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 100年 339 13780
83522
120年 1088 92709
805680
从表可以看得出，目前的1亿元按10%年息计算，60年时价值304亿元。所以要用经济方案比选来确定工程寿命。如果为满足额外的使用寿命增加的投资很多，在内部收益很高的项目，终值显示非常巨大，促使我们减少投资，慎重考虑使用设计寿命。
9、就业机会
尽管桥梁寿命长，最后几十年养护工作量大，但总不如新建工程提供就业机会多。新建工程具有及时拉动内需功能，如美国2009年度也提出新建基础设施来拉动经济繁荣。一些不能很好满足时代要求的桥梁，在特殊（此词被过滤）经济背景下，如拉动内需可以考虑提早拆除。
10、给后代要有更多工程实践
只有通过新建工程，才能始终保持一定工程建设能力。目前美国旧金山海湾新桥钢梁由中国某厂（振华港机）制造，要从中国进口钢梁，这是因为美国桥梁厂家因无业务停产的结果。如果始终保持一定的更新能力，就要求加快桥梁更新速度，这样就不要很长的寿命了。保持一定桥梁建设能力，应该是国家战略要求。美国桥梁公司在旧金山--奥克兰海湾新桥建设速度，堪称慢，一方面可能是原受地震影响桥梁还能继续使用，另一方面可能也是为维持建设力量。
11、工程建设能力更强
如1975年购买自行车，平均要工作约170天（月工资30元），现在（2009年）平均工作5天（月工资1500元）。如果当年为了买更耐久自行车多花5元，相当于今天可以买1辆新车。同样，以前打桩船一般施工能力是1～2根/天，现在是15根/日。
由于桥梁建设设备更好、人员更有经验、组织管理科学、社会支持力量完善（配套能力如钢梁制造、吊机等）。桥梁建设速度不断加快，如南京长江大桥工期9年，南京长江第二大桥总工期3.5年，到南京长江第三大桥总工期缩短到仅26个月。所以今后桥梁更新时速度快、经济（体现在用工少）。
12、日积月累损伤积累
船撞、超载、撞击等日积月累的损伤，会给大桥留下隐患，一旦积累到一定程度，可能会导致工程失效。武汉长江大桥、南京长江大桥已多次受到撞击，有的损伤修好了，有的内在损伤可能有遗留。还有疲劳、锈蚀、冲刷、河道变迁等，大桥的可靠性在不断下降，与原设计不断产生偏离。
利益驱动，是长寿命桥梁设计的动力。政府、参建单位从（此词被过滤）声誉出发，无依据的提100年寿命。设计、科技人员为科研课题立项、成果转化使用大力推动，防腐涂装等专
论桥梁设计中安全耐久性问题
论桥梁设计中安全耐久性问题
摘要：国内的桥梁结构设计过程中，存在这样的问题，设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。针对桥梁设计中存在的安全耐久性问题，分析了产生问题的原因，然后针对问题提出了相应的改进和应对措施。
关键词：安全性；耐久性；桥梁设计；
引言
人类跨入21世纪后，我国的大型桥梁工程如雨后春笋般大量兴建。特别是随着国际性的金融危机，我国制定了一系列的政策进行应对，其中主要的一项便是加大基础建设的投资力度，拉动内需。有的省市每年在这方面的投资数百亿人民币。但在大量新建的同时，也已经出现了许多因安全性不够、耐久性不良等而过早报废的桥梁，远没有达到服务年限就被拆。甚至有的在使用中出现坍塌造成严重交通事故和恶劣社会影响。造成桥梁安全性、耐久性不够等原因。本文从桥梁设计方面入手进行分析，提出了相应的改进应对措施。
1 安全性、耐久性不足对桥梁的危害
随着社会的不断发展，人类建造陆续兴建了各种大型工程，这些大型工程结构物规模巨大，结构复杂，功能众多。而且一般都是
投资巨大，技术复杂，环境影响严重，袭击破坏机率大和维修、养护、加固难度高，一旦出现安全耐久性问题，则后果难以估量。
1．1 经济损失方面
大量的实践证明，桥梁设计中如果没有考虑好安全与耐久性问题，将会在以后的运营维护中付出惨重的代价。如北京西直门环形立交桥，为缓解日益严重的交通阻塞，在上世纪末拆除重建。在拆除过程中，发现结构大量的冻融病害，橡胶支座老化结硬，致使支座承台破裂，估计桥上的橡胶支座的使用寿命未满10a。假定该桥的原设计寿命期为50a，那么其间的支座就需要更换4—5次。
桥梁全寿命设计有关问题的探讨
第３５卷 第３期 ２０１１年６月 武汉理工大学学报（交通科学与工程版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
（ＴｒａｎｓｐＤｒｔａｔｉ０ｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ８乙Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ） Ｖ０１．３５ ＮＯ．３ Ｊｕｎｅ ２０１１
桥梁全寿命设计有关问题的探讨
戴万江Ｄ 陈 飞 ’
（中国公路工程咨询集团有限公司” 北京 １０００９７） （嘉兴学院建筑工程学院 嘉兴３１４００１）
摘要：通过国内外桥梁的使用现状及钟祥汉江公路大桥主桥的缺陷行为分析，说明桥梁全寿命设
计研究的必要性．基于桥梁结构全寿命周期的总体性能最优的设计理念，分析了目前国内外全寿
命研究在耐久性、防腐蚀、寿命周期成本分析方法等的主要成果及有关问题．
关键词：桥梁；全寿命设计；成本分析；问题与思考
中图法分类号：Ｕ４４１ ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—２８２３．２０１１．０３．０２１
全寿命设计方法将“全寿命性能设计”的概念
引入桥梁设计、施工和维护管理的工程实践中，将
会使桥梁寿命期的服务水平和长期投资控制得到
更有力和更全面的保证，也会使人们对桥梁的功
能和性能状况的认识提升到一个更高的高度，并
使寿命周期内的成本花费更加合理，符合桥梁建
设以人为本、节约资源的科学发展要求，因而有长
远的理论和工程价值．全寿命桥梁设计方法的创
新将是２１世纪桥梁可持续发展和技术进步的一
个重要标志．
从经济方面考虑，以桥梁服务水平为约束条
件，以寿命周期成本总值最小为目标是桥梁全寿
命设计新的理念．它是以最小的全寿命投人，获取
最优的桥梁长期服务水平这一性能为目标的设计
方法．该方法的实现不但能降低桥梁寿命周期总
投入，而且将大大提高社会及公众的满意度．
从寿命周期内的性能指标上讲，全寿命设计
研究的主要目的之一就是建立定量的理论分析方
法，以计算和判定结构的耐久性能，从而人为地设
桥梁结构的疲劳寿命评估与延长研究
桥梁结构的疲劳寿命评估与延长研究
摘要：我国已经迈入桥梁强国的行列,各种大型、多构型的桥梁结构日新月异。但是，由于长期受到车辆荷载、环境因素、材料性能和施工质量等多种因素的影响，桥梁结构的疲劳寿命成为制约其安全性和可靠性的关键问题。因此，对桥梁结构的疲劳寿命进行评估和延长研究具有重要的理论和实际意义。本文旨在探讨影响桥梁结构疲劳寿命的因素，并提出相应的技术与措施，以期为桥梁工程的设计、施工和维护提供科学依据，进一步提高桥梁结构的使用寿命和经济效益。
关键词：桥梁结构；疲劳寿命评估；延长；安全性；可靠性
一、 桥梁结构的疲劳寿命评估的意义
1.1 保障桥梁结构的安全性和可靠性
由于长期受到车辆荷载、环境因素和自身材料性能等多种因素的影响，桥梁结构容易出现疲劳破坏和损伤。如果桥梁结构的疲劳寿命无法得到有效评估和延长，将会对交通运输安全和社会经济发展带来严重影响。保障桥梁结构的安全性和可靠性，首先需要对桥梁结构进行全面的疲劳寿命评估。通过对桥梁结构的疲劳荷载、应力分布和损伤程度等进行准确的分析和计算，可以评估桥梁结构的疲劳寿命，并及时发现潜在的疲劳破坏风险。这样可以为桥梁维护和修复提供科学依据，确保桥梁结构的安全运行。延长桥梁结构的疲劳寿命也是保障其安全性和可靠性的重要手段。通过采取合理的结构改进和优化设计，可以提高桥梁结构的抗疲劳性能，减少疲劳损伤的发生。同时，加强桥梁结构的健康监测和维护管理，及时发现和修复潜在的疲劳破坏，可以延长桥梁结构的使用寿命，提高其可靠性。
保障桥梁结构的安全性和可靠性不仅关乎交通运输的畅通和安全，也关系到人们的生命财产安全以及社会经济的可持续发展。只有通过科学的评估和有效的延长手段，才能保障桥梁结构的安全性和可靠性，为社会交通运输的发展做出积极贡献。 1.2 提高桥梁结构的使用寿命和经济效益
随着城市化进程的加快和交通运输需求的不断增长，桥梁作为城市交通的重要组成部分，承担着巨大的交通负荷。由于长期受到车辆荷载、环境因素和材料老化等多种因素的影响，桥梁结构往往会出现疲劳破坏和损伤，导致使用寿命的缩短和经济效益的降低。
高速铁路桥梁设计中的疲劳寿命
高速铁路桥梁设计中的疲劳寿命
随着高铁建设的不断扩张，高速铁路桥梁的设计和建造也变得越来越重要。在桥梁设计中，考虑到桥梁的疲劳寿命是至关重要的，因为一旦发生疲劳裂纹会对桥梁的安全造成严重影响。因此，本文将就高速铁路桥梁设计中的疲劳寿命进行深入探讨。
首先，疲劳寿命是指在交变应力作用下，结构件在规定的应力幅值下经受一定的次数后出现的断裂现象。在高速铁路桥梁设计中，运行列车的不断通过会给桥梁结构施加交变荷载，因此会导致桥梁受到疲劳损伤，最终影响桥梁的使用寿命。
其次，高速铁路桥梁设计中需要考虑的疲劳寿命因素有很多，比如应力集中、裂纹敏感性、载荷频率等。应力集中是指桥梁结构中会存在应力集中的区域，这些区域容易出现疲劳裂纹；裂纹敏感性是指在不同工况下桥梁结构对裂纹的敏感程度，不同桥梁结构可能存在不同的裂纹敏感性；载荷频率是指不同列车通过时施加在桥梁结构上的交变荷载频率。
此外，高速铁路桥梁设计中的疲劳寿命评估方法也是至关重要的。目前常用的方法包括应力范围法、应力时间法和应力路径法。应力范围法是指通过计算结构应力历程在单位时间内的波动范围，从而评估疲劳寿命；应力时间法是指通过统计应力时间历程的循环次数，进而评估疲劳寿命；应力路径法是指通过考虑应力路径的影响，综合考虑结构的疲劳性能。 总的来说，高速铁路桥梁设计中的疲劳寿命是一个复杂而重要的问题。设计人员需要综合考虑各种因素，确保桥梁结构在长期运行中不会出现疲劳断裂，保障桥梁的安全和可靠性。希望本文的探讨能够对高速铁路桥梁设计中的疲劳寿命有所帮助。
桥梁工程全寿命设计理论与方法研究
桥梁工程全寿命设计理论与方法研究
桥梁工程全寿命设计理论与方法研究
报告简本
1 概述
1.1 桥梁全寿命设计研究背景及意义
传统的桥梁设计中未明确桥梁整体及主要构件的设计寿命，桥梁设计寿命的确定也缺乏技术支撑和具体的设计方法；桥梁对周围生态环境的影响、桥梁景观与周围环境和谐统一等因素考虑较少等。因此，传统的桥梁设计理念越来越不符合桥梁工程科学发展的要求，导致了现有桥梁存在使用性能差、使用寿命短、全寿命经济性指标差等问题，已经严重影响了桥梁正常服务功能的发挥，并且给养护、维修等后期运营管理带来巨大的经济和社会负担。
为了可持续发展，需要把传统设计方法拓展到桥梁的整个使用寿命期，考虑桥梁建设的全过程，从规划、设计、施工和使用期管理，一直到拆除和材料的回收再利用，进行桥梁全寿命设计。
2004年本研究项目的批准和启动，标志着我国向桥梁全寿命设计的全面研究和应用迈出了扎实的一步。本项目首先从我国现有桥梁状况调查分析入手，全面展开了以下十个专题的研究，在大量工作的基础上分别获得了预期的成果，提出了《桥梁全寿命设计指南》，成为我国实现桥梁全寿命设计的良好开端，为以后开展进一步的桥梁全寿命设计研究奠定了坚实的基础。
（1）国内外桥梁全寿命设计方法研究现状调研
（2）桥梁典型病害调查及桥梁正常使用寿命确定
（3）桥梁全寿命周期成本计算模型研究
（4）桥梁各设计阶段全寿命设计方法研究
（5）全寿命桥梁风险评估与保险策略研究
（6）桥梁混凝土构件全寿命设计研究
（7）桥梁钢结构构件及缆索系统全寿命设计研究
（8）桥梁附属设施全寿命设计研究 （9）桥梁全寿命设计示例
（10）桥梁全寿命设计指南
1.2 我国现有桥梁调查分析
项目组对全国沿海和内地16个省、市、自治区、1968年到2008年我国不同时期建成的、不同桥型、有代表性的38座桥梁（包括悬索桥、斜拉桥、悬吊斜拉组合桥、拱桥、混凝土连续刚构桥、混凝土连续梁桥等我国不同时期修建的各种桥型）进行了调查，调研的内容包括设计资料、施工信息、环境信息、使用条件、管养资料、桥梁的主要病害及治理措施等。
如何提高桥梁结构的使用寿命
如何提高桥梁结构的使用寿命
摘要：随着社会的不断进步，我国公路、铁路等的建设也越来越多，交通事业的发展必然导致桥梁工程建设的增加。如何保证桥梁质量、提高桥梁寿命成为一个重大问题。桥梁建设中，微生物、无机盐、矿物质、水以及空气等因素都会桥梁结构产生腐蚀，此外，车辆的运行也会对桥梁结构造成连接件松动、疲劳破坏以及脆性破坏。有些情况下，这些因素往往同时发生。本文简要分析了桥梁结构使用过程中常见问题，并提出了相应对策，最后对桥梁设计时应遵循的原则进行了浅议，旨在提高桥梁结构的使用寿命。
关键词：桥梁 结构 寿命
1、常见影响桥梁结构使用寿命问题及解决对策
1.1、桥梁结构中混凝土构件的损坏对其使用寿命的影响
（1）在极具腐蚀性的环境地区、咸湖以及海洋中，内含大量有害物质、氯化盐以及硫酸盐等腐蚀性物质，这些物质会导致桥梁结构中混凝土出现开裂，甚至剥落，当混凝土结构损坏严重时，会丧失作用。这就要求桥梁建设中，要选用抗渗透等级较高、抗腐蚀性较好的水泥原料，例如含抗氯盐、硫酸盐以及粉煤灰、硅灰等的水泥；
（2）在大体积墩台、大体积承台或大体积混凝土中，若由于早期的水化热原因而过早产生裂缝，则应尽量选用水化热值较低的水泥。这样可以有效控制钢筋因为混凝土的开裂而发生锈蚀的情况。控制钢筋发生锈蚀的重要手段就是避免桥梁结构混凝土过早发生开裂现象；
（3）选取骨料时，应高度重视碎石所含的化学成分。有些碎石富含碱性物质，施工前没有对其进行详细检查，导致混凝土中的碱离子和碎石中的碱性物质发生碱骨料化学反应，此反应可使混凝土发生大面积龟裂。此时，应选择含粉煤灰、硅灰或低碱水泥。混凝土搅拌时，应注意搅拌用水中化学物质的含量，避免发生类似碱式化学反应影响混凝土质量。
1.2、桥梁结构中钢筋构件的损坏对其使用寿命的影响
（1）桥梁结构中钢筋发生腐蚀一定有水和空气参与了化学反应，因此，水和空气的存在是钢筋发生腐蚀现象的必要条件。此时，要求施工中必须对钢筋进行净保护，其周围需预留足够厚度的保护层。钢筋发生腐蚀时，水分以及空气会透过混凝土的缝隙对钢筋造成腐蚀，被腐蚀的钢筋体积逐渐膨大，最后可达到原体积的一千余倍，体积的过分膨胀导致混凝土内部产生明显张力，进而产生开裂，严重影响了桥梁结构的使用寿命；
浅谈桥梁混凝土的使用寿命
２０１１年第１１期 （总第２１３期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪｌ Ｎｏ．１１。２０１１ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２１３） 浅谈桥梁混凝土的使用寿命 吴岩 （黑龙江省公路勘察设计院） 摘要：就桥梁混凝土的使用寿命问题，从桥梁施工的防排水工程、保护层厚度、预加应力、灌浆工艺等方面 进行阐述，以说明这些施工程序（工艺）对桥梁混凝土耐久－性的影响。 关键词：桥梁；混凝土；露筋；裂缝 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１１）１１—００５６一Ｏ１ ０前言 桥梁结构在设计时应考虑两种极限状态，即正常使用极 限状态和承载能力极限状态。前者主要是衡量结构在正常 营运期间的变形状态，以保证在正常工作阶段的结构变形裂 缝宽度等是否会影响结构功能性要求或结构耐久性的问题； 后者主要是衡量结构强度的总体安全度状态，即结构总体安 全性问题。因而，在设计中两种极限状态均必须保证和满 足。下面就桥梁混凝土结构的使用寿命从以下方面进行探 讨。 １桥梁结构的防排水工程 影响桥梁混凝土结构使用寿命的因素有很多，如大气污 染、有害物质侵蚀（液体或气体）、氯盐及水等。而“水”的 因素是其中一个相当重要的因素。 通过对桥梁病害的调查发现，许多桥梁因“防、排水”不 力，造成了梁（板、拱）等上部构造混凝土的侵蚀破坏，混凝 土出现松散、剥落等病害，严重影响结构本身的强度和使用 寿命。当雨后施工桥梁伸缩缝时，在切开的伸缩缝槽口断 面，可以清楚地看到在桥面铺装沥青（水泥）混凝土与桥面 防水混凝土之间存有积水，说明工程施工中对桥面“防、排 水”重视不够或措施不当，如长时间存水，必对桥面铺装混 凝土造成不良后果。 一般总习惯以“防水”作为重点对象，强调“桥面防水” 的结构和形式。事实上，因设计与施工过程中不可避免地出 现一些漏洞或缺陷，导致“水分”在桥梁构造体内的存留。 因而，对于“水”应以“排”为主，以“防”为辅。在设计时，应 合理地设置纵、横坡及泄水管的构造和布局，并应避免桥面 及两层构造之间长期积水，若存有积水，该从何处排出。 关于桥面防水问题，在建国前期主要采用二毡三油构造 进行防水，大约在２０世纪７Ｏ年代以后基本上不再设置防水 层构造，在８０年代以后则又采用防水混凝土构造作为主要 防水措施，但近期主要采用柔性防水构造。 桥面防水层是桥面构造中的重要组成部分，基本上可以 分为两大类：一类是刚性防水，如添加防水剂的防水混凝土 构造；另一类是柔性防水层构造。由于刚性防水构造在活荷 载作用下，负弯矩区的顶面混凝土难免有裂缝发生，且呈上 宽下窄的ｖ型裂缝，如有渗入水侵入缝内，则将会导致负弯 矩区主钢筋的锈蚀，从而影响结构的耐久性和安全性。因 此，刚性防水构造不宜应用于作用有活荷载的桥梁结构中。 目前，我国高速公路中大都采用沥青混凝土面层构造。 为了增大路面结构的粗糙度，施工中对路面压实度进行了控 制，效果不很理想，在路面中常有“水分”渗入到桥梁结构 中，在车辆活载作用下，桥梁面层与沥青混凝土之间将会产 生较大的“动水压力”，导致了路面面层的加速损坏和桥梁 结构本身钢筋的锈蚀，同时在寒冷地区冰冻的胀裂，更会加 剧上述病害的发生和发展。因此，目前在高速公路中设置柔 性防水层的问题已取得了必须设置的共识。 ２保护层厚度 保护层厚度的保证，是保障结构耐久性的一道重要防 线。在工程实践中，由于构造不当、构件尺寸偏小、混凝土浇 收稿日期：２０１１—０７—２０ ・５６・ 筑困难、振捣不密实等损伤保护层厚度的实例时有所见，一 些构造物竟然出现“露筋”，这些工程的结构耐久性势必会 受到影响。近年来还出现了另一种现象，因对混凝土外观质 量要求颇高，承包商在施工中，不仅在模板上精益求精，在浇 筑混凝土保护层时也“特别”用心，将大量砂浆都聚集在“保 护层”范围内，保护层中几乎没有石子，外观是漂亮了，强度 和耐久性却降低了。 ３预加应力 预应力结构混凝士在施加预应力过程中，对预加应力控 制不当、不足或过大都将导致构造物裂缝的发生和发展。如 施工中预埋波纹管漏浆、位置偏差等造成摩擦损失过大或张 拉力没有到位等均可导致某一控制截面上有效预压应力不 足，因而就有可能发生较大拉应力导致开裂。 另一方面，过大的预压力，有可能会导致锚头区的局部 承压破坏或开裂。这将直接影响到预应力筋束受力状态的 正确控制。预应力结构锚头区开裂，对全桥的安全性、耐久 性都是不容许的。 应当注意的是，因锚头区的拉应力和压应力均较大，一 旦张拉工艺完毕，且检查无误后，应抓紧时间及时灌浆，至少 应立即将锚头区涂抹环氧砂浆封闭，以免水气侵入锚头，否 则将会导致锚头部位的锈蚀而影响结构的耐久性。 ４灌浆工艺 预应力筋束的保护，首先应注意锚头区的保护，同时也 应十分重视孔道压浆的工艺。据资料报道，对国内外一些倒 塌桥梁进行原因调查发现，除因锚具后面的钢丝有锈蚀而导 致钢丝断裂的原因外，也存在由于块件中的钢束锈蚀而发生 倒塌。英国ＡｌａｎＰｉｃｋｅｔｔ说：“通过检查发现８０％的桥梁有缺 陷，５Ｏ％的桥梁在管道内有空洞，其中１／３呈现有某些锈 蚀，但非通过检查即可发现其具有立刻倒塌的危险性”。 钢束锈蚀的原因是多方面的，但冬季洒盐防冻、融雪引 起钢柬锈蚀已得到多方的重视。加强预应力管道的压浆工 作是保护预应力筋束的重要措施。管道预埋时应注意：管道 在端部应对准锚具轴线，避免锚头区产生折点；管道与锚垫 板应连接牢固，保证在混凝土浇捣过程中不会松动；接头处 采用胶带缠裹或用收缩套加以密封，以防止外部水泥浆体渗 漏进入孔道。 压浆时所用的材料均应符合有关技术标准，同时对强 度、流动性、流动性的保持、泌水性、初凝时间、体积变化、沉 淀等都要有具体要求。当掺人外加剂时，在外加剂中不应含 有任何有害于预应力筋束的物质。 目前，正在发展的塑料波纹管、真空压浆技术，可以使用 较小水灰比，以使孔道内的水泥浆更加密实，尤其适用于竖 直高差较大的孔道，这是一项值得推广的新工艺。 灌浆的时间应抓紧进行，不要拖延，以防“高应力”下的 钢束产生腐蚀。 ５结语 影响桥梁混凝土耐久性的因素很多，以上列举的４个方 面仅是从施工角度进行的阐述，希望能够引起同行的注意， 在施工中精心组织，严把质量关，保证桥梁的使用寿命。
桥梁安全耐久性和全寿命设计研究概况
桥梁安全耐久性和全寿命设计研究概况
引言
桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，对于确保交通运输的安全和有效性至关重要。然而，由于桥梁使用条件的影响，如负荷、环境因素和年久失修等，桥梁的安全性和耐久性问题已成为一个持续关注的话题。为了提高桥梁的安全性、延长寿命并降低维护成本，研究人员和工程师们一直在努力寻找解决方案。
本文将概括介绍桥梁安全耐久性和全寿命设计的研究现状和主要内容，并探讨其在桥梁设计和维护中的应用。
桥梁安全耐久性研究
桥梁安全耐久性研究致力于在桥梁建设和使用过程中对各种因素进行评估和预测，以确保桥梁在使用寿命内保持结构安全性和功能性。这些因素包括荷载、环境、材料和结构状况等。
荷载因素
桥梁在使用过程中承受各种静态和动态荷载，如车流、行人、风荷载等。荷载因素研究的目的是评估荷载对桥梁结构和材料的影响，并制定相应的设计准则和荷载标准，以确保桥梁的安全性。
环境因素
环境因素，如气候、盐雾、酸雨等，对桥梁结构和材料的耐久性具有重要影响。研究人员通过测量和模拟环境因素对桥梁的影响，以改善材料的耐久性和结构的防护性能。
材料性能
桥梁材料的性能直接影响桥梁的安全性和耐久性。研究人员通过实验和模拟分析，评估不同材料在不同工况下的性能表现，以指导桥梁材料的选择和使用。
结构状况监测
结构状况监测是桥梁安全耐久性研究的关键环节。通过使用传感器网络和监测设备，对桥梁的结构状况进行实时监测和评估，以检测潜在的结构问题并及时采取维修措施。 桥梁全寿命设计研究
在传统桥梁设计中，通常只考虑使用阶段的安全性和功能性。然而，随着桥梁年限的增长和维护成本的提高，研究人员开始将桥梁设计延伸到全寿命的概念上，即在设计阶段就考虑到整个桥梁寿命周期内的维护和更新需求。
桥梁全寿命设计研究的主要内容包括以下几个方面：
寿命周期成本分析
桥梁的维护和更新成本是一个关键的考虑因素。研究人员利用寿命周期成本分析方法，考虑到桥梁设计、建设、运营和维护阶段的各种成本，以优化设计方案并降低维护成本。
混凝土结构使用寿命的预测案例
混凝土结构使用寿命的预测案例
混凝土结构的使用寿命预测是评估混凝土结构在正常使用及环境条件下的耐久性和持久性的一种方法。使用寿命预测对于维护、修复和替换混凝土结构至关重要，可以避免结构损坏和相关的安全隐患。下面将以其中一混凝土桥梁为案例，介绍混凝土结构使用寿命的预测方法。
首先，我们需要了解混凝土桥梁的设计和建造过程。混凝土桥梁通常由桥墩、桥台、桥面板等构件组成，每个构件都有不同的结构特点和暴露于不同环境条件下的程度。在这个案例中，我们将重点研究桥墩的使用寿命。
其次，我们需要对桥梁进行现状评估。通过对桥墩的视觉和结构性能检查，我们可以确定是否存在混凝土的裂缝、锈蚀或其他损坏情况。此外，我们还可以通过取样进行实验室测试，以了解混凝土的抗压强度、抗弯强度、饱和度和透气性等参数。
接下来，我们需要评估桥梁的设计和施工质量。从设计方面来说，我们可以通过查阅设计文件和施工图，了解混凝土强度等设计参数是否符合规定要求；从施工方面来说，我们可以检查混凝土浇筑质量、密实度和固化过程等指标。
然后，我们将根据实际的使用环境条件对桥梁进行耐久性评估。这包括考虑桥梁所处地理位置、气候状况、被通行车辆类型和数量、使用年限等因素。例如，桥梁位于海滨地区，暴露于盐雾环境中，那么混凝土的耐久性可能会受到盐蚀的影响。
最后，我们将根据以上评估结果进行使用寿命的预测。使用寿命的预测可以采用经验法、推理法、模型法等不同方法。在这个案例中，我们可以使用建立数学模型的方法，例如使用软件进行桥梁性能仿真。通过模拟桥梁在不同负载条件下的变形、裂缝和疲劳寿命等参数，可以预测其使用寿命。同时，我们还可以根据设计和使用历史数据以及结构监测数据进行参数修正，提高预测结果的准确性。
综上所述，混凝土结构使用寿命的预测是一项复杂的工作，需要综合考虑结构自身特点、使用环境条件、设计和施工质量等因素。通过对其中一混凝土桥梁的案例分析，我们可以得出该桥梁的使用寿命预测结果，并据此制定相应的维护和保养措施，延长混凝土结构的使用寿命。
我国桥梁设计的若干方面思考
我国桥梁设计的若干方面思考
0 引言
古代中国在桥梁的建设方面一直处于世界的领先水平。建国后，我国的桥建设从数量上、桥梁形式上和工程水平上都在迅速的发展，建设了一大批质量过硬、造型美观、实用性强的桥梁。而桥梁的使用年限的研究却一直是一个空白。
1.桥梁实際使用年限
世界各主要的国家和地区对桥梁的设计使用年限基本上都在一百年左右，英国的规定达到了一百二十年，而日本、欧盟等都规定不得少于一百年。我国的桥梁设计中一般对使用年限的规定不少于一百年。
但是在实际使用过程中，只有很少的桥梁能够真正使用到当时设计的年限。本世纪初曾经做过统计，中国实际使用超过二十五年的桥梁还不到所有桥梁数量的一半。其他各国的情况略有不同，但基本上桥梁的实际使用年限都远远达不到当时设计时的使用年限[1]。
2.桥梁设计使用年限对其他因素的影响
改革开放以来中国的发展速度可谓日新月异，在桥梁建筑领域的更新也在不断加快。随着经济的高速发展，桥梁的实际使用寿命也就随之而下降。社会的发展速度、桥梁经济发展以及人为其他因素都对桥梁设计使用年限产生影响。
2.1对桥梁经济产生的影响作用
在桥梁设计的阶段，要求桥梁净现值在使用年限内不出现负值，设计方案才可生效。因此，对于一座桥梁而言，当后期的维护支出超过了前期的收入之时，则可以说设计使用年限就已经达到了，此时也正是桥梁的经济利益达到最大值。经过调查统计，桥梁的维修费用大约相当于建设费用的十分之一或更多。从桥梁经济的角度分析，认定桥梁到达设计使用年限的时间就应该是桥梁首次大修的时间，这样才可以取得最大的经济利益。换言之，只要达到了首次大修的时间，要达到桥梁经济的最大化，最好的办法就是缩短设计使用年限。
2.2社会发展对桥梁使用寿命的反作用
改革开放之后中国的经济发展日新月异，每个城市的汽车保有量都呈现爆炸式的增长。据统计，我国的汽车产量在三十年间已增长了几十倍，每年的平均增速都超过了百分之十五，本世纪以来增长的速度还在不断加快。而在建筑领域，改革开放以来随着科技的不断发展，建筑材料也在不断增多，从无到有的时间不断缩短，新材料的开发、材料总类的增多都在不断加快，建筑材料的质量也越来越好。还有一点尤为重要，那就是桥梁设计的过程中，理论与方法都在发展，在国际交流和实践的基础上，很多桥梁设计的新理论正在不断的涌现，伴随而来的新方法也在不断的进入建设实践中去[2]。