穆祥純

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，北京市 100082）

0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的快速推進(jìn)，我國(guó)城市橋梁建設(shè)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段，并得到了空前的發(fā)展。北京、上海、天津和重慶等一大批城市橋梁的建設(shè)令世人矚目。城市橋梁通常指城區(qū)范圍內(nèi)建造的跨河、跨江、跨海橋梁，立交橋梁及人行天橋等。我國(guó)現(xiàn)行的《城市橋梁設(shè)計(jì)載荷標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 77—1998)將城市橋梁定義為：“城市內(nèi)新建、改建的永久性橋梁和城市高架道路結(jié)構(gòu)以及承受機(jī)動(dòng)車(chē)輛荷載的其他結(jié)構(gòu)物?！?/p>

近三十多年來(lái)，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后的十多年來(lái)，我國(guó)城市橋梁在橋型、跨徑、施工方法與新技術(shù)應(yīng)用等方面都有重大突破，并躋身世界前列。與此同時(shí)，我們不應(yīng)回避的現(xiàn)實(shí)是，在城市橋梁快速發(fā)展的同時(shí)，也時(shí)常發(fā)生橋梁的垮塌和傷人事故。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，最近6年來(lái)，全國(guó)有二十多座大橋發(fā)生垮塌事故，造成約200人傷亡。在垮塌的大橋中，有近六成的大橋壽命不足20年，由此引發(fā)人們對(duì)城市橋梁安全性的反思，因此應(yīng)高度關(guān)注城市橋梁的經(jīng)濟(jì)、耐久、創(chuàng)新等相關(guān)問(wèn)題。

1 城市橋梁經(jīng)濟(jì)、耐久和創(chuàng)新理念的內(nèi)涵詮釋

筆者認(rèn)為關(guān)注城市橋梁的經(jīng)濟(jì)、耐久和創(chuàng)新十分重要，但首先要確保城市橋梁結(jié)構(gòu)安全，即合理地確定其結(jié)構(gòu)可靠度。橋梁結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期）、規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的能力。它包括安全性、適用性、耐久性3個(gè)方面，用概率來(lái)研究和描述就是所謂的結(jié)構(gòu)可靠度。橋梁結(jié)構(gòu)的安全性是指結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用條件下，承受可能出現(xiàn)的各種作用的能力以及在偶然事件發(fā)生和發(fā)生后仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力；適用性是指結(jié)構(gòu)在正常使用條件下滿足預(yù)定使用要求的能力；耐久性是指結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，隨時(shí)間變化仍能滿足預(yù)定功能要求的能力。

1.1 城市橋梁的經(jīng)濟(jì)性

一般來(lái)說(shuō)，城市橋梁的經(jīng)濟(jì)性主要是反映橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)的合理性，其重要指標(biāo)是每平方米橋面的材料用量和單價(jià)。橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性主要是指選擇適當(dāng)?shù)牟牧弦约笆┕し绞?，?zhēng)取以最低的成本建造出既經(jīng)濟(jì)又符合要求的橋梁。

如眾所知，國(guó)際橋梁設(shè)計(jì)競(jìng)賽十分重視能體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)水平高低的單位經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由于中國(guó)在材料工業(yè)方面與國(guó)外的差距，橋梁工程的材料等級(jí)是相對(duì)落后的。例如鋼箱梁的設(shè)計(jì)，歐美各國(guó)主要采用HPS460（歐洲HPS480、美國(guó)BHS500、日本SM570）高性能鋼材，甚至在局部的高應(yīng)力區(qū)還用少量HPS560、HPS690，以減少厚板，簡(jiǎn)化構(gòu)造和制造的難度。我國(guó)目前仍采用唯一的一種S345鋼材，而且不同厚度鋼板的焊接工藝十分不便，也很不經(jīng)濟(jì)。在混凝土結(jié)構(gòu)方面，我國(guó)大都用C50級(jí)，而國(guó)外的高性能HPC80已商品化。我國(guó)的混凝土橋梁往往顯得相對(duì)粗笨和肥胖，而國(guó)外的混凝土橋梁纖細(xì)輕巧得多，外形尺寸較小，壁厚也較薄，其混凝土用量大大減少，由此可見(jiàn)明顯的差距。

1.2 城市橋梁的耐久性

橋梁耐久性是指橋梁在正常使用和維護(hù)條件下，隨時(shí)間的延續(xù)仍能滿足橋梁既定功能的能力，通俗地講也就是橋梁的使用周期。在世界范圍內(nèi)，對(duì)混凝土耐久性的重視始于20世紀(jì)70年代末。清華大學(xué)陳肇元院士曾撰文指出：“建筑物的耐久性是建筑物及其構(gòu)件在給定的期限內(nèi)并在各種作用下維持其功能的能力，而建筑物及其構(gòu)件的使用壽命則是在其建造完工或生產(chǎn)制成以后，僅在一般的維護(hù)條件下，其所有性能均能滿足原定要求的期限?！庇?guó)學(xué)者也提出：“耐久性預(yù)測(cè)不可能是一門(mén)精確的科學(xué)，建筑物的預(yù)測(cè)壽命只能是個(gè)估計(jì)。”國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家近年來(lái)十分關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)是否滿足預(yù)定的功能要求，并把其作為橋梁可靠性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，如美國(guó)的北卡羅來(lái)那、內(nèi)布拉斯加和明尼蘇達(dá)等州，將橋梁剩余壽命作為評(píng)價(jià)橋梁的重要因素。

研究成果表明，耐久性的研究和評(píng)價(jià)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)壽命的延長(zhǎng)和防止重大事故的發(fā)生將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2394:1998《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》中明確：“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是盡量減小結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的失效概率，保證其可靠度……結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性是指其在工作壽命期內(nèi)，在適當(dāng)?shù)木S護(hù)條件下，在其所處環(huán)境中保持正常工作的能力。”并提出要注意一些相關(guān)因素，如結(jié)構(gòu)預(yù)期用途、要求的性能、環(huán)境條件、材料性能、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件形狀、結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造、工藝質(zhì)量、控制水平、專(zhuān)門(mén)的防護(hù)措施以及在設(shè)計(jì)工作壽命期的維護(hù)等[1]。

1.3 城市橋梁的創(chuàng)新性

技術(shù)創(chuàng)新狹義上是指與新產(chǎn)品制造、新工藝過(guò)程或設(shè)備的首次商業(yè)引用有關(guān)的技術(shù)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及商業(yè)活動(dòng)，是涉及技術(shù)、生產(chǎn)、管理、財(cái)務(wù)和市場(chǎng)等環(huán)節(jié)的綜合化過(guò)程。

城市橋梁技術(shù)創(chuàng)新的目的是在滿足使用功能和城區(qū)環(huán)境的條件下，提高橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量，節(jié)約建設(shè)費(fèi)用，縮短建設(shè)工期，制定合理的工期計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)安全、耐久和美觀。同濟(jì)大學(xué)項(xiàng)海帆院士指出：橋梁創(chuàng)新是“建設(shè)者通過(guò)非常規(guī)的分析、研究、試驗(yàn)驗(yàn)證、特殊設(shè)計(jì)和施工解決了難題，取得了具有創(chuàng)新意義的成績(jī)，并對(duì)后繼工程產(chǎn)生指導(dǎo)意義。技術(shù)以發(fā)明和創(chuàng)造為核心，并通過(guò)發(fā)明和創(chuàng)造使某一專(zhuān)業(yè)技術(shù)不斷推陳出新，不斷向前發(fā)展和進(jìn)步”。美籍華人鄧文中院士認(rèn)為，創(chuàng)新是發(fā)展和改良，延伸傳統(tǒng)的概念和方法并使之更好，或是用基本的花費(fèi)獲得更多的價(jià)值。創(chuàng)新有多種表現(xiàn)方式，雖然發(fā)明也是創(chuàng)新的一個(gè)特例，但創(chuàng)新不只是發(fā)明。人們不必把創(chuàng)新想象得遙不可及，其實(shí)，多一個(gè)想法、多一種運(yùn)用都是一種創(chuàng)新。工程師對(duì)整個(gè)社會(huì)都有一定的責(zé)任，他說(shuō)：“一位橋梁工程師如果不試圖在每項(xiàng)設(shè)計(jì)中盡可能地進(jìn)行改進(jìn)，那么他就沒(méi)有盡到工程師的義務(wù)。”應(yīng)樹(shù)立自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的觀念，努力實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新，不僅僅滿足規(guī)模大、跨徑大和建橋的高速度，更應(yīng)關(guān)注城市橋梁工程建設(shè)中的創(chuàng)新技術(shù)、工程質(zhì)量和橋梁美學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，給人們留下傳世的城市橋梁精品。

2 城市橋梁經(jīng)濟(jì)、耐久和創(chuàng)新性的案例分析

2.1 案例之一——關(guān)于城市橋梁經(jīng)濟(jì)性

湖南矮寨特大懸索橋（見(jiàn)圖1）是長(zhǎng)沙至重慶公路通道吉茶高速公路的控制性工程。該大橋在矮寨鎮(zhèn)上空355 m處跨越德夯大峽谷，其主跨跨徑1 176 m，是目前世界上跨峽谷跨徑最大的鋼桁梁懸索橋。大橋地處峽谷，峽谷總體呈V字型，兩側(cè)懸崖距離從900 m到1 300 m變化，平均坡度達(dá)40°，最陡處懸崖直立，施工場(chǎng)地十分狹小，橋面與谷底垂直高差約330 m，施工難度極大。矮寨特大橋創(chuàng)下了4項(xiàng)世界第一：一是目前為世界峽谷跨徑最大懸索橋；二是首次采用塔、梁完全分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；三是首次采用“軌索滑移法”架設(shè)鋼桁梁；四是首次采用巖錨吊索結(jié)構(gòu)，并用碳纖維作為預(yù)應(yīng)力筋材。國(guó)內(nèi)專(zhuān)家曾針對(duì)此大橋表示：一件好的橋梁設(shè)計(jì)作品不應(yīng)該只是有漂亮的外表、驚奇的結(jié)構(gòu)，更應(yīng)該有的是與自然的有機(jī)融合，要科學(xué)環(huán)保，要與自然、時(shí)代、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)和諧，同時(shí)更要引領(lǐng)這個(gè)行業(yè)。

圖1 湖南矮寨懸索橋

該工程的突出之處是完成了《特大型橋梁的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)》研究課題。該科研課題依托矮寨特大橋，提交的技術(shù)資料齊全、內(nèi)容翔實(shí)、結(jié)論可信，成果具有創(chuàng)新性。針對(duì)該項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)，在探索特大型橋梁建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)基本原理和方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了特大型橋梁建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并首次運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)矮寨特大橋進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，為類(lèi)似工程投資決策和建設(shè)管理起到了參考和指導(dǎo)作用。

2.2 案例之二——關(guān)于城市橋梁耐久性

我國(guó)北方許多城市冬天消除橋面積雪采取灑鹽方式，這對(duì)橋梁耐久性產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后，內(nèi)部鋼筋容易受氯離子侵蝕，造成橋梁出現(xiàn)橋面滲水、鋼筋銹蝕、鋪裝層剝落及堿骨料反應(yīng)，從而引起混凝土脹裂等嚴(yán)重?fù)p壞問(wèn)題，嚴(yán)重影響了橋梁的耐久性和正常使用壽命，以及行車(chē)的舒適性和安全性。我國(guó)大多數(shù)城市橋梁橋面不做防水或防水不利，對(duì)主梁造成了嚴(yán)重的侵蝕（見(jiàn)圖2），因此，要重視橋梁結(jié)構(gòu)防水材料的研究，積極研制和開(kāi)發(fā)適合橋梁結(jié)構(gòu)防水的專(zhuān)用材料。

圖2 北京某立交橋梁防水不利對(duì)主梁的侵蝕

橋梁防水材料應(yīng)具有較高強(qiáng)度和優(yōu)良的防水性、延伸性、抗裂性，能適應(yīng)車(chē)輛荷載、溫度變化等作用下產(chǎn)生的變形功能；要具有良好的耐熱、耐寒性能，能適應(yīng)較大的溫度變化；要具有良好的粘結(jié)性、抗剪切性和抗疲勞性，能使防水材料與橋梁主梁混凝土和橋面鋪裝間有可靠的聯(lián)結(jié)；應(yīng)滿足防水施工工藝簡(jiǎn)單、便于掌握、造價(jià)適中、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，并能確保防水質(zhì)量。提高城市橋梁的耐久性應(yīng)從總體上關(guān)注提高混凝土的品質(zhì)，積極采用高性能混凝土，以達(dá)到橋梁結(jié)構(gòu)高耐久性、高強(qiáng)度的目的。在結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)上要充分考慮橋梁耐久性要求，提高結(jié)構(gòu)的防水性能，并重視和增加對(duì)現(xiàn)有混凝土橋梁的維修養(yǎng)護(hù)工作。

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，橋梁混凝土耐久性問(wèn)題在發(fā)達(dá)國(guó)家受到廣泛關(guān)注。20世紀(jì)80年代美國(guó)的相關(guān)報(bào)告顯示：在美國(guó)約有25.3萬(wàn)座混凝土橋面結(jié)構(gòu)處于不同程度的損害，而且每年還會(huì)增加3.5萬(wàn)座新的病害結(jié)構(gòu)。日本也對(duì)部分沿海范圍內(nèi)修建的15座混凝土橋梁進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)它們?cè)诮ǔ珊蟛痪贸霈F(xiàn)了由于鹽分侵蝕引起的鋼筋銹蝕、混凝土剝落、預(yù)應(yīng)力筋損傷等各種病害。我國(guó)21世紀(jì)以來(lái)大規(guī)模建造拉索結(jié)構(gòu)橋梁，但并不了解對(duì)這類(lèi)拉索結(jié)構(gòu)的壽命如何預(yù)測(cè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，拉索壽命為2～16 a，約為橋梁設(shè)計(jì)壽命的1/10～1/5，超出期限，任何時(shí)候拉索都有破斷的可能。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)耐久性原因而產(chǎn)生的維修費(fèi)、加固費(fèi)是昂貴的，例如拉索結(jié)構(gòu)橋梁其拉索破斷毀橋的修復(fù)費(fèi)用已達(dá)全橋建造當(dāng)年總價(jià)的2～4倍，故提高橋梁的耐久性成為迫切需要解決的問(wèn)題。

2.3 案例之三——關(guān)于城市橋梁創(chuàng)新性

重慶朝天門(mén)長(zhǎng)江大橋（見(jiàn)圖3）位于長(zhǎng)江上游重慶主城區(qū)，西連江北青草壩，東接南岸王家沱，主跨長(zhǎng)552 m，全長(zhǎng)1 741 m，若含前后引橋段則長(zhǎng)達(dá)4 881 m，主跨為世界跨徑最大的拱橋，超越上海的盧浦大橋。建成后的朝天門(mén)大橋，分為上下兩層。上層為雙向6車(chē)道，行人可經(jīng)兩側(cè)人行道上橋；下層則是雙向輕軌軌道，并在兩側(cè)預(yù)留了2個(gè)車(chē)行道，可保證今后大橋車(chē)流量增大時(shí)的需求。大橋采用組合式系桿，節(jié)省鋼材約1 000 t，既節(jié)約了資金，還為大橋減輕了重量。

圖3 重慶朝天門(mén)長(zhǎng)江大橋

朝天門(mén)長(zhǎng)江大橋的創(chuàng)新性表現(xiàn)在：主橋鋼桁架拱橋在設(shè)計(jì)、鋼桁梁制造、施工技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)研究和施工監(jiān)控中，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工中結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)變化大、施工布置難度大等困難，在諸多方面取得了重大突破。該大橋目前為世界最大跨度拱橋，主橋中部的支座為世界上承載力最大的球形鉸抗震支座；在國(guó)內(nèi)鋼橋永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首次采用主橋下系桿“鋼制桿件+輔助系索”的組合式預(yù)應(yīng)力系桿等一系列新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，是我國(guó)大跨度鋼桁拱橋設(shè)計(jì)創(chuàng)新的代表作，成為重慶市新的地標(biāo)性建筑。

研究表明，現(xiàn)今斜拉橋的跨度已突破千米，且尚有發(fā)展的潛力，在1 200 m跨度范圍內(nèi)，完全自錨的斜拉橋的經(jīng)濟(jì)性將明顯優(yōu)于懸索橋 , 而且多跨斜拉橋的剛度、抗風(fēng)穩(wěn)定性和可施工性也優(yōu)于多跨懸索橋。如德國(guó)和丹麥之間的費(fèi)馬恩海峽的橋梁方案 (Fehmarnsund Bridge)選用多跨780 m的斜拉橋，可滿足20萬(wàn)t海輪的通航要求，是最經(jīng)濟(jì)的跨海工程方案，也為我國(guó)長(zhǎng)江下游的越江工程和東南沿海的跨海連島工程提供了重要借鑒[2,3]。

3 城市橋梁經(jīng)濟(jì)、耐久和創(chuàng)新性的研究趨勢(shì)

3.1 全壽命設(shè)計(jì)理念將被廣泛應(yīng)用

對(duì)我國(guó)目前已建城市橋梁的統(tǒng)計(jì)分析表明，橋梁工程耐久性更多的只是作為一種概念，雖然橋梁設(shè)計(jì)中提出了使用年限的要求，但還沒(méi)有進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的耐久性設(shè)計(jì)，橋梁設(shè)計(jì)中更多考慮強(qiáng)度要求，而考慮耐久性較少，存在著重視強(qiáng)度極限狀態(tài)，而忽視使用極限狀態(tài)的傾向。

歐美國(guó)家的最新成果表明，如果在橋梁設(shè)計(jì)和建造時(shí)期未充分考慮橋梁的安全性和耐久性，將會(huì)在橋梁運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中付出慘重的代價(jià)。近些年來(lái)國(guó)外專(zhuān)家在分析研究、認(rèn)真總結(jié)以往工程事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提出了全壽命周期成本最小的設(shè)計(jì)理念，以系統(tǒng)論思想為引領(lǐng)，從項(xiàng)目生命周期的全過(guò)程綜合看待成本，更加強(qiáng)調(diào)工程耐久性的重要性。21世紀(jì)后，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的共識(shí)是——必須充分關(guān)注城市橋梁在其設(shè)計(jì)壽命中的健康。有的學(xué)者提出，橋梁建設(shè)者的責(zé)任就是以最大的成本效率來(lái)建造在規(guī)定服務(wù)時(shí)間內(nèi)保持安全的橋梁，應(yīng)不斷提出對(duì)更耐久性橋梁的挑戰(zhàn)。一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須要預(yù)計(jì)在橋梁服務(wù)壽命期內(nèi)可能會(huì)發(fā)生的情況。中國(guó)工程院撰寫(xiě)的咨詢(xún)報(bào)告呼吁：要盡快建立基于耐久性全壽命設(shè)計(jì)理念的橋梁，制定相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使我國(guó)橋梁在設(shè)計(jì)和建造階段，充分考慮到全壽命的使用性能和要求。

3.2 經(jīng)濟(jì)性原則將受到重視

在橋梁建設(shè)前期，應(yīng)考慮如何制定一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的方案，鼓勵(lì)橋梁建設(shè)者實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的目標(biāo)，并在特定環(huán)境下實(shí)現(xiàn)標(biāo)志性景觀的要求?？蛇m當(dāng)允許超過(guò)基礎(chǔ)性方案的造價(jià)，但必須要有一個(gè)限度，德國(guó)的做法是不超過(guò)10%。對(duì)于城市中小跨度的橋梁，因其投資較少，對(duì)特殊的景觀要求放寬至15%，超過(guò)15%的方案將不予接受，以體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性原則的重要性。

在橋型方案的比選中，國(guó)內(nèi)著名專(zhuān)家提出要慎用造價(jià)較昂貴、施工期也較長(zhǎng)的懸索橋。長(zhǎng)江下游的越江工程、沿海的跨海連島工程，以及中西部山區(qū)的跨谷工程中，應(yīng)優(yōu)先考慮相對(duì)較經(jīng)濟(jì)且拉索可以更換的斜拉橋或者拱橋方案。如必須采用懸索橋時(shí)應(yīng)提出充分的理由，而且，對(duì)于不可更換的主纜防腐要認(rèn)真處理，以保證其壽命期中的耐久性。不能僅單純以追求跨度為由，不顧經(jīng)濟(jì)性原則而隨意選用懸索橋方案。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)經(jīng)濟(jì)性作為判定一個(gè)橋梁建設(shè)和設(shè)計(jì)是否成功的基本標(biāo)準(zhǔn)，將橋梁造價(jià)保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

3.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性將不斷提高

國(guó)內(nèi)外在混凝土橋梁耐久性研究方面取得了突破性進(jìn)展。近些年來(lái)人們認(rèn)識(shí)到，隨著時(shí)間的推移，混凝土橋梁整體或局部質(zhì)量的下降和老化將影響橋梁的耐久性，主要反映在4個(gè)方面：一是混凝土裂縫（包括垂直裂縫、斜裂縫和縱向水平裂縫）；二是支座混凝土的局部開(kāi)裂和混凝土腐蝕（氣相腐蝕和液相腐蝕）；三是鋼筋的不斷銹蝕；四是荷載造成的損傷累積（包括超載運(yùn)營(yíng)）。應(yīng)盡快改變目前在設(shè)計(jì)圖紙上無(wú)細(xì)化的防水設(shè)計(jì)、無(wú)防水選材說(shuō)明、防水設(shè)計(jì)選材不當(dāng)、降低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等影響橋梁使用壽命和耐久性的現(xiàn)狀。對(duì)于新建橋梁，建議進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)防性保護(hù)；對(duì)于已經(jīng)發(fā)生病害的橋梁，在進(jìn)行病害治理的同時(shí)，還要做表面的防護(hù)，以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。國(guó)外在這方面已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)十年的研究和實(shí)踐，已經(jīng)有比較成熟的材料和工藝，可以借鑒，但必須指出的是，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、混凝土性能與國(guó)外有一定差距，必須結(jié)合我國(guó)具體情況進(jìn)行改進(jìn)。國(guó)內(nèi)外的研究和實(shí)踐都表明，結(jié)構(gòu)耐久性對(duì)于橋梁的安全運(yùn)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要從設(shè)計(jì)、選材與施工、維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)著手，特別要體現(xiàn)以設(shè)計(jì)為前提、為龍頭的指導(dǎo)思想，改進(jìn)我國(guó)橋梁防水、防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.4 將綜合考慮橋梁的安全性和耐久性

各地車(chē)輛的超載問(wèn)題嚴(yán)重危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全。國(guó)外專(zhuān)家曾說(shuō)過(guò)：“規(guī)范的超載系數(shù)，絕不可能達(dá)到足以防備設(shè)計(jì)可能的大錯(cuò)誤，但是許許多多的中小錯(cuò)誤都可以用規(guī)范的超載系數(shù)來(lái)防備。”“規(guī)范是分析、設(shè)計(jì)和偏于安全思路的結(jié)合?！苯┠辏覈?guó)城市橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性是一對(duì)孿生兄弟，我們面臨的情況是：橋梁結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題雖已受到重視，但各種事故卻時(shí)有發(fā)生；耐久性常被忽略，潛伏著不安全的隱患，直接影響著橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命和年限，應(yīng)慎重研究，統(tǒng)籌考慮。

國(guó)內(nèi)外的研究和實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)耐久性對(duì)于橋梁的安全運(yùn)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。要盡量減少橋梁使用期間的事故，不斷提升對(duì)橋梁工程耐久性的重視程度，需從工程建設(shè)的指導(dǎo)思想、制度、技術(shù)、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理等方面全方位提高橋梁的工程耐久性。對(duì)于不可更換的部件要保證其可檢性和可修性；對(duì)于一些不可能全壽命使用的部件，如支座、拉索等則要具有可檢性和可換性；要采用各種先進(jìn)的健康監(jiān)測(cè)手段使病害能被早期發(fā)現(xiàn)，并通過(guò)及時(shí)養(yǎng)護(hù)、維修和更換等措施以保證橋梁的全壽命服務(wù)質(zhì)量。在橋梁設(shè)計(jì)中，必須對(duì)橋梁傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行分析，優(yōu)先選用抗傾覆能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式，增加相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)提高橋梁的抗傾覆安全性能，并進(jìn)行長(zhǎng)期的、專(zhuān)門(mén)的科學(xué)研究[5]。

3.5 橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)估研究將會(huì)得到更大發(fā)展

近年來(lái)，橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)估研究取得了重大進(jìn)展。橋梁運(yùn)行評(píng)估最首要的是合理評(píng)估既有橋梁的承載能力并使之規(guī)范化。橋梁承載力的評(píng)估應(yīng)是建立在現(xiàn)有橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，而不同的橋梁構(gòu)件承載能力的表達(dá)方式是不同的。國(guó)外學(xué)者Talyt提出的承載能力評(píng)估方法被廣泛采用，其主要思想是用各種構(gòu)件的活載承載能力和各種橋梁構(gòu)件在設(shè)計(jì)活載下的最大彎矩、剪力和軸力的比作為各單元承載能力的評(píng)估指標(biāo)。對(duì)于不同形式的橋梁，其承載能力的評(píng)定方法也不同。常用的方法包括：基于外觀調(diào)查評(píng)定法、基于設(shè)計(jì)規(guī)范的方法、荷載試驗(yàn)的方法、基于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的方法和基于結(jié)構(gòu)可靠度理論的方法。

3.6 通過(guò)采用高性能混凝土提高橋梁的防水性

2010年我國(guó)《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》）正式頒布實(shí)施，該《規(guī)程》全面反映和吸收了我國(guó)城市橋梁橋面防水技術(shù)在設(shè)計(jì)理念、防水技術(shù)及防水材料方面的科技研發(fā)和工程實(shí)踐的創(chuàng)新成果。《規(guī)程》明確了設(shè)置橋面防水層的原則，揭示了城市橋梁橋臺(tái)防水的特點(diǎn)，明確了防水層的適用范圍，規(guī)定了防水等級(jí)的劃分?！兑?guī)程》特別詮釋了橋面防水應(yīng)樹(shù)立城市橋梁橋面防水是一個(gè)“系統(tǒng)工程”的理念。這些設(shè)計(jì)思想充分反映了近年來(lái)我國(guó)城市橋梁橋面防水技術(shù)在設(shè)計(jì)理念和提高橋梁耐久性方面的最新成果。

一般來(lái)說(shuō)，鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)防水應(yīng)著眼于自身防護(hù)，并提倡應(yīng)用高性能混凝土。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，工程建設(shè)領(lǐng)域以提高耐久性為目標(biāo)，廣泛采用高性能混凝土。高性能混凝土加入了比水泥顆粒小約100倍的膠凝材料，如微硅粉、優(yōu)質(zhì)粉煤灰，并采用高效減水劑使混凝土可以采用較低的水灰比，擁有良好的養(yǎng)護(hù)條件。其結(jié)果是減小了骨料與膠凝材料間的間隙，使其粘結(jié)強(qiáng)度提高，在混凝土整體強(qiáng)度提高的同時(shí)，密實(shí)度增加，混凝土自身抗?jié)B性提高，從而大大提高混凝土的耐久性，這已在世界各地引起人們的廣泛重視[6，7]。

4 對(duì)策建議

（1）應(yīng)充分認(rèn)識(shí)城市橋梁經(jīng)濟(jì)、耐久和創(chuàng)新問(wèn)題的重要性，積極應(yīng)用最新的科研成果，并通過(guò)各類(lèi)工程和非工程措施，提高我國(guó)城市橋梁建設(shè)的正常使用能力和結(jié)構(gòu)的耐久性。橋梁工程建設(shè)者和相關(guān)主管部門(mén)應(yīng)將城市橋梁作為城市生命線工程最重要組成部分給予高度關(guān)注。

（2）應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)城市橋梁創(chuàng)新性的專(zhuān)題研究，引入創(chuàng)新理念和運(yùn)作機(jī)制，積極開(kāi)展城市橋梁的創(chuàng)新工作，在滿足使用功能和城區(qū)環(huán)境的條件下，提高橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量，節(jié)約建設(shè)費(fèi)用，縮短建設(shè)工期，制定合理的工期，實(shí)現(xiàn)城市橋梁的安全、耐久和美觀。

（3）對(duì)已出現(xiàn)的城市橋梁坍塌事故和案例，應(yīng)本著科學(xué)、客觀、公正的態(tài)度，將最終的結(jié)論公之于眾，并組織召開(kāi)專(zhuān)題研討會(huì)，使更多的人從國(guó)內(nèi)外發(fā)生的事故案例中汲取有益的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，防微杜漸，通過(guò)共同努力，使我國(guó)城市橋梁的風(fēng)險(xiǎn)損失降至最低。

（4）應(yīng)在準(zhǔn)確、細(xì)致的災(zāi)害調(diào)查基礎(chǔ)上，對(duì)城市交通和社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)有荷載設(shè)置、設(shè)計(jì)方法和規(guī)范進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并為建立安全、合理的防災(zāi)設(shè)計(jì)體系提供科學(xué)依據(jù)。加強(qiáng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全防護(hù)與監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)與節(jié)能、新型建筑材料的開(kāi)發(fā)與推廣，以及網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)與控制等領(lǐng)域等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究。

（5）應(yīng)總結(jié)近年來(lái)國(guó)內(nèi)四川汶川、青海玉樹(shù)等特大地震的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)震害對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)所造成的損失情況及分析結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整我國(guó)的地震區(qū)劃，適當(dāng)提高我國(guó)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；專(zhuān)題研究城市橋梁的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，提高城市橋梁抗御災(zāi)害的能力，進(jìn)而避免和減輕重大地震災(zāi)害造成的損失。

（6）針對(duì)我國(guó)城市橋梁耐久性和安全性研究的基礎(chǔ)性工作較薄弱的特點(diǎn)，應(yīng)盡快建立橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，包括橋梁事故、災(zāi)害實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)等。加強(qiáng)對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，如風(fēng)暴、潮流及波浪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，暴雨及內(nèi)澇、地震及海嘯風(fēng)險(xiǎn)，雷擊風(fēng)險(xiǎn)等；意外事故風(fēng)險(xiǎn)（不可抗力），如船舶碰撞、橋梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)創(chuàng)新、主要施工設(shè)備、管理及責(zé)任等風(fēng)險(xiǎn)的深入研究。

（7）積極開(kāi)展相應(yīng)的科研工作，高等院校、科研機(jī)構(gòu)應(yīng)和從事城市橋梁建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和建設(shè)方密切結(jié)合，共同推進(jìn)我國(guó)城市橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的發(fā)展。

（8）加強(qiáng)與國(guó)際同行的交流，積極關(guān)注國(guó)際上該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)了解和搜集國(guó)外的最新科研成果，開(kāi)展國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，大力促進(jìn)我國(guó)城市橋梁建設(shè)的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)我國(guó)城市橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，并朝著世界橋梁強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)邁進(jìn)[8]。

[1] JTGD D62—2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 項(xiàng)海帆.中外新建橋梁中的技術(shù)創(chuàng)新比較[M].北京:人民交通出版社,2006.

[3] 鮑衛(wèi)剛,周泳濤,趙慧，等.預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南[M].北京:人民交通出版社，2009.

[4] 林元培.橋梁設(shè)計(jì)工程師手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2007.

[5] 穆祥純.城市橋梁結(jié)構(gòu)安全度和耐久性問(wèn)題的研究[A].第十六屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].北京:人民交通出版社,2004.

[6] 穆祥純.論北京城市橋梁設(shè)計(jì)的創(chuàng)新技術(shù)[A].第十七屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].北京:人民交通出版社,2006.

[7] 中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì).面向創(chuàng)新的中國(guó)現(xiàn)代橋梁[M].北京:人民交通出版社，2009.

[8] 穆祥純.基于創(chuàng)新理念的城市橋梁及市政建設(shè)[M].北京:人民交通出版社，2012.