论桥梁设计的使用寿命

缩短桥梁设计使用寿命理由

摘要：本文通过对工程存在的历史总结，从钱塘江大桥占当时国民财政收入比重，高速铁路更新而废弃原有线路，用新技术、时代财力变迁说明不需要特别长寿命的桥梁。较短桥梁

寿命以减低投资，用于更广泛的急需投资项目。

关键词：桥梁寿命淘汰依据 100年

出于责任、（此词被过滤）、公共形象、从众等原因，在当前的公用基础工程建设中，政府和项目建设单位为了表示对人民负责，对工程质量负责，普遍提出百年寿命大桥、工程。如杭州湾跨海大桥、东海大桥等使用寿命100年。新建的港珠澳大桥甚至提出120年使用寿命。

对于其它一些机械、电器等产品出厂时寿命普遍有说明，如空调、冰箱、机械设备。普遍通过拆旧、维护成本等经济分析确定合理寿命。

对于如何达到100年寿命工程措施，总有严密论证，但为什么要100年寿命，却没有任何论证。大桥和工程使用寿命延长到100年及以上是不是科学呢？

我下面分析主要讨论100年寿命科学性。提出100年寿命，必须在建设的时候采取工程措施，增加投资。如桥梁建设时采用耐久混凝土，增加钢材厚度，采取钢材防腐措施、可更换支座等等。并且在使用过程中采取相应的养护措施，如阴极保护更新，电流保护，表面涂装。所以100年寿命是用各期投资取得的，这个投资是否合理，可以用一系列的方法来分析。同时各项工程具体设计寿命，应该增加寿命可行性分析。

以下分别从技术更新、养护成本、历史经验等多方面说明，100年使用寿命桥梁并无科学论证为依据。

1、技术更新造成自然淘汰

下面的图片有三座铁路桥梁，她们的历史如下：

浙赣铁路1926年建成，抗战时破坏。1935年开始逐段修复，至37年12月才全线修复通车。单线浙赣铁路浦阳江大桥1937年～1991年老桥使用寿命55年。

我在1990年参加了浙赣铁路浦阳江大桥施工，铁路桥双线32+128钢梁，用于替换原来浙赣铁路单线老桥，新桥位于老桥下游约50m。1991年～2006年双线桥使用寿命15年。

2006年浙赣铁路电气化改造新线70%新建，原双线铁路32+128m桥就荒废了。

目前客运专线建设速度200～350公里/小时，电气化改造铁路200公里/小时，我个人估计，50年以后的铁路速度会更高，以上提到的新建铁路线路又会淘汰。超过50年以上的铁路寿命就没多大意义。

如杭州湾跨海大桥设计行车速度100公里/小时。如果汽车工业发展后更加智能化、速度标准提高到限速200公里/小时。那么现在大桥的坡度、曲线就不能满足要求成为废桥或部分改建利用。

满足当代人，当前30～50年需要为主，应该是铁路、公路交通类工程的合理建议。

长寿命的老桥梁到现在显得标准较低，不能很好满足时代的要求。如南京长江大桥，铁路设计时速、通航标准都无法满足目前的高速、净空方面更要求，这样的寿命，是低质量的寿命。新工程标准更高，如南京长江大桥跨度，通航高度等标准较低，如寿命提前结束，有利于航道条件改善。新南京大胜关铁路桥可满足高速铁路要求。

目前衣服的寿命是因为过时而不是破烂；汽车的寿命同样是因为过时和不可靠。电器寿命是因为更新的更好产品而淘汰老产品。同样如房子因为功能和景观不能满足要求而拆除。桥梁类工程因为功能和景观不能满足要求而淘汰。桥梁会因宽度、承载力、坡度、通航、景观等不能满足时代要求而淘汰。总之淘汰的原因在历史长河中很多，如文革烧坏寺庙（这些寿命古人希望上千年），城市利用土地等。

2、历史变迁速度加快

目前是历史变迁速度最快的时期，是交通工具速度正从100公里/小时向500到1000公里/

小时变化时代。如果大量的基础设施只是满足当前的速度100公里/小时，但寿命确是延长到500或1000公里/小时时代，这种寿命是无用的寿命。前面提到的浙赣铁路桥是这种例子的典型。如果我们现在就造适用于50年后的工程，成本很高，但不知道是否适合于50年后使用。

3、历史证明

今天我们认识从道路、桥梁、房屋、水利设施有多少是历史的遗产呢？比例非常少，如果没有她们，我们新建也是易如反掌。历史留给我们一些古塔、运河、寺庙等，文物价值很高，但实用价值占我们生活比例很低了。在农村，古人留下的房舍、桥梁作用还较大。这是因为前一段时间历史发展速度较慢，在以后新阶段，由于发展速度加快，古人留下给我们实用的基础设施将变得很少。请读者逐个数一下60年前留下工程，实用的有多少呢。

4、科学凭据不足

钢筋混凝土桥梁的寿命，按混凝土氯离子渗透，导致钢筋锈蚀工程破坏理论计算，其中氯离子渗透是假设混凝土均匀无裂缝情况下的渗透速度。实际海工混凝土裂纹即使在最好环境预制和养护，钢筋最多、保护层最小的预应力梁上都如蛛网分布（混凝土桥面铺装喷砂时可以发现），更别提钢筋少、保护层厚的墩身、承台等易开裂处及施工缝等处了。所以按连续均匀的混凝土来测算海工混凝土的使用寿命，与实际有裂纹工况不符合。尽管国内外都如此推测，但本人根据实际观察，认为目前理论与实际不符，钢筋混凝土不能达到设计寿命。桥梁结构中钢结构的寿命根据腐蚀速度计算是可靠的。

5、阻碍新技术的应用

钱塘江大桥结构使用木桩基础、气压沉箱、钢梁等。今天钱塘江铁路四线新桥采用钻孔桩，吊箱承台、混凝土箱梁（养护量小）。目前我们采用的桥梁设计方案，我想50年或70年以后由于新材料、新设备使用，也会不一样。如果工程寿命太长，会阻碍新技术的发展。就如现在汽车利益集团对待电动汽车一样。

6、财政收入增加工程更轻松

钱塘江大桥（单线双层公铁）1937年9月26日建成通车，目前还通车使用，72年寿命。

大桥全部经费估计约需当时银元五百一十万元(后来完工后的决算是五百四十万元，合那时美金一百六十三万元)。1935年国民财政总计收入：95715万元；钱塘江桥占全国财政收入540/95715x100/100=0.56%

钱江铁路新桥四线13.1亿元，2008年全国财政收入6.13万亿。钱塘江铁路新桥占全国财政收入0.02%占财政收入比的比值：1935年/2008年=0.56%/0.02%=28倍。（3.6x28=100）

意味着当年钱塘江大桥如果增加3.6%费用，就相当于现在可以新造一座钱江铁路四线新桥。（尽管二座桥结构完全不同，只能大概认为造价差不多而进行比较）所以增加投资延长工程寿命在国家经济起步阶段非常不合适。在国家经济起步阶段，资金短缺，有限的资金主要满足当前需要，发挥更大作用。我们不要为富裕的后代吃苦。

今后，我们的国民收入将持续增加，同一项工程占当年财政收入的比例将继续下降，人民感觉负担更低。

以杭州湾跨海大桥为例，30年后车流量饱和，按饱和车流量90，000x80=720万，年收入26.2亿元，6年收入157.7亿元。意味自我更新能力是6年。

7、另外寿命延长后养护成本很高，可靠性不高。美国2007年明尼苏达桥梁垮塌说明桥梁后期可靠性下降。出事大桥建于１９６７年，为钢梁混凝土结构拱桥。到垮塌时，使用寿命是40年。

目前研究建立了考虑折现率的桥梁工程全寿命周期成本计算模型，研发了桥梁工程全寿命周期成本计算参数数据库和分析软件。这是在桥梁完全满足时代（使用寿命如100年等）要求情况下才成立。例如桥梁设计寿命100年，当使用60年时就拆除了，以满足前60年为投资基数。为达到60～100年期间使用寿命的所有额外投资就损失了。

8、资金时间价值分析

下表为资金第1年初现值为1时，各年终值

6% 10%

12%

50

年18 117

289

60年33 304

70年59 789

80年106 2048

90年190 5313