淺談我國橋梁設計使用年限的確定和發(fā)展趨勢的探討

晉克強

【摘要】本文對中國橋梁的發(fā)展過程做了簡要介紹，并簡介了國內(nèi)外的橋梁設計和使用壽命。通過分析表明中國橋梁的實際使用壽命遠遠沒有達到設計使用年限要求；在分析橋梁經(jīng)濟、社會變遷速度、車輛通行量、建筑材料、人為及其他因素與橋梁設計使用年限關系的基礎上，研究了現(xiàn)有橋梁設計使用年限的不利影響以及縮短橋梁設計使用年限可能帶來的益處和產(chǎn)生的效應，由此說明中國橋梁應縮短設計使用年限。通過分析，筆者發(fā)現(xiàn)橋梁設計中的使用壽命遠高于實際中的使用年限，本文通過對橋梁經(jīng)濟、建筑材料、社會發(fā)展速度等因素的分析，研究了當今的橋梁設計使用年限過長帶來的不利影響，以及縮短之后會產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。據(jù)此得出我國的橋梁設計中應該將使用年限進行縮短。

【關鍵詞】橋梁；使用年限；社會發(fā)展

0 引言

古代中國在橋梁的建設方面一直處于世界的領先水平。建國后，我國的橋建設從數(shù)量上、橋梁形式上和工程水平上都在迅速的發(fā)展，建設了一大批質(zhì)量過硬、造型美觀、實用性強的橋梁。而橋梁的使用年限的研究卻一直是一個空白。

1.橋梁實際使用年限

世界各主要的國家和地區(qū)對橋梁的設計使用年限基本上都在一百年左右，英國的規(guī)定達到了一百二十年，而日本、歐盟等都規(guī)定不得少于一百年。我國的橋梁設計中一般對使用年限的規(guī)定不少于一百年。

但是在實際使用過程中，只有很少的橋梁能夠真正使用到當時設計的年限。本世紀初曾經(jīng)做過統(tǒng)計，中國實際使用超過二十五年的橋梁還不到所有橋梁數(shù)量的一半。其他各國的情況略有不同，但基本上橋梁的實際使用年限都遠遠達不到當時設計時的使用年限[1]。

2.橋梁設計使用年限對其他因素的影響

改革開放以來中國的發(fā)展速度可謂日新月異，在橋梁建筑領域的更新也在不斷加快。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，橋梁的實際使用壽命也就隨之而下降。社會的發(fā)展速度、橋梁經(jīng)濟發(fā)展以及人為其他因素都對橋梁設計使用年限產(chǎn)生影響。

2.1對橋梁經(jīng)濟產(chǎn)生的影響作用

在橋梁設計的階段，要求橋梁凈現(xiàn)值在使用年限內(nèi)不出現(xiàn)負值，設計方案才可生效。因此，對于一座橋梁而言，當后期的維護支出超過了前期的收入之時，則可以說設計使用年限就已經(jīng)達到了，此時也正是橋梁的經(jīng)濟利益達到最大值。經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計，橋梁的維修費用大約相當于建設費用的十分之一或更多。從橋梁經(jīng)濟的角度分析，認定橋梁到達設計使用年限的時間就應該是橋梁首次大修的時間，這樣才可以取得最大的經(jīng)濟利益。換言之，只要達到了首次大修的時間，要達到橋梁經(jīng)濟的最大化，最好的辦法就是縮短設計使用年限。

2.2社會發(fā)展對橋梁使用壽命的反作用

改革開放之后中國的經(jīng)濟發(fā)展日新月異，每個城市的汽車保有量都呈現(xiàn)爆炸式的增長。據(jù)統(tǒng)計，我國的汽車產(chǎn)量在三十年間已增長了幾十倍，每年的平均增速都超過了百分之十五，本世紀以來增長的速度還在不斷加快。而在建筑領域，改革開放以來隨著科技的不斷發(fā)展，建筑材料也在不斷增多，從無到有的時間不斷縮短，新材料的開發(fā)、材料總類的增多都在不斷加快，建筑材料的質(zhì)量也越來越好。還有一點尤為重要，那就是橋梁設計的過程中，理論與方法都在發(fā)展，在國際交流和實踐的基礎上，很多橋梁設計的新理論正在不斷的涌現(xiàn)，伴隨而來的新方法也在不斷的進入建設實踐中去[2]。

橋梁的設計者在設計和規(guī)劃一座橋梁時，只能是按照當時的經(jīng)濟發(fā)展水平、橋梁理論水平和建筑能力來設計。然而，現(xiàn)代社會發(fā)展速度如此之快，未來的發(fā)展對于橋梁來說，產(chǎn)生的影響力以及后果都難以預料。假使在規(guī)劃設計橋梁時，將其設計使用壽命定的過長，比橋梁的實際使用年限長很多，則設計使用年限的很大部分就被浪費掉了，沒有對實際的使用產(chǎn)生積極的影響，反而加重了設計時的經(jīng)濟負擔。

2.2.1橋梁使用年限與車輛通行量的關系

城市橋梁的主要作用之一就是通行車輛。在一座橋梁的服務期內(nèi)，車輛的通行對橋梁產(chǎn)生疲勞荷載，大致要在一億次或者更多。如果橋梁構建中的內(nèi)力影響線不夠長的話，一個軸重也相當于一次車輛的加載。因此，依據(jù)設計中效應相等的原則，我們可以把復雜的應力循環(huán)經(jīng)過轉換后，用等代數(shù)的單個循環(huán)來計算。先設定某座橋梁后期的通車量不變，橋梁的設計使用年限為一百年，那么在這個時間段中會產(chǎn)生將近兩億次的疲勞荷載。而同樣的時間內(nèi)，由于車輛每日的通行量都在不斷增加，疲勞荷載的數(shù)量也就隨之增加。

此外，城市中車輛數(shù)量的增加還會導致道路交通擁堵情況，這種車輛的擁堵也同樣會在橋梁上出現(xiàn)。車輛在橋梁上產(chǎn)生擁堵，會嚴重的影響一座橋梁的使用年限。社會的高速發(fā)展是時代的體現(xiàn)，這種發(fā)展是不可逆轉的趨勢，城市的車輛數(shù)量也不可能會減少。社會經(jīng)濟的發(fā)展對橋梁的實際使用年限會帶來不可避免的影響，如果忽視橋梁的實際使用年限逐漸縮短這一事實，繼續(xù)保持甚至還要增長橋梁的設計使用年限，那么只會造成這兩者之間的差距越來越大，造成的經(jīng)濟浪費也會越來越多[3]。

2.2.2對建筑材料的影響作用

我國的水泥生產(chǎn)總量不斷走高，已經(jīng)進入了世界領先行列。鋼鐵和螺紋線等建筑材料的產(chǎn)量也在不斷走高，產(chǎn)能過剩的現(xiàn)狀不容忽視。橋梁對建筑材料的使用主要是在建設期間，建成后對建筑材料特別是水泥和鋼鐵的需求量就很少了。按照現(xiàn)有的規(guī)定，橋梁設計使用年限為一百年，則一百年內(nèi)這座橋梁對建筑材料，特別是鋼鐵和水泥的需求量都非常小。按照理論來說，縮短橋梁設計使用年限可以促進建筑材料的不斷更新。按照中國當前的橋梁建設總量和速度，縮短橋梁的設計使用年限將會帶來巨大的建材消費，可以改善當前建筑材料產(chǎn)能過剩的問題。此外，我國每年開工建設的橋梁超過一萬座，假設建造一座橋梁需要五十人花費一年時間，橋梁的設計使用年限每縮短一年，在這一年期間就可以增加超過五十萬個就業(yè)崗位，對解決就業(yè)問題有著很好的效應。

對橋梁設計理論的影響作用

中國橋梁建設的總量很大，但是在理論方面卻沒有跟上。中國正在逐步開發(fā)和研究橋梁設計領域的新理念。現(xiàn)有橋梁設計中對橋梁的荷載方面研究的較多，而較少關注橋梁的適用性和耐久性，但事實上耐久性才是橋梁壽命的保障。因此，重視橋梁耐久性的理念受到重視，對于橋梁的性能、生態(tài)影響以及美學價值方面的理念也在增多。如果能夠縮短橋梁的設計使用年限，那么這些新理論就可以更快的得到應用。

2.3人為因素的影響

實際使用過程中，對橋梁使用年限影響最大的其實是人為因素。自然災害、不合理的加固、超載、撞橋等因素都會直接影響橋梁真正的使用壽命，并不以設計時的理論使用壽命為準。

3.結語

影響橋梁使用年限的因素有很多，在設計中應該參照這些實際情況，適當?shù)目s短橋梁的設計使用年限，以適應經(jīng)濟發(fā)展的新需求，因此，縮短設計使用年限是基于實際情況的一種綜合考慮。

參考文獻

[1]潘鵬，李全旺，周怡斌，李運生，王元清.某公路大橋車輛荷載調(diào)查與局部疲勞分析[J]. 土木工程學報，2011（05）

[2]吉伯海，傅中秋.近年國內(nèi)橋梁倒塌事故原因分析[J].土木工程學報，2010（S1）

[3]張宇輝.既有橋梁改造方案經(jīng)濟分析模型的構建[J].北方交通，2010（03）