桥梁使用寿命规划设计

桥梁使用寿命规划与设计浅探

摘要：做好桥梁使用寿命的规划和设计，是确定出桥梁设计使用寿命的长短和采用什么样的方法和措施来实现其设计的使用寿命，也是基于全寿命桥梁首要及至关重要的设计过程。从而确保桥梁在其设计使用寿命内，在预期的使用环境中，可以维持其安全性能、使用性能以及可以接受的外观，令人满意的使用，并且使整个生命周期内的总成本和总环境影响最小。

关键词：桥梁使用寿命规划与设计研究对策

1、桥梁使用寿命简述

1.1桥梁使用寿命概念界定

长久以来，国内工程界习惯地将桥梁设计使用寿命等同于业主或使用者对桥梁及结构使用寿命的目标要求。实际上二者是不相同，桥梁使用寿命的长短与生命周期总成本有直接的关系。

1.2 影响桥梁使用寿命因素

1.2.1内在因素

主要为保护层厚度、水灰比和密实度、水泥品种、标号和用量、钢筋类型、预应力筋品种、灌浆质量、结构或构件的构造等，影响桥梁结构的碳化速度、结构或构件的裂缝形式等。

1.2.2 外在因素

主要为桥梁及其构件的表面损伤或连接损伤、疲劳作用、变形等；自然和人为的环境因素，如除冰盐、有害化学物质侵蚀等，主要对混凝土、钢筋和预应力筋腐蚀破坏。

1.3桥梁使用寿命终结准则

当桥梁结构某种技术指标进入不合格状态；或通行能力已不适应新的需要，用途发生改变；或继续维修己不如拆换更为经济及结构运营对环境影响及环境成本超过容许值的期限。造成桥梁混凝土剥落、钢筋或预应力筋锈蚀等现象，符合不安全、不适用和不经济三种寿命终结准则之一或其组合时，视为桥梁使用寿命终结，需废弃、拆除或重建和改建。

2、桥梁使用寿命的规划与设计

2.1. 桥梁使用寿命的总体要求

充分考虑业主和用户的期望需求，通过对桥梁拟建区域规划、交通运输系统和业主投资的规划，桥梁用途和使用环境及未来交通发展和使用环境变化的分析，从经济角度考虑相应的功能收益，确定桥梁设计使用寿命的目标，一般为50一100年，重要的也能使用120年。

2.2 桥梁使用寿命设计参考因素

在确定桥梁的设计使用寿命时，必须考虑的影响因素有：分析桥梁用途和确定使用环境结构将受到的荷载、作用和气候条件；选择满足设计要求的材料和结构类型、旧桥相关数据的引用；平衡在经济性与长寿命之间构件实际使用寿命；考虑桥梁设计寿命功能过时的风险及投资巨大、对社会、经济发展意义重要的桥梁较高的设计寿命。

2.3、桥梁使用寿命设计策略

基于全寿命的桥梁设计思想，确保桥梁的安全使用和防止桥梁结构过早退化，实现桥梁在其设计使用寿命内安全、耐久。在设计桥梁使用寿命时，要根据桥梁的使用环境，综合考虑业主、用户和社会需求后，合理确定桥梁的设计使用寿命要求，选择适当的结构型式、构件和材料以及必要的防护措施，获得使用寿命内令人满意的使用。

2.4桥梁使用寿命设计方法

实现桥梁设计的使用寿命，通常实施其组合来进行桥梁设计:，需要进行使用性能设计以满足桥梁的功能和使用性能要求，进行常规力学设计以满足结构的承载能力等安全性能的要求，进行耐久性设计以满足结构的耐久要求，并在使用过程中通过养护、维修以及构件和部件的更换来确保设计使用寿命得以实现。

2.5桥梁使用寿命设计内容

2.5.1桥梁使用寿命的初步设计

初步设计阶段对于桥梁的设计寿命非常重要，根据业主初始投资数量，决策材料和结构的方案，以满足目标需要。

2.5.1.1桥梁构件的设计，

桥梁各主要构件分为永久构件、需要一般维护构件、需要少量维修或可更换构件和易损构件等，根据性能设计(包括常规力学设计和耐久性设计)方面的考虑，选择满足使用寿命要求的适当的桥梁结构型式、材料、构件。预测结构及其构件整个生命周期内在使用环境中养护、维修和更换的需要，设计构件可以检测和维护，以

满足需要的长期使用，尤其是伸缩缝和支座。

2.5.1.2..桥梁养护维修设计，

必须对单个桥梁构件使用寿命的耐久性分析，考虑在整个使用寿命过程中进行可以预测的养护和维修的长期安排。

2.5.1.

3.桥梁性能的设计

进行耐久性分析，考虑单个桥梁构件的使用寿命，从而确定桥梁构件的材料组成以及所需的防护措施。桥梁的性能设计主要为安全性能设计、使用性能设计和耐久性设计，也可以考虑其它影响其使用寿命的专项分析，例如某些构件的疲劳分析或钢构件(水下桥墩，钢支座等)腐蚀的研究，其中防护系统必须预先设定，或者必须采取增加厚度的方法来考虑随时间变化的腐蚀损失。

2.5.1.4.分析桥梁失效模式和寿命终结准则，

考虑材料特性和缺陷，减少不好的细部构造及对结构设计寿命的影响，分析确定构件预期失效模式，以及相应的寿命终结准则。建立桥梁“设计使用寿命明细表”，帮助设计人员明确把握桥梁结构及其构件的使用寿命情况及其在生命周期内所做的处理情况，

2.5.1.5.桥梁使用寿命设计方案比选和优化

根据适当的性能特点和预期寿命选择材料和结构体系。在给定所有的养护、维修和部分更换的信息后，可以计算使用成本，并对选择的不同方案进行比较。在初始建设成本和养护成本间进行权衡，进行生命周期成本分析进行混凝土连续梁桥的设计优化，选择一个在桥梁整个生命周期中总成本最小的方案。

2.5.2桥梁使用寿命的详细设计

必须清楚桥梁将会受到的作用，使用初步设计阶段确定的信息和目标，对选定的最佳方案进行详细设计。强调细部构造对桥梁使用性能和寿命的影响。

3、结束语：

因此，做好桥梁使用寿命的规划与设计，应充分考虑影响桥梁使用寿命的因素，在科学合理规划与设计下，围绕桥梁的使用性能、安全性能和耐久性设计出实用、经济、安全、美观、可持续性的桥梁。