要求后取最小值；（4）考慮路基處理的可能性，土基頂面回彈模量取25 MPa。表4為路面結(jié)構(gòu)計(jì)算匯總。

表4 路面結(jié)構(gòu)計(jì)算匯總

5.3 場(chǎng)坪投資分析

投資分析原則：（1）按最小公倍數(shù)原則[10]確定評(píng)價(jià)期為30 a；（2）使用期限內(nèi)年均養(yǎng)護(hù)費(fèi)用視為相同且不參與計(jì)算；（3）評(píng)價(jià)期不超過(guò)適宜使用期限時(shí)，取最小單位造價(jià)，超過(guò)適宜使用期限時(shí)，取使用期組合對(duì)應(yīng)的單位造價(jià)總和最小值。

路面的單位造價(jià)、年均單位造價(jià)隨使用期的變化見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 路面單位造價(jià)與使用期的關(guān)系

圖3 路面年均單位造價(jià)與使用期的關(guān)系

圖2、圖3中揭示如下規(guī)律：永久場(chǎng)站場(chǎng)坪存在最佳使用期限，瀝青路面15 a，水泥混凝土路面30 a；臨時(shí)場(chǎng)站場(chǎng)坪無(wú)最佳使用期限，但使用期長(zhǎng)的性價(jià)比略高。

6 場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限確定

綜合考慮3方面因素，場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限可用式（1）確定：

式中：Ld──場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限；

Yc──期望使用期限；

Yt──適宜使用期限；

Yr──最佳使用期限，或需要使用期限。

舉例說(shuō)明如下。

永久樞紐站采用水泥混凝土路面時(shí)，期望使用期限Yc≥10 a，水泥混凝土路面的適宜使用期限 Yt≤30 a，最佳使用期限 Yr=30 a，得到 Ld=30 a。

臨時(shí)首末站采用瀝青路面時(shí)，期望使用期限10 a≥Yc≥3 a，瀝青路面的適宜使用期限Yt≤15 a，Yr根據(jù)實(shí)際需要確定。使用期5 a≥Yr≥3 a時(shí)，單位造價(jià)很接近而Yr=5 a時(shí)年均單位造價(jià)低，可得Ld=5 a；當(dāng)考慮地塊建設(shè)速度、提供公交出行等方面時(shí)，使用期可能相對(duì)長(zhǎng)些，使用期10 a≥Yr＞5 a時(shí)，單位造價(jià)相差不大而Yr=10 a時(shí)年均單位造價(jià)低，可得Ld=10 a。因此，根據(jù)實(shí)際需要并考慮投資性價(jià)比，得到Ld=5 a或10 a。

依上述方法，可確定出其他情況下的場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限；當(dāng)考慮場(chǎng)站重要程度、路面材料回收利用、決策傾向等次要因素時(shí)，可能存在其他選擇，但仍按上述原則分析，最后結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 推薦的公交場(chǎng)站場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限（單位：a）

7 結(jié)論

本文探討了場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限研究的意義和作用、分析了影響因素及其影響規(guī)律、提出了公交場(chǎng)站適用的場(chǎng)坪設(shè)計(jì)使用年限，以期為公交場(chǎng)站建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化提供參考。

（1）場(chǎng)坪的設(shè)計(jì)使用年限，不僅影響場(chǎng)站功能的實(shí)現(xiàn)功效和投資經(jīng)濟(jì)性，而且影響公眾心理和社會(huì)認(rèn)同。

（2）場(chǎng)坪的設(shè)計(jì)使用年限，由主觀接受性和客觀可能性兩個(gè)方面決定，并體現(xiàn)在場(chǎng)站特性、路面類型、投資性價(jià)比3個(gè)主要因素的影響上。

（3）場(chǎng)坪的設(shè)計(jì)使用年限，永久場(chǎng)站根據(jù)場(chǎng)站特性、路面類型及最佳投資共同確定，推薦瀝青路面采用15 a、水泥混凝土路面采用30 a；臨時(shí)場(chǎng)站根據(jù)實(shí)際需要和投資性價(jià)比共同確定，推薦兩類路面均采用5 a或10 a。

[1]莫陽(yáng).公交場(chǎng)站場(chǎng)坪路面類型的研究 [J].城市道橋與防洪,2014(11):49-51,58.

[2]熊峰,李政章,李碧雄,等.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[3]GB50153-2008,工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]王敏,馬昌喜.城市公共交通場(chǎng)站建設(shè)研究[J].城市公共交通,2008(1):23-25,30.

[5]CJJ/T15-2011,城市公共交通站、場(chǎng)、廠設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]南京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì),等.城市公交場(chǎng)站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化研究[R].2013,64-66.

[7]CJJ037-2012,城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8]CJJ169-2011,城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[9]郭戰(zhàn)勝,施冬莉,宋亦誠(chéng),等.材料力學(xué)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2013.

[10]邵穎紅,黃渝祥,邢愛(ài)芳,等.工程經(jīng)濟(jì)學(xué)（第 4 版）[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2009.